Atmen um zu konsolidieren: Respiration als Königsweg zum schlafenden Gehirn.

• Antragsteller: Dr. Thomas Schreiner
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492835154

Schlaf stärkt unser Gedächtnis und hilft uns langfristige Erinnerungen zu bilden (Gedächtniskonsolidierung). Aktuelle wissenschaftliche Modelle gehen davon aus, dass schlafspezifische neuronale Oszillationen den Informationsaustausch zwischen gedächtnisrelevanten Hirnarealen begünstigen und so entscheidend zur Gedächtniskonsolidierung beitragen. Wie jedoch wird das Zusammenspiel dieser Rhythmen koordiniert und damit die Konsolidierung von Gedächtnisinhalten ermöglicht? Diese wichtige Frage bleibt bis zum jetzigen Zeitpunkt unbeantwortet und hinterlässt eine entscheidende Lücke in unserem Verständnis vom menschlichen Gedächtnis. Um einen solchen Taktgeber der Gedächtniskonsolidierung aufzudecken wird das geplante Projekt die traditionell gehirn-zentrierte Perspektive der kognitiven Neurowissenschaften durch einen integrativen Ansatz, der die Interaktion zwischen Gehirn und Körper miteinbezieht, erweitern. Der vorliegende Antrag wird klären, ob Atmung das rhythmische Zusammenspiel von neuronalen Prozessen im Schlaf orchestriert und damit einen bisher unentdeckten Schlüsselfaktor der Gedächtniskonsolidierung darstellt. Insbesondere wird der Einfluss der Atmung auf die Gedächtnisfunktion des Schlafs mit Hilfe der folgenden Fragestellungen ermittelt: Reguliert und synchronisiert Atmung schlafspezifische Oszillationen zwischen gedächtnisrelevanten neuronalen Netzwerken? Wie beeinflusst diese modulierende Wirkung der Atmung die Reaktivierung und letztendlich Stabilisierung von Gedächtnisinhalten im Schlaf? Werden Gedächtnisdefizite bei Apnoe-PatientInnen, die an schlafbezogenen Atmungsstörungen leiden, durch eine Störung der organisierenden Funktion der Atmung verursacht? Um die Bedeutung der Atmung für Gehirn-Körper Interaktionen aufzuzeigen, werden respiratorische mit intrakraniellen und Oberflächen-EEG Aufnahmen aus den Schlüsselbereichen der Konsolidierung (Kortex, Hippokampus und Thalamus) kombiniert und mit behavioralen Gedächtnismaßen zusammengeführt. Diese äußerst seltene Kombination aus Gehirn-, Körper- und Verhaltensdaten wird mit innovativen experimentellen und analytischen Techniken (z.B. closed-loop targeted memory reactivation, multivariate Decodierung) sowie einem interventionistischem Ansatz, der den Einfluss von pathologischer und gesundeter Atmung auf neuronale Oszillationen und Konsolidierung in Apnoe-PatientInnen erfassen wird, komplementiert. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab einen fundamental neuen Aspekt von Gehirn-Körper Interaktionen aufzudecken und Atmung als den Königsweg zum schlafenden Gehirn sowie Gedächtniskonsolidierung zu etablieren. Die dabei erzielten Ergebnisse werden aktuelle Gedächtnis-Modelle entscheidend erweitern und neue Forschungsfragen und -ziele anregen. Darüber hinaus wird das geplante Vorhaben einen wichtigen Beitrag leisten, um die Grundlagen von Gedächtnis-Beeinträchtigungen bei schlafbezogenen Atmungserkrankungen zu klären.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: EEG-System
• Gerätegruppe: 3430 Elektro-Enzephalographen