Interaktionen zwischen Hippokampus, präfrontalem Cortex und visuellem Assoziationscortex während Aufrechterhaltung im Kurzzeitgedächtnis

• Antragsteller: Professor Dr. Nikolai Axmacher
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255020759

Visuelles Kurzzeitgedächtnis (KZG) bezeichnet die Fähigkeit, visuelle Information über einen kurzen Zeitraum aufrechtzuerhalten. Dieser Prozess hängt zentral vom präfrontalen Cortex sowie von parietooccipitalen Regionen ab. Darüber hinaus gibt es zunehmend Hinweise, dass der Hippokampus während der gleichzeitigen Aufrechterhaltung mehrerer Inhalte rekrutiert wird. Es ist jedoch noch unklar, ob und wie KZG-bezogene Mechanismen in Hippokampus, präfrontalem Cortex und parietooccipitalen Regionen zusammen hängen. Aufrechterhaltung spezifischer Inhalte kann mit multivariaten Mustererkennungsalgorithmen erfasst werden, die sowohl auf EEG als auch auf fMRT-Daten angewandt werden können. Bisher hat jedoch noch keine Studie die stimulusspezifische Reaktivierung mehrerer Inhalte während des KZG untersucht. Darüber hinaus ist es unbekannt, ob Hippokampus und präfrontaler Cortex mit Regionen interagieren, die stimulusspezifische Information aufrechterhalten, und ob sie diese Repräsentationen kontrollieren. In diesem Projekt wollen wir diese offenen Fragen beantworten. Nach einem einflussreichen Computermodell hängt KZG von einem sogenannten multiplexing buffer ab, in dem Inhalte nacheinander während aufeinanderfolgender Phasen neuronaler Oszillationen im Theta-Bandbereich (3-8 Hz) reaktiviert werden. Wir werden daher die Hypothese testen, dass Hippokampus und/oder präfrontaler Cortex stimulus-spezifische Repräsentationen in visuellen Assoziationsarealen durch oszillatorische Interaktionen kontrollieren. Wir werden zwei Gruppen von Probanden untersuchen: Prächirurgische Epilepsiepatienten mit intrakraniellen EEG-Elektroden im Hippokampus und/oder im Neocortex, und gesunde Probanden, deren Hirnaktivität mit simultanem EEG/fMRT gemessen wird. Stimulus-spezifische Repräsentationen werden mittels Mustererkennungsalgorithmen untersucht, die auf intrakranielle EEG-Daten und auf Skalp-EEG-Daten angewandt werden. Gleichzeitig wird hippokampale Aktivität durch intrakranielles EEG (in den Epilepsiepatienten) oder fMRT (in den gesunden Probanden) untersucht. Dieses Projekt wird dazu beitragen, die neuronalen Mechanismen des visuellen KZG und die Rolle des Hippokampus für die Aufrechterhaltung mehrerer Inhalte zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen