Untersuchung neuronaler Netzwerke und Mechanismen der Handlungsüberwachung durch Neurostimulation

• Antragstellerin: Dr. Eva Niessen
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493154987

Kognitive Kontrollprozesse sind essentiell, um zielgerichtete Handlungen auszuführen. Beeinträchtigungen der kognitiven Kontrolle äußern sich meist in der Häufung von Handlungsfehlern, die wiederum alltägliche Aktivitäten erschweren können. Ein fundamentaler Mechanismus der kognitiven Kontrolle beinhaltet die Anpassung des eigenen Verhaltens nach einem Fehler, um zukünftigen Fehlern vorzubeugen. Solche Handlungsanpassungen führen nach begangenen Fehlern meist zu langsameren Reaktionszeiten. Um solche Adaptationen durchzuführen, überprüft das sogenannte Handlungsüberwachungs-system (performance monitoring) durchgängig unsere ausgeführten Handlungen auf Fehler, d.h. Diskrepanzen zwischen der geplanten Handlung und der ausgeführten Handlung. Dieser Adaptationsprozess ist effizienter, wenn die fehlerhafte Handlung subjektiv wahrgenommen wird. Daher ist die Fehlerwahrnehmung eine wichtige Unterfunktion der kognitiven Kontrolle und somit entscheidend für eine anschließende Leistungsverbesserung. Frühere Studien zur neuronalen Grundlage der Fehlerverarbeitung betonten besonders die differentielle Beteiligung von zwei kortikalen Regionen: die des anterioren cingulären Cortex (ACC) und des dorsolateralen präfrontalen Cortex (DLPFC). Die mit dem ACC assoziierten Prozesse sind bereits ausführlich beschrieben worden, allerdings ist die genaue Rolle und Funktion des DLPFC in der Fehlerverarbeitung noch unklar. In Untersuchungen zur Fehlererkennung werden meistens ereignis-korrelierte Potentiale (EKPs) ausgewertet, die mit Hilfe der Elektroenzephalographie (EEG) aufgezeichnet werden. In diesem Kontext konnten zwei relevante EKPs identifiziert werden: Die ‚error-related negativity‘ (ERN) und die ‚error positivity‘ (Pe), welche beide mit Aktivität im ACC in Verbindung gebracht wurden. Die EKPs repräsentieren eine automatische Verarbeitung der falschen Antwort (ERN) sowie ein Signal zur Aufforderung von Verhaltensanpassungen (Pe). Die Umsetzung dieser Verhaltensanpassungen werden wiederum dem DLPFC zugeschrieben. Allerdings fehlt es bis dato an einer umfassenden Beschreibung der zeitlichen und funktionalen Interaktionen der beiden Regionen. Das derzeitige Projekt soll dazu beitragen, die kognitiven Mechanismen der Fehler¬verarbeitung besser zu verstehen und das Wissen über die zugrundeliegenden neuronale Netzwerke, sowie den beteiligten Regionen, zu erweitern. Der innovative Ansatz, EEG mit gleichzeitiger transkranieller Magnetstimulation (TMS) zu kombinieren, soll dies ermöglichen. Unter Anleitung von Professor Thut von der Universität Glasgow wird es durch den Einsatz von TMS-EEG möglich sein, die kognitiven Kontrollprozesse und die dazugehörigen Netzwerke zu modulieren, während gleichzeitig die fehlerrelevanten EKPs abgeleitet werden können. Wir werden also das erste Mal in der Lage sein, einen Kausalzusammenhang zwischen dem DLPFC und Prozessen der Fehlerverarbeitung herzustellen und parallel die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen aufzudecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Gereon Rudolf Fink; Professorin Dr. Jutta Stahl; Professor Dr. Peter Weiss
• Kooperationspartner: Professor Dr. Gregor Thut