Neuro-dynamische Mechanismen kognitiver Flexibilität auf zellulärer und Netzwerk-Ebene im dorsolateralen präfrontalen Kortex des Menschen

• Antragsteller: Professor Dr. Simon N. Jacob
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067

Der präfrontale Kortex (PFC) ist die am stärksten definierende Struktur des menschlichen Gehirns. Er enthält die neuronalen Schaltkreise, die es uns ermöglichen, unser Verhalten in unsicheren, sich ändernden und Ausgangs-offenen Umgebungen zu optimieren. In diesem Projekt untersuchen wir die zellulären und lokalen Netzwerk-Mechanismen im PFC des Menschen, die der kontextabhängigen Speicherung von Informationen im Arbeitsgedächtnis, der situationsangepassten Entscheidungsfindung und dem kognitiven Multitasking zugrunde liegen - jeweils Kennzeichen kognitiver Flexibilität. Hierfür nutzen wir kürzlich etablierte intrakortikale Mikroelektrodenableitungen aus dem dorsolateralen PFC von neurochirurgischen Patienten, die aus medizinischer Indikation wach operiert werden. In Übereinstimmung mit der Haupthypothese 1 des Konsortiums vermuten wir, dass verhaltensrelevante Informationen im PFC durch eine kontextabhängige zeitliche Synchronisierung neuronaler Aktivität repräsentiert und aktualisiert werden. In einem ersten Schritt werden wir die Darstellung und flexible Aktualisierung von Arbeitsgedächtnisinhalten untersuchen, die in den Aktionspotentialfolgen individueller Neurone kodiert sind. Als nächstes werden wir uns auf die präfrontale Neurodynamik in Form von oszillierender Populationsaktivität fokussieren. Wir werden hier den Beitrag rhythmischer Änderungen der neuronalen Erregbarkeit zur Verknüpfung und Auflösung von Nervenzellverbänden untersuchen, wodurch mehrere Arbeitsgedächtnisinhalte kodiert und unterschiedliche Informationen voneinander getrennt werden können. Zuletzt werden wir die Aktivität derselben präfrontalen Neurone und ihrer Netzwerke bei adaptiven Entscheidungsprozessen im Bereich des Belohnungsabhängigen Lernens und bei logischen Schlussfolgerungen (transitive Inferenz) analysieren. Dieses Projekt beschäftigt sich somit mit den präfrontalen neuronalen Grundlagen der kognitiven Flexibilität des Menschen sowohl im Rahmen definierter Einzelleistungen als auch beim Wechsel zwischen kognitiven Aufgaben. In Übereinstimmung mit den wesentlichen Zielen des Konsortiums werden unsere Untersuchungen insbesondere auch wichtige Erkenntnisse dazu liefern, ob und in welcher Form präfrontale kognitive Hirnfunktionen durch Spezies-unabhängige Mechanismen generiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5159: Aufschlüsselung präfrontaler Netzwerke der kognitiven Flexibilität