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Grade der Relevanz? Die neuronale Repräsentation von Schallquellen im primären auditorischen Kortex während aktiver Lokalisierung

Fachliche Zuordnung Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418090239
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wie können wir einzelne Sprecher aus einer Menschenmenge oder einem Auto im dichten Verkehr „heraushören“? Im Alltag sind oft von mehreren überlappenden Geräuschquellen umgeben, doch unser Gehirn kann diese Mischung von Geräuschen in verschiedene Informationsquellen separieren. Die Vorgänge im Gehirn, die diesem Phänomen zugrunde liegen, das als auditorische Szenenanalyse (ASA) bezeichnet wird, sind jedoch unklar. Bei der ASA hängt die Identifizierung einer Schallquelle entscheidend von ihrer spezifischen Relevanz ab. Darüber hinaus ist der Zusammenhang von Eigenbewegung und der daraus resultierenden Modulation sensorischer Informationen ein grundlegendes Motiv für neuronale Verarbeitung und Wahrnehmung. Um diese kritischen Komponenten in einer Laborumgebung widerspiegeln zu können, haben wir in diesem Projekt ein Verhaltensparadigma namens „SIT“ (Sensory Island Task) entwickelt. Bei SIT erkunden Tiere eine Versuchsarena, um einen sensorisches Zielreiz zu finden, wobei sie sich ausschließlich auf Veränderungen des dargebotenen Reizes stützen können, der durch eine closed-loop Positionsverfolgung in Echtzeit gesteuert wird. Innerhalb weniger Trainingssessions lernen die Tiere, einen bestimmten Ort innerhalb der Arena (die „Insel“) zu finden, der die Präsentation des Zielreizes auslöst (die Position der Insel wird für jeden Trial zufällig gewählt). So können psychometrische Unterscheidungs- und Identifizierungsleistung für verschiedene Modalitäten sowie Spezies getestet werden. Zusätzlich haben wir auch eine SIT-Variante zur Untersuchung der menschlichen sensorischen Verarbeitung entwickelt. Ein wesentliches Ziel dieses Projekts war die Kombination von SIT mit chronischen Multielektroden-Gehirnableitungen, um die neuronalen Representation zu untersuchen. Insbesondere untersuchten wir mit SIT die Lokalisierung und Identifizierung von Schallquellen bei sich frei verhaltenden Tieren. Eine Arena wurde dazu mit zwei diametral gegenüberliegenden Lautsprechern ausgestattet (180°), und der Zielreiz war eine Veränderung der Schallquelle, d. h. der allozentrische Standort des aktiven Lautsprechers. Chronische Ableitungen von Aktionspotenzialen im primären auditorischen Kortex (A1) während der aktiven Lokalisierung und Eigenbewegung resultierte in der Entdeckung bisher unbekannte räumliche Repräsentationen: die spezifische Identität der Schallquelle modulierte die räumliche Präferenz der A1-Neuronen. Durch den Einsatz von neuronalen-Netzwerk-Decodern konnten wir zeigen, dass die verschiedenen Aktivitätsmuster im A1 räumlich-zeitlich koexistierende Informationen sowohl über den egozentrischen Ort als auch über die Identität einzelner Schallquellen liefern. Diese Ergebnisse deutet darauf hin, dass die spezifische Relevanz einzelner Schallquellen (z. B. Sprecher auf einer Party) spezifische Populationsmuster im A1 erzeugt, die gleichzeitig mehrere verschiedene kontext-relevante Informationen enthalten. Mehrere Folgeprojekte, die zum Teil von der DFG finanziert werden, haben das Ziel, die Fragen zu beantworten, was die zugrundeliegenden Schaltkreise und Mechanismen sind, sowie, welche zusätzlichen Szenenaspekte in A1 kodiert werden könnten.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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