Reizspezifische Komponenten im Gammaband und ihre Rolle für die Repräsentation von Einzelmerkmalen und Merkmalskombinationen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wird vermutet, dass Wahrnehmungs- und Gedächtnisinhalte von Nervenzellverbünden kodiert werden, die sich durch Synchronisierung ihrer Aktivität zusammenschließen. Erhöhte Signalamplituden in höheren Frequenzbereichen wie dem Gammaband (ca. -100 Hz) im Elektro- oder Magnetenzephalogramm wird als mögliches Korrelat dieser synchronen Aktivität diskutiert. Im vorliegenden Projekt maßen wir Gammaband-Aktivität (GBA) im Magnetenzephalogramm von Humanprobanden während sie Kurzzeitgedächtnisaufgaben bearbeiteten. Zwei Studien zum auditorischen Kurzzeitgedächtnis bestätigten unseren Vorbefund von reizspezifischen GBA-Komponenten, die die Frequenz oder Lokalisation einzelner Merkreize kodierten und deren Amplitude während der Behaltensphase erhöht war, wenn das jeweilige Merkmal aufgabenrelevant war. Variationen der Dauer der Behaltensphase legten nahe, dass es sich bei diesen Komponenten um die Aktivierung von aufgabenrelevanter Information in Vorbereitung auf den Vergleich mit dem Testreiz handelte. Da mit der hier angewandten Analysemethode in einer visuellen Kurzzeitgedächtnisaufgabe keine äquivalenten GBA-Komponenten gefunden werden konnten, beschlossen wir eine Fokussierung des weiteren Projekts auf die Rolle aufgabenrelevanter antizipatorischer Aktivierungen im auditorischen Kurzzeitgedächtnis. In einer ersten Studie mit blockweiser Aufgabendarbietung wurden in der Phase vor dem Merkreiz zwar Unterschiede zwischen den aktiven Aufgaben und einer passiven Kontrollbedingung, nicht aber zwischen den beiden Aufgabentypen, gefunden. Die gefundenen Unterschiede betrafen sowohl lokale Veränderungen der Beta- und Gamma-Aktivität als auch unterschiedliche Konnektivitätsmuster, die mit dem neu etablierten Maß der Transferentropie untersucht wurden. Wir führten anschließend ein weiteres Experiment mit einer von Durchgang zu Durchgang zufällig wechselnden Aufgabendarbietung durch. Hier ergaben erste Auswertungen einen GBA-Unterschied zwischen Aufgaben, bei denen die Lateralisierung und solchen, bei denen die Frequenz eines Geräuschs memoriert werden musste, über Regionen des auditorischen dorsalen Pfads. Weitere Analysen werden mögliche Zusammenhänge zwischen der Ausprägung antizipatorischer Aktivitäten und der Aufgabenleistung behandeln. Wie in einer Übersichtsarbeit gezeigt, hat mittlerweile eine Vielzahl von Studien solche Assoziationen zwischen GBA und Verhaltensmaßen nachweisen können. Zusammenfassend haben sich reizspezifische GBA-Komponenten als interessantes Maß für die Untersuchung auditorischer Kurzzeitgedächtnisprozesse erwiesen, demgegenüber scheinen sie für die Erforschung visueller Prozesse weniger gut geeignet. Weitere Forschung soll sich mit der Verarbeitung von Merkmalskombinationen beschäftigen, die eine verstärkte Interaktion zwischen den für die Einzelmerkmale relevanten Netzwerken erfordern sollte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009). Task‐ and performance-related modulation of domain‐specific auditory short‐term memory representations in the gamma band. Neuroimage, 46, 1127‐1136
Kaiser, J., Lutzenberger, W., Decker, C., Wibral, M. & Rahm, B.
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(2009). Temporal dynamics of stimulus‐specific gamma‐band activity components during auditory short‐term memory. Neuroimage, 44, 257‐264.
Kaiser, J., Rahm, B. & Lutzenberger, W.
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(2011). Human gamma‐band activity and behavior. International Journal of Psychophysiology, 79, 39‐48.
Rieder, M. K., Rahm, B., Williams, J. D. & Kaiser, J.
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(2011). Transfer entropy in magnetoencephalographic data: Quantifying information flow in cortical and cerebellar networks. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 105, 80‐97
Wibral, M., Rahm, B., Rieder, M., Lindner, M., Vicente, R. & Kaiser, J.
