Interaktion von bottom-up und top-down Prozessen bei bistabiler Wahrnehmung: Zur kausalen Rolle von Hirnoszillationen

• Antragsteller: Dr. Stefan Rach
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222084539

Ein besseres Verständnis der neuronalen Mechanismen, die der Bistabilität reversibler Figuren unterliegen, kann auch wichtige Erkenntnisse über die normale Funktionsweise des visuellen Systems hervorbringen. Zur Erklärung der beim Betrachten reversibler Figuren auftretenden Wahrnehmungswechsel wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, die sich in sensorische bottom-up Prozesse, wie neuronale Sättigung, und kognitive top-down Prozesse, wie Aufmerksamkeit, unterteilen lassen. Aktuelle Theorien zu reversiblen Figuren propagieren eine Mischform aus beiden Ansätzen, indem sie eine Interaktion zwischen bottom-up und top-down Prozessen für das Entstehen bistabiler Wahrnehmung verantwortlich machen. Allerdings liegen bisher noch keine direkten neurowissenschaftlichen Belege für eine derartige Interaktion vor. In dem vorliegenden Forschungsantrag schlagen wir oszillatorische Hirnaktivität als neuronalen Mechanismus vor, der dazu geeignet erscheint, sowohl lokale bottom-up Prozesse als auch globale Interaktionen innerhalb weitverzweigter kortikaler Netzwerke zu repräsentieren. Wir beabsichtigen, ein anhand empirischer Vorarbeiten entwickeltes Model zu testen, nach dem frontale Oszillationen im Gamma-Frequenzbereich aufmerksamkeitsbasierte top-down Prozesse signalisieren, während posteriore Alphaband-Oszillationen adaptationsartige bottom-up Prozesse repräsentieren, die das aktuelle Perzept destabilisieren. Um eine kausale Rolle von Gamma- und Alphabandoszillationen innerhalb der bistabilen Wahrnehmung nachzuweisen, soll eine neue noninvasive Hirnstimulationstechnik angewandt werden, die transkranielle Wechselstromstimulation (tACS), mit der spontane Hirnoszillationen durch die Applikation von Wechselstrom mit der jeweiligen Frequenz moduliert werden können. Simultan zur tACS aufgezeichnete EEG Daten sollen es ermöglichen, die Wechselbeziehungen zwischen Gamma- und Alphabandoszillationen und ihren Einfluss auf perzeptuelle Wechsel bistabiler Muster zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Daniel Strüber