Kortikale und subkortikale Netzwerkaktivität bei Sprachsegmentierung: Analyse durch simultane EEG- und Nucleus subthalamicus LFP Ableitung bei Patienten mit Parkinsonkrankheit

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Barbe
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567518152

Das interdisziplinäre Projekt widmet sich der Erforschung neuronaler Grundlagen bei der Sprachwahrnehmung mit speziellem Fokus auf Sprachsegmentierung durch statistisches Lernen. Dabei möchten wir das grundlegende Wissen über die Beteiligung des STN an der Sprachverarbeitung erweitern. Unser innovatives Analyseparadigma verwendet die synchrone Aufzeichnung von kortikaler und subkortikaler Hirnaktivität bei Menschen mit Parkinson-Krankheit (PwPD), die eine bilaterale tiefe Hirnstimulation (DBS) im Nucleus subthalamicus (STN-DBS) erhalten haben. Dieser Ansatz bietet eine einzigartige Gelegenheit, die bislang wenig erforschte Rolle der Basalganglien in der Sprachverarbeitung zu untersuchen. Besonders relevant ist die direkte Erfassung der Hirnaktivität, während der statistischen Sprach-Lernaufgabe, bei der PwPD ein kontinuierliches akustisches Signal in (Pseudo-) Wörter segmentieren müssen. Die gleichzeitige Aufzeichnung von kortikalen und subkortikalen Signale wird durch die neueren Versionen der DBS-Generatoren ermöglicht, die in der Lage sind, lokale Feldpotenziale (LFP) von den implantierten Elektroden aufzuzeichnen (sensing). Dieser technologische Fortschritt erlaubt es, die STN-Aktivität auch lange nach der Operation zu erfassen. Als perzeptives Sprachmaterial werden wir eine Reihe von Wahrnehmungsaufgaben zur Sprachsegmentierung durchführen und sowohl die Aufgabenleistung als auch die subkortikalen (STN LFP) und kortikalen (EEG) Signale analysieren. Lernen und Spracherwerb stellt eine zentrale Funktion der Basalganglien darstellt. Dabei beruht die Sprachsegmentierung auf phonologisch-linguistischen Repräsentationen sowie der Automatisierung des Phonem-Chunkings, die bei der Parkinson-Krankheit beeinträchtigt sein können. Insbesondere bei PwPD, für die dieses Paradigma bisher nicht angewendet wurde, erscheint das Vorhaben besonders relevant. Das Hauptexperiment des Projekts besteht in der Durchführung und Aufzeichnung der damit verbundenen Hirnaktivität während eines Sprachsegmentierungsprotokolls bei statistischen Lernaufgaben. Dabei wird eine impliziter Lernmechanismus beleuchtet, der es Individuen ermöglicht, ein kontinuierliches akustisches Signal in (Pseudo-)Wörter zu segmentieren, ohne explizite Anweisungen zu erhalten. In diesem Kontext ist die Rolle des STN bei der Integration von Informationen aus verschiedenen kortikalen Bereichen von zentraler Bedeutung. Das Verständnis der Dynamik der Sprachverarbeitung in den Basalganglien, insbesondere das beteiligte der Kopplung zwischen STN und kortikalen Arealen, ist aktuell unklar und hier schließt unser Projekt eine Forschungslücke, indem es erstmals die gleichzeitige Aufzeichnung von STN LFP mittels DBS-Sensing und kortikaler Aktivität mittels Oberflächen-EEG für die Sprachperzeption (Statistisches Lernen) ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Doris Mücke
• Kooperationspartner: Professor Serge Pinto