Ermittlung einer multisensorischen Körperrepräsentation für die Bewegungsvorhersage von künstlichen Gliedmaßen.

• Antragstellerin: Dr. Celia Foster
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545902796

Eine zusätzliche Hand könnte in unserem täglichen Leben unglaublich nützlich sein, insbesondere wenn wir eine komplexe Aufgabe ausführen wollen, oder aufgrund einer Verletzung eine natürliche Hand nicht mehr benutzen können. Aber kann unser Gehirn einen neuen Körperteil in unsere Körperdarstellung integrieren, sodass wir ihn wie jeden anderen Körperteil verwenden können? Unser Gehirn erhält Informationen über unseren Körper aus einer Vielzahl multisensorischer Eingaben. Diese multisensorischen Informationen werden dann in eine Körperdarstellung integriert, die es uns ermöglicht, uns präzise zu bewegen und die sensorischen Ergebnisse unserer Bewegungen vorherzusagen. In diesem Projekt werden wir testen, ob das Gehirn eine neue Repräsentation eines Körperteils für einen zusätzlichen Roboterdaumen, „the Third Thumb“, entwickeln kann. In einem 4-tägigen Trainingszeitraum erlernen die Teilnehmer den Umgang mit dem zehengesteuerten Third Thumb. Wir werden Verhalten und Gehirnreaktionen vor und nach dem Training vergleichen, um festzustellen, wie sich die sensomotorische Kodierung durch Erfahrung entwickelt. Zuerst werden wir ein Touch-Lokalisierungsparadigma verwenden, um zu testen, ob die Teilnehmer lernen können, Berührungen am Third Thumb zu lokalisieren. Diese Fähigkeit erfordert, dass die Teilnehmer Informationen über die Berührungsposition am Third Thumb mit der aktuellen Daumenhaltung kombinieren. Zweitens werden wir die Gehirnaktivität der Teilnehmer mit fMRT aufnehmen, während sie diese Aufgabe ausführen. Dies wird uns zeigen, welche Gehirnregionen die Berührungsposition am Daumen und die Daumenhaltung kodieren, um damit diese Informationen zu integrieren. Wir prognostizieren, dass die Lokalisierung von Berührungen von der willentlichen motorischen Kontrolle der Daumenbewegungen abhängt, und durch die Integration von Berührungs- und Haltungsinformationen durch den hinteren parietalen Kortex ermöglicht wird. Wir werden auch vergleichen, wie das Gehirn Berührungen und Körperhaltung für den Third Thumb kodiert, im Gegensatz zu der Kodierung solcher Informationen für natürliche Körperteile oder Handwerkzeuge. Abschließend untersuchen wir die Verhaltensleistung des Third Thumbs, wenn Änderungen an spezifischen sensorischen und motorischen Eigenschaften des Daumens vorgenommen werden. Der Grad der Leistungsbeeinträchtigung und der zeitliche Verlauf der Anpassung an jede Veränderung zeigen, wie wichtig jede Eigenschaft für die neu entwickelte Repräsentation ist. Dies zeigt welche sensomotorischen Signale am wichtigsten sind, um ein zusätzliches Roboterkörperteil effektiv zu nutzen. Dadurch wird dieses Projekt die neuronalen Mechanismen identifizieren, welche es uns ermöglichen, einen neuen Körperteil in unsere Körperdarstellung einzubeziehen. Die Nutzung dieses Wissens wird Ingenieuren und Designern dabei helfen, künstliche Körperteile zu entwickeln, die verlorene Funktionen besser ersetzen und/oder bestehende Bewegungsfähigkeiten verbessern können.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberin: Professorin Dr. Tamar Makin