Sensory enhancement - learning a new sense

• Applicant: Professor Dr. Peter König
• Subject Area: Human Cognitive and Systems Neuroscience
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 110836945

In den letzten Jahren ist die Beziehung der statistischen Eigenschaften natürlicher Stimuli zu der sensorischen Verarbeitung in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Viele Eigenschaften der Nervenzellen in frühen sensorischen Arealen können aus dem Blickwinkel der Signalverarbeitung als optimale Repräsentationen natürlicher Stimuli verstanden werden. Diese bilden sich während der Entwicklung durch aktivitätsabhängige Plastizität. Vor Kurzem haben enaktive Theorien der Wahrnehmung vorgeschlagen, dass dieses Schema nicht nur für die sensorische Verarbeitung, sondern auch für den bewussten Wahrnehmungsprozess als solchen gilt: Die Qualität der Wahrnehmung sensorischer Signale wird durch das erworbene Wissen über die systematischen Änderungen der afferenten Signale als Konsequenz eigener Handlungen und Interaktionen mit der Umwelt bestimmt. Dieses Konzept der sensorimotorischen Kontingenzen hat durch Studien sensorimotorischer Substitution experimentelle Unterstützung erfahren. In einer Pilotstudie haben wir, um einige problematische Aspekte sensorimotorischer Substitution zu vermeiden, ein erweitertes Sensorium als neues experimentelles Paradigma untersucht. Wir konnten zeigen, dass es durch die Einführung neuer sensorimotorischer Kontingenzen möglich ist physiologische Reflexe und die Qualität der Wahrnehmung zu beeinflussen. Dies belegt die Rolle sensorimotorischer Kontingenzen für die bewusste Wahrnehmung. In diesem Projekt verbessern wir wichtige Aspekte des neuen Paradigmas mit erweitertem Sensorium und führen quantitative Maße der Integration mit den anderen Sinnesmodalitäten und dem Verhalten ein. Wir untersuchen das Substrat der neu erworbenen sensorimotorischen Kontingenzen mit physiologischen Techniken. Erwachsene Versuchspersonen erhalten durch vibrotaktile Stimulation in der Taille Information über ihre Orientierung von einem Kompass. Die Integration dieser Information mit dem Verhalten wird mit einer Navigationsaufgabe in einer großen virtuellen Umgebung untersucht. Mit EEG und fMRI Messungen charakterisieren wir die Lernvorgänge und das physiologische Substrat der Wahrnehmungsänderungen. Die Änderungen der subjektiven Wahrnehmung werden dokumentiert und mit den psychophysischen und physiologischen Maßen korreliert. Zusammenfassend, dieses Projekt bietet die einzigartige Möglichkeit das neuronale Substrat sensorimotorischer Kontingenzen, ihr Einfluss auf das Verhalten und die bewusste Wahrnehmung miteinander in Beziehung zu setzen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Persons: Professor Dr. Christian Büchel; Professor Dr. Heinrich H. Bülthoff; Professorin Dr. Brigitte Röder