Adaptive kortikal Organisation im Dienste der verteilten Arbeitsgedächtnisspeicherung

• Antragsteller: Dr. Thomas Christophel
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439471997

Wir sind in der Lage, nahezu jede Art sensorischer Reize im Arbeitsgedächtnis zu speichern. Im alltäglichen Leben müssen wir uns allerdings zu jedem Zeitpunkt nur bestimmte Informationen merken währen wir viele Reize ignorieren oder schnell wieder vergessen. Die kortikalen Strukturen die dem Arbeitsgedächtnis zugrunde liegen sind seit Jahrzehnten Gegenstand neurowissenschaftlicher Forschung. Wir haben unlängst eine Sicht des Arbeitsgedächtnisses propagiert in der Speicherung eine Funktion eines verteilten Systems kortikaler Regionen ist, das gemeinschaftlich Gedächtnissinhalte representiert. En detail, schlugen wir vor, dass der Kortex einen Abstraktionsgradienten bildet, in dem posteriore sensorische Regionen sensorische Details speichern während frontale Areale eher invaraiante, semantische, und antwortbezogene Eigenschaften enkodieren. Dieser Antrag beschreibt drei Foschungsreihen, die drei zentrale Postulate dieser verteilen Sicht auf das Arbeitsgedächtnis testen.Erstens planen wir unter Verwendung von Verhaltensmodellierung, fMRI und MVPA die Hypothese eines sensorisch-frontalen Abstraktionsgradienten direkt zu testen. Um dieses Ziel zu erreichen, wollen wir bestimmen ob neuronal Gehirnaktivitätsmuster in posterioren und frontalen Arealen während der Gedächtnisspeicherung sich eher durch sensorische oder kategoriale Tuningfunktionen erklären und beschreiben lassen. Zweitens wollen wir die Frage beantworten, ob die neuronale Lokalisation von gespeicherten Gedächtnisinhalten davon abhängt welche anderen Inhalte gleichzeitig gespeichert werden. Insbesondere werden wir prüfen, ob die Repräsentation eines visuellen Inhaltes (einer Orientierung) in anteriore Areale verlagert wird wenn ein weiteres visuelles Feature gemerkt wird während keine Verlagerung stattfindet wenn der zweite Inhalt auditorisch ist. Auf diese Art und Weise testen wir eine Sicht auf das Arbeitsgedächtnis unter der einzelne Inhalte kontinuierlich zwischen verschieden neuronalen Schaltkreisen transferiert werden (die verschiedene neuronale Repräsentationsformen verwenden) um die Interferenz zwischen den Inhalten zu minimieren. Drittens ist es unser Ziel neuronale Prozesse zu lokalisieren die Kontrolle über die Gedächtnisspeicher ausüben. Um dieses Ziel zu verfolgen, werden wir die Verarbeitung von Hinweisreizen untersuchen, die den Probanden die Stimuli anzeigen, die im jeweiligen Trial relevant sind. Wir planen diese Cues von ihrer sensorischen Repräsentation, über putative Kontrollareale bis zu ihrer Auswirkung auf die Arbeitsgedächtnisspeicherung zu verfolgen. Damit evaluieren wir, ob das Arbeitsgedächtnis durch eine zentrale Exekutive in frontalen Regionen kontrolliert wird oder ob der Mechanismus der Kontrolle über verteile Gedächtnisspeicher ausübt selbst über den Cortex verteilt ist.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen