Raumzeitliche Dynamik epiduraler Populationsaktivität in der primären Sehrinde des Affen während sensorisch und kognitiv gesteuerter Verarbeitung.

• Antragsteller: Dr. Detlef Wegener
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572654974

Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll die raumzeitliche Dynamik neuronaler Populationsaktivität in der primären Sehrinde (V1) von Makaken mithilfe hochdichter epiduraler Multi-Elektroden-Arrays (hd-EMA) untersucht werden. Diese minimalinvasive Methode ermöglicht langzeitstabile Ableitungen von Populationssignalen mit hoher zeitlicher Auflösung und breiter Abdeckung des visuellen Feldes. Ziel des Projekts ist es, die Entstehung und Dynamik solcher Signale während sensorischer Verarbeitung und kognitiver Modulation zu analysieren. Zwei zentrale Arbeitspakete (WPs) sind vorgesehen: WP 1 untersucht die sensorische Repräsentation mehrdeutiger geometrischer Objekte und die Frage, ob – und in welcher Weise – V1 zur perzeptuellen Entscheidungsfindung beitragen kann. Durch Verwendung kontinuierlicher Morphing-Trajektorien zwischen geometrischen Grundformen (Dreieck, Quadrat, Kreis) wird geprüft, ob V1-Populationssignale kategoriale Wahrnehmung widerspiegeln. Hierfür werden Einzeltrial-EFPs mittels Support-Vector-Maschinen klassifiziert, um neurometrische Funktionen zu berechnen und mit psychometrischen Daten von Menschen zu vergleichen. Ziel ist es zu klären, ob kategoriale Entscheidungen bereits in V1 abgebildet werden oder erst in nachgelagerten Arealen entstehen – und inwieweit die Stimulus-Historie diese Prozesse durch Kurzzeitadaption beeinflusst. WP 2 analysiert die dynamische Modulation solcher Populationssignale während der Entstehung und Ausbreitung des räumlichen Aufmerksamkeitsfeldes in V1. Konkret wird untersucht, wie sich V1-Antworten auf visuelle Reize innerhalb eines 8×8 Grad großen Ausschnitts des visuellen Raumes in Abhängigkeit von den Aufgabenanforderungen verändern. Mithilfe eines Posner-ähnlichen Paradigmas mit gestufter Belohnung wird zwischen verteilter und selektiver Aufmerksamkeit variiert. Ziel ist es, frequenzspezifische Modulationen der EFPs über Raum und Zeit hinweg zu erfassen und Vorhersagen zweier konkurrierender Modelle zu testen: dem Selective Tuning-Modell, das ein exzitatorisches Zentrum mit inhibitorischem Ring postuliert und dem Attraction-Modell, das eine Verschiebung der rezeptiven Felder in Richtung des Aufmerksamkeitsziels vorhersagt. Das Projekt basiert auf umfassenden Vorarbeiten: Pilotstudien zur räumlichen Aufmerksamkeitskontrolle und -modulation, Entwicklung von Stimulusmaterial und Verhaltensparadigmen sowie der Etablierung verschiedener Analyseverfahren. Es leistet einen Beitrag zum grundlegenden Verständnis dynamischer kortikaler Populationskodierung und ebnet den Weg für den zukünftigen Einsatz epiduraler Signale in der neurowissenschaftlichen Grundlagenforschung und in klinischen Anwendungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Andreas Schander