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FOR 5159:  Aufschlüsselung präfrontaler Netzwerke der kognitiven Flexibilität: Dynamische präfrontale Repräsentation kognitiver Variabilität

Fachliche Zuordnung Medizin
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067
 
Unsere Umgebung befindet sich in einem ständigen Wandel. Um unter solchen Bedingungen zu bestehen, muss auch unser Verhalten flexibel sein. Wir erleben verschiedene Orte und Kontexte, müssen diverse Aufgaben in schneller Abfolge ausführen und fortlaufend neue Strategien entwickeln und anpassen. Diese Fähigkeiten sind nicht angeboren, sondern entwickeln sich mit dem Erwachsenwerden. Der Abbau dieser Fähigkeiten stellt den Kern vieler Krankheiten dar. Der präfrontale Cortex (PFC) von Säugetieren wird als zentrale Gehirnregion für kognitive Flexibilität angesehen. Eines der fundamentalen Ziele der Neurowissenschaften ist die Entschlüsselung der dynamischen Prinzipien, welche die Fähigkeit bestimmen, in einer sich ständig verändernden Umwelt zurechtzukommen. In der 1. Förderperiode konnten wir zeigen, wie präfrontale neuronale Ensembles, die bestimmte Aspekte kognitiver Flexibilität (z.B. Arbeitsgedächtnis und Entscheidungsfindung) in verschiedenen Säugetierarten repräsentieren, durch zeitliche Koordination sowie durch spezifische Inputs und Outputs mit anderen Hirnarealen gebildet werden. Darüber hinaus beobachteten wir eine ausgeprägte Verhaltensvariabilität als zentrales Merkmal kognitiver Flexibilität, die eine optimale Anpassung und ein verbessertes Überleben ermöglicht. In der 2. Förderperiode, verfolgt die Forschungsgruppe 5159 in einem koordinierten und interdisziplinären Ansatz, der komplementäre Expertisen in unterschiedlichen Spezies, Konzepten und Methoden vereint, das Ziel, die Merkmale intra- und interindividueller Verhaltensvariabilität zu entschlüsseln, deren Quellen zu identifizieren und diese auf dynamische Repräsentationen und Aktivitätsmuster im PFC abzubilden. Gemäß unserer Arbeitshypothese entsteht Verhaltensvariabilität als Summe neuraler Dynamikänderungen, die aus dem Zusammenspiel intrinsischer Merkmale (z. B. Geschlecht, Alter, Hormonstatus) und extrinsischer Modulatoren (z. B. Vorerfahrungen, Lernprozesse, Belohnung) hervorgehen. Experimentelle Ergebnisse aus vergleichbaren Untersuchungen zur Beobachtung und gezielten Manipulation präfrontaler Schaltkreise werden in rechnergestützte Modelle integriert, um übergeordnete neurodynamische Prinzipien kognitiver Flexibilität aufzudecken, die einerseits über Spezies hinweg –bei Nagetieren, Primaten und Menschen – gemeinsam sind, andererseits aber auch artspezifische Spezialisierungen der präfrontalen Kodierung herausstellen. Zur Förderung einer effizienten Verknüpfung konzeptueller und methodischer Kompetenzen innerhalb des Konsortiums werden gemeinsame Arbeitspakete (einschließlich des Austauschs von Mitarbeitenden zwischen den Laboren) definiert. Auf diese Weise werden wir die präfrontalen Mechanismen kognitiver Flexibilität umfassend aufklären – ein entscheidender Schritt zum Verständnis der Überlebensstrategien von Säugetieren, welcher als Grundlage für zukünftige Untersuchungen krankheitsbedingter Störungen kognitiver Flexibilität fungiert.
DFG-Verfahren Forschungsgruppen
Internationaler Bezug Österreich, USA

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