Identifizierung und Charakterisierung von Netzwerken räumlicher Aufmerksamkeit im hörenden Gehirn

• Antragsteller: Dr. Mohsen Alavash
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426620060

Seit fast sechs Jahrzehnten widmen sich Forscher der Frage, wie das menschliche Gehirn seine Aufmerksamkeit selektiv auf ein Geräusch oder eine Stimme unter vielen richten kann. Ergebnisse aus der funktionellen Bildgebung legen nahe, dass aufmerksames Zuhören mit einer erhöhten Aktivität in kortikalen Arealen einhergeht, die gemeinsam ein Netzwerk räumlich-visueller Aufmerksamkeit bilden. Parallel dazu zeigen neurophysiologische Untersuchungen, wie sich räumliche Aufmerksamkeit auf die kortikale Verarbeitung von Sprache auswirkt.Dabei ist jedoch weitgehend unbekannt, wie verschiedene Hirnareale über weit verzweigte kortikale Netzwerke miteinander kommunizieren, um den Fokus auditiv-räumlicher Aufmerksamkeit zu lenken. Darüber hinaus gibt es inzwischen zahlreiche Hinweise darauf, dass die selektive Aufmerksamkeit bei hörgeschädigten Menschen vermindert ist, während die zugrundeliegenden Netzwerkdynamiken unbekannt bleiben. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll die Untersuchung dieser Netzwerke bei gesunden und hörgeschädigten Menschen der Entwicklung von Therapien sensorineuraler Hörstörungen und ihrer kognitiven Folgen den Weg ebnen.Erfolgreiche räumlich-auditive Aufmerksamkeit erfordert (1) eine Konfiguration von kortikalen Netzwerken, die für aufmerksames Zuhören optimal ist (bedingungsspezifischer Netzwerkmodus), und (2) eine kurzfristige Rekonfiguration zur Neuausrichtung und Aufrechterhaltung räumlich-auditiver Aufmerksamkeit (schnell wechselnder Netzwerkzustand). Aktuelle Studien von meinen Kollegen und mir sprechen dafür, dass Netzwerkmodi und Netzwerkzustände eine wichtige Rolle beim erfolgreichen Zuhören spielen. Der vorliegende Projektvorschlag baut auf diesen Ergebnissen auf und soll die kortikalen Netzwerkdynamiken identifizieren und charakterisieren, die der räumlich-auditiven Aufmerksamkeit bei gesunden und hörgeschädigten Menschen zugrunde liegen.Zunächst sollen mit Hilfe funktioneller Magnetresonanztomographie die kortikalen Knotenpunkte und funktionellen Verbindungen identifiziert werden, die während einer räumlich-auditiven Aufmerksamkeitsaufgabe ein Netzwerk bilden. Diese Identifikation von Netzwerken basiert auf der Rekonfiguration von Gehirnnetzwerken vom Ruhemodus hin zu räumlich-auditiver Aufmerksamkeit. Als nächstes werden in einem zweiten Experiment die Zustände des Gehirnnetzes charakterisiert, welche die räumliche Aufmerksamkeit während derselben auditiven Aufgabe unterstützen. Diese Charakterisierung von Netzwerken basiert auf einer zeitlich hochauflösenden Messung frequenz-spezifischer neuronaler Oszillationen im Elektroenzephalogramm. Schließlich werden im dritten Experiment die Zustände des Gehirnnetzes auf ähnliche Weise in einer Stichprobe hörgeschädigter Menschen charakterisiert und die Ergebnisse mit denen von gesunden Menschen verglichen.Die vorhersagenden Ergebnisse des aktuellen Projekts haben Implikationen für die Gestaltung von Strategien der Neurorehabilitation oder von hirngesteuerten Hörgeräten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen