Human Intracranial Neurophysiology: Understanding the network neuroscience of predictions

01.06.2020 bis 30.06.2023

Menschliches Verhalten erfodert eine schnelle, flexible Anpassung an sich ständig ändernde Regleln, intrinische Vorhersagen oder Erwartungen. Bisher ist unklar, welche neuronalen Mechanismen diese Flexibilität ermöglichen. Forschungsergebnisse der letzten Jahrzehnte konnten zeigen, dass der Präfrontale Kortex (PFC) die struktuelle Basis für zielgerichtetes Verhalten darstellt, aber seine funktionelle Architektur bleibt wenig verstanden. Ein großer Teil unseres Wissens über die neuronalen Grundlagen menschlichen Verhaltens stammt allerdings nicht vom Menschen selbst, sondern von invasiven Ableitungen bei Primaten. In wie weit ihr Verhalten jedoch denen von Menschen ähnelt, bleibt Gegenstand reger Diskussion. Hinzu kommt, dass nicht- invasive Aufnahmetechniken beim Menschen nicht über die ausreichende zeitliche und räumliche Ausflösung verfügen, um flexibles menschliches Verhalten, das sich innerhalb von Sekundenbruchteilen ändert, zu analysieren. Um diese Hindernisse zu überwinden, plane ich neurophysiologische Daten direkt vom menschlichen Gehirn aufzunehmen, die über eine besonders gute räumlich-zeitliche Auflösung verfügen. Diese Gelegenheit bietet sich zum Beispiel im Rahmen klinischer Untersuchungen zur Anfallsdiagnostik bei Epilepsie (stereotaktisch implantiere Tiefenhirnelektroden oder oberflächliche Hirnableitungen mittels Gitterelektroden) oder in der Therapie eines Parkison Syndroms mit Tiefenhirn-Stimulation (deep brain stimulation, DBS). Mittels der Kombination aus Verhaltenstests, nicht-invasiver Magentoenzephalographie (MEG) und intrakraniellen Ableitungen (iEEG) werde ich untersuchen, wie Vorhersagen im menschlichen Gehirn implementiert werden um sensorische Information effektiv zu verarbeiten und zielgerichtetes Verhalten zu optimieren. Dieses Projekt wird ein interdisziplinäres intrakranielles Neurophysiologie Program etablieren, um den Netzwerkmechanismen höherer kognitiver Fähigkeiten beim Menschen auf den Grund zu gehen.