Neurale Grundlage abgeleiteter Rangfolgen im Präfrontalkortex von Primaten

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Nieder
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067

Die Herleitung der Rangfolge zweier Objekte auf der Grundlage zuvor erworbenen Wissens ist eine Form des deduktiven Denkens, die als transitive Inferenz (TI) bezeichnet wird. Wenn beispielsweise A>B und B>C ist, folgt daraus, dass A>C ist. Trotz der Wichtigkeit des Verständnisses von Rangfolgen und der TI für intelligentes Verhalten, sind ihre neuronalen Mechanismen weitgehend unerforscht. Im vorliegenden Projekt sollen die präfrontalen Mechanismen regelbasierter Deduktionsfähigkeiten beim ordinalen Zahlenverständnis untersucht werden. Rhesusaffen werden darauf trainiert werden, die Rangposition von Bildern herzuleiten, die Exemplare aus fünf Kategorien darstellen. Aufgrund von Regelhinweisen sollen die Affen entscheiden, ob die Kategorien entsprechend des höheren oder niedrigeren Rangs anzuordnen sind. Um Entscheidungen zu treffen, erfordert diese Aufgabe Arbeitsgedächtnis, flexibles Klassifizieren neuer Bilder in ihre jeweiligen visuellen Kategorien, sowie ein Verständnis von Ordinalität. Entsprechend der Kernhypothese 1 nehmen wir an, dass Neuronenensembles in Präfontalkortex sich verhaltender Affen währende verschiedener Aufgabenepochen dynamisch koordiniert werden, um den hergeleiteten relativen Rang neuer Kategoriemitglieder flexibel zu kodieren. Der Beitrag extrazellulär abgeleiteter mutmaßlicher Pyramidenzellen und inhibitorischer Interneurone soll ermittelt werden, um Wissen über die TI hervorbringenden Mikro-Schaltkreise zu erlangen. Durch Analyse lokaler Feldpotentiale in Kombination mit Einzelzellaktivität wird die Rolle von neuronaler Synchronizität bei der Zuweisung von Neuronen zu verschiedenen Ensembles als möglicher Mechanismus der Flexibilität ordinaler Entscheidungen erforscht werden. Um die Kernhypothesen 2 und 3 zu untersuchen, werden Simultanableitungen aus Hirnstrukturen vorgenommen werden, wie etwa dem hintere Scheitellappen und dem Prämotorkortex, die mögliche Eingangs- bzw. Ausgangsstrukturen des Präfrontalkortex darstellen. Damit sollen Eingangs- und Ausgangs-definierte Ensembles während flexiblen Verhaltens identifiziert werden. Solche Daten werden entscheidend sein, um die Mechanismen und Schaltkreise des Präfontalkortex zu entschlüsseln, die für kognitive Flexibilität während nichtsymbolischen logischen Denkens notwendig sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5159: Aufschlüsselung präfrontaler Netzwerke der kognitiven Flexibilität