Functional organisation of the human medial temporal lobe
Final Report Abstract
Der mediale Temporallappen (MTL) des Gehirns spielt eine zentrale Rolle bei Gedächtnisprozessen, sowohl bei der Enkodierung als auch beim Abruf von Gedächtnisinhalten. Im vorliegenden Projekt wurde die funktionelle Spezialisierung von Strukturen des MTL anhand eines anatomisch-motivierten Modelles („Zwei-Pfad-Modell“) untersucht. Basierend auf Studien in Primaten und Ratten geht das Modell von zwei parallelen Verarbeitungspfaden im MTL aus, einem primär mit Objektinformation befassten anterioren Pfad (perirhinaler Kortex – lateraler entorhinaler Kortex) und einem primär mit räumlicher Information befassten posterioren Pfad (parahippokampaler Kortex – medialer entorhinaler Kortex). In Studie 1 des Projektes konnte gezeigt werden, dass diese Pfade auch selektiv beim Abruf objektbezogener und räumlicher Information aus dem Arbeitsgedächtnis, insbesondere nach Distraktion, aktiviert sind. Es konnte hier zudem erstmals mittels hochauflösender funktioneller Magnetresonanztomographie eine funktionelle Dissoziation zwischen lateralem und medialem entorhinalen Kortex im Menschen aufgezeigt werden. In einem nächsten Schritt wurde in Studie 2 untersucht, inwieweit materialspezifische Reaktivierungssignale in diesen Verarbeitungspfaden durch assoziierte Belohnungsinformationen moduliert werden. Beim Abruf zeigte die SN/VTA Reaktivierungssignale von Belohnungsinformation, und FFA/PPA zeigten Reaktivierungssignale für visuelle Information (wie in Studie 1 ebenfalls beobachtet). Belohnungsassoziationen modulierten aber nicht selektiv den anterioren und posterioren MTL Pfad. In Studie 3 wurde mittels EEG die kortikale Topographie und der Zeitverlauf des Abrufes materialspezifischer Information weiter untersucht. Es zeigte sich eine anterior-posterior Dissoziation für den Abruf von Gesichtern bzw. Landschaften aus dem Arbeitsgedächtnis, die wiederum durch Distraktion verstärkt war. Die vorliegenden Studien verdeutlichen, dass Gedächtnisabruf anhand Material-spezifischer medialtemporaler und kortikaler Verarbeitungspfade erfolgt. Basierend auf aktuellen Publikationen, die zum Zeitpunkt der Antragstellung noch nicht erschienen waren, wurde das ursprünglich geplante DTI Projekt zur Charakterisierung der anatomischen Verbindungen im humanen MTL zurückgestellt. Stattdessen wurde, basierend auf den Ergebnissen von Studie 1, eine EEG Studie durchgeführt, um den Zeitverlauf kortikaler Gedächtnisreaktivierung zu untersuchen. Zudem wurde die ursprünglich geplante Studie 2 um eine Belohnungsmanipulation erweitert. Hier zeigte sich jedoch, dass vielversprechende Verhaltensergebnisse, die auf eine Gedächtnismodulation durch assoziierte Belohnungsinformationen hindeuteten, nicht repliziert werden konnten. Insgesamt war der Zeitaufwand, der für die Pilotierung der Tasks nötig war größer als erwartet. So wurden beispielsweise in der Vorbereitung von Studie 1 eine ganze Reihe verschiedener Taskparameter variiert (Art, Dauer und Schwierigkeit der Distraktionsaufgabe, Umfang des Memory Sets, etc.), bis eine passende Kombination gefunden war, die zu reliablen Verhaltenseffekten führte, aber trotzdem den Anforderungen einer fMRT Untersuchung genügte (ausreichend Trials pro Bedingung, etc.). Diese Pilotierungsarbeiten, die für Studie 2 ebenfalls nötig waren, haben insgesamt mehr Zeit in Anspruch genommen, als im Antrag ursprünglich für Verhaltensvortestungen veranschlagt war.
Publications
- (2012). Direct evidence for domain-sensitive functional subregions in human entorhinal cortex. Journal of Neuroscience, 32(14): 4716-4713
Schultz, H., Sommer, T., Peters, J.
(See online at https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5126-11.2012) - The Role of the Human Entorhinal Cortex in a Representational Account of Memory. Front. Hum. Neurosci., 20 November 2015, 9:628
Schultz, H., Sommer, T., Peters, J.
(See online at https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00628)
