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Projekt
Einfluss von Verhaltenshistorie auf die präfrontale Neurodynamik menschlicher kognitiver Flexibilität auf Einzelzell-Ebene
Antragsteller
Professor Dr. Simon N. Jacob
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067
Der laterale präfrontale Kortex (LPFC) des Menschen ist zentral für die flexible Ausprägung einer Vielzahl kognitiver Funktionen. Dennoch ist bislang wenig darüber bekannt, wie intra-individuelle Variabilität höherer Hirnleistungen auf Ebene einzelner Neurone und ihrer Schaltkreise entsteht und sich manifestiert. In diesem Projekt nutzen wir hochkanalige extrazelluläre neuronale Ableitungen in Studienteilnehmern mit chronisch implantierten intrakortikalen Mikroelektrodenarrays, die eine stabile Aufzeichnung von elektrischer Einzelzellaktvität über längere Zeiträume hinweg ermöglichen, um zu untersuchen, wie präfrontale Schaltkreise durch die individuelle Verhaltenshistorie geformt und reorganisiert werden. Unsere Hypothese ist, dass der Übergang vom Erwerb von Aufgabenwissen ("Erfahrung") zur Entwicklung von Aufgabenbeherrschung ("Expertise") durch dynamische Veränderungen in der Struktur neuronaler Aktivität sowohl auf Einzelzell- als auch auf Populationsebene vermittelt wird. Erstens werden wir untersuchen, wie sich die Aktivität einzelner LPFC-Neurone verändert beim wiederholten Übergang vom Erlernen zur Beherrschung regelbasierter Arbeitsgedächtnisaufgaben mit impliziten Regeländerungen. Zweitens werden wir populationsweite Veränderungen in der repräsentationalen Geometrie und der rhythmischen Synchronisation charakterisieren, die den Wechsel von der Exploration zum Anwenden von Aufgabenkontexten begleiten. Drittens werden wir gezielte intrakortikale elektrische Mikrostimulation, eine einzigartig präzise Perturbationstechnik, einsetzen, um Kausalitätsbeziehungen zwischen spezifischen Netzwerkdynamiken und neuronalen, ggf. auch behavioralen Übergängen, zu untersuchen. Durch die Kombination von chronischen neuronalen Messungen mit zellulärer Auflösung und mechanistischen Interventionen wird dieses Projekt neue Prinzipien der intra-individuellen Plastizität präfrontaler Schaltkreise etablieren, eine translationale Brücke zwischen Tier und Mensch schlagen und neuartige Konzepte zum Verständnis der Rolle des menschlichen LPFC für schnelle Verhaltensänderungen und in der Variabilität kognitiver Hirnleisungen entwickeln.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
