Welche Rolle spielen erfahrungsabhängige neuronale Netzwerke zur Verarbeitung von Größenordnungen für die Repräsentation abstrakter Konzepte?

• Antragstellerin: Dr. Marta Virginia Ghio, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518509586

Das semantische Gedächtnis befähigt das Gehirn, allgemeines Weltwissen als Konzepte zu speichern und flexibel darauf zuzugreifen. Dieses Wissen umfasst physische Einheiten, die wir mit unseren Sinnen erfahren und mit konkreten Wörtern bezeichnen (z.B. Nußknacker, Giraffe), ebenso wie nicht-physische Einheiten, die wir mit abstrakten Wörtern bezeichnen (z.B. Frieden, Unendlichkeit). Die kognitive Neurowissenschaft befasste sich bisher vornehmlich mit konkreten Konzepten und konnte zeigen, dass deren Repräsentation an unsere multimodale (z.B. visuelle, motorische) Erfahrung mit diesen Konzepten gebunden und in sensomotorischen Systemen verankert (engl. „grounded“) ist. Die Frage nach der Repräsentation abstrakter Konzepte stellt die Forschung jedoch vor eine Herausforderung. Es wird angenommen, dass die Repräsentation abstrakter Konzepte, wie die konkreter Konzepte, erfahrungsabhängige neuronale Netzwerke beansprucht und damit ebenfalls „grounded“ ist, was bisher für Konzepte gezeigt wurde, für die emotionale und soziale Erfahrungen ausschlaggebend sind. Es gibt jedoch erste Evidenz dafür, dass ein auf die Verarbeitung von Größenordnungen spezialisiertes Netzwerk im fronto-parietalen Cortex zur Repräsentation bestimmter abstrakter Konzepte (z.B. Menge, Prozentsatz) beiträgt. In diesem Projekt werden psycholinguistische Verfahren und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) eingesetzt, um die Repräsentation abstrakter Konzepte zu untersuchen mit zwei Hauptzielen: Das erste besteht darin, multidimensionale Normdaten für eine große Anzahl abstrakter deutscher Nomen zu sammeln (Experiment 1). Diese Normdaten sollten das Ausmaß widerspiegeln, in dem die Repräsentation durch unterschiedliche erfahrungsabhängige Informationen bestimmt wird (u.a. emotionale, soziale und Größenordnungs-bezogene). Die Normdaten bilden die Grundlage der Stimulusauswahl für die geplanten fMRT-Studien und werden der Wissenschaftsgemeinschaft zugänglich gemacht. Die zweite Zielsetzung ist, die neuronale Repräsentation abstrakter Konzepte zu untersuchen, indem wir in zwei fMRT Studien die Multidimensionalität des semantischen Raums berücksichtigen mit einem Fokus auf die bisher vernachlässigte Dimension Größenordnungs-bezogener Konzepte. Experiment 2 wählt datengetrieben basierend auf den Ergebnissen von Experiment 1 Konzepte aus, für die entweder die Größenordnungs-bezogene oder die soziale Dimension dominant ist. Univariate Analyseverfahren werden zeigen, wo im Gehirn diese Konzepte repräsentiert sind, während multivariate Verfahren aufzeigen werden, wie die Konzepte repräsentiert sind. Experiment 3 wird mittels uni- und multivariater Analyseverfahren untersuchen, auf welche gemeinsamen und erfahrungs-spezifischen Anteile des Größenordnungs-Netzwerks die neuronale Verarbeitung abstrakter Wörter zurückgreift, die sich auf Größe, Anzahl und mathematische Konzepte beziehen, und inwiefern Erfahrung mit Größenordnungs-bezogenen Informationen die Verarbeitung beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen