Psychophysiologische und neurobiologische Grundlagen von kognitiven Fatigueprozessen in exekutiven Funktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde untersucht, wie sich geistige Ermüdung auf unsere Fähigkeit auswirkt unsere Handlungen zu kontrollieren, wobei der Schwerpunkt auf der Rolle des sog. Noradrenalin (NE) lag. Traditionell geht man davon aus, dass der vordere Teil unseres Gehirns, der präfrontale Kortex, am stärksten von geistiger Ermüdung betroffen ist. Die Ergebnisse aus dem geförderten Projekt zeigen jedoch, dass auch andere Gehirnbereiche und verschiedene Aktivitätsmuster betroffen sind. Die Studien zeigen, dass sowohl der präfrontale Kortex als auch der parietale Kortex zusammenarbeiten und durch geistige Ermüdung beeinflusst werden. Diese Erkenntnis legt nahe, dass unser derzeitiges Verständnis über die zugrundeliegenden Mechanismen erweitert werden muss. Veränderungen der Gehirnaktivität und der Pupillengröße, die auf die Aktivität des Nervensystems hinweisen, zeigten zudem, dass geistige Ermüdung das Gleichgewicht zwischen den Ressourcen des Gehirns und der Anstrengung, die wir für Aufgaben aufbringen, stört. Im Rahmen des Projekts wurden auch Techniken wie die nicht-invasive Hirnstimulation eingesetzt, um zu untersuchen, wie das NE-System mit kognitiven Prozessen interagiert. Diese Studien zeigten spezifische Veränderungen in der Art und Weise, wie wir Informationen in unserem Arbeitsgedächtnis verwalten und speichern, und boten tiefere Einblicke in die funktionelle Relevanz der Erkenntnisse über die Reaktion des Gehirns auf geistige Ermüdung. Zusammenfassend zeigt diese Forschung, dass geistige Ermüdung mehrere Hirnbereiche und -prozesse beeinträchtigt, nicht nur den präfrontalen Kortex. Das Verständnis dieser komplexen Wechselwirkungen kann dazu beitragen, bessere Strategien zur Verbesserung der kognitiven Gesundheit zu entwickeln, die sowohl gesunden Menschen als auch Menschen mit chronischer Fatigue.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Event-related synchronization/desynchronization and functional neuroanatomical regions associated with fatigue effects on cognitive flexibility. Journal of Neurophysiology, 126(2), 383-397.
Yu, Shijing; Mückschel, Moritz & Beste, Christian
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A role of the norepinephrine system or effort in the interplay of different facets of inhibitory control. Neuropsychologia, 166, 108143.
Yu, Shijing; Ghin, Filippo; Mückschel, Moritz; Ziemssen, Tjalf; Stock, Ann-Kathrin & Beste, Christian
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A ventral stream-prefrontal cortex processing cascade enables working memory gating dynamics. Communications Biology, 5(1).
Yu, Shijing; Rempel, Sarah; Gholamipourbarogh, Negin & Beste, Christian
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Superior frontal regions reflect the dynamics of task engagement and theta band-related control processes in time-on task effects. Scientific Reports, 12(1).
Yu, Shijing; Mückschel, Moritz & Beste, Christian
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Time-On-Task Effects on Working Memory Gating Processes—A Role of Theta Synchronization and the Norepinephrine System. Cerebral Cortex Communications, 3(1).
Yu, Shijing; Mückschel, Moritz; Rempel, Sarah; Ziemssen, Tjalf & Beste, Christian
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Auricular Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation Specifically Enhances Working Memory Gate Closing Mechanism: A System Neurophysiological Study. The Journal of Neuroscience, 43(25), 4709-4724.
Konjusha, Anyla; Yu, Shijing; Mückschel, Moritz; Colzato, Lorenza; Ziemssen, Tjalf & Beste, Christian
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Inhibitory control in WM gate-opening: Insights from alpha desynchronization and norepinephrine activity under atDCS stimulation. NeuroImage, 289, 120541.
Yu, Shijing; Konjusha, Anyla; Ziemssen, Tjalf & Beste, Christian
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Neurophysiological effective network connectivity supports a threshold-dependent management of dynamic working memory gating. iScience, 27(4), 109521.
Elmers, Julia; Yu, Shijing; Talebi, Nasibeh; Prochnow, Astrid & Beste, Christian
