Charakterisierung der übungsinduzierten Gedächtniskonsolidierung und ihrer Modulation durch Schlaf durch die Kombination von fMRT und intrakranieller EEG

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Jonas Bause; Dr. Svenja Brodt
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545540192

Rehearsal, das Wiederholen von Gedächtnisinhalten, ist eine bekannte Methode, um diese langfristig zu speichern. Seine zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen sind jedoch weitgehend unerforscht. Aktuelle Studien haben eine große Ähnlichkeit von rehearsal-bedingten Veränderungen in der funktionellen Hirnaktivität im Neokortex (NEO) und Hippocampus (HC) mit langsamen, durch systemische Gedächtniskonsolidierung hervorgerufenen Veränderungen aufgezeigt. Rehearsal könnte daher einen Weg zur Beschleunigung der systemischen Gedächtniskonsolidierung darstellen, indem es die notwendige Reaktivierung bietet, die sonst u.a. im Schlaf erfolgt. Es ist jedoch nicht bekannt, ob die durch Rehearsal und Schlaf hervorgerufenen Gedächtnisrepräsentationen vergleichbar sind. Hier wollen wir rehearsal-abhängige Konsolidierung charakterisieren, indem wir Ähnlichkeiten und Unterschiede zur schlafabhängigen Konsolidierung systematisch untersuchen. Wir gehen davon aus, dass auch durch Rehearsal schnell stabile Erinnerungen entstehen, die in NEO-Netzwerke integriert werden, dass diese jedoch präziser sind, kontextspezifisch bleiben und sich stärker auf posterior-parietale Netzwerke stützen. Unter der Annahme der Komplementarität von rehearsal- und schlafabhängiger Konsolidierung erwarten wir, dass Schlaf nach Rehearsal die Gedächtnisspuren weiter verändert. Hierfür lernen die Versuchsteilnehmer Objekt-Ort-Assoziationen entweder einmalig oder durch wiederholtes Enkodieren und Abrufen. Wir testen die Gedächtnisqualität zu verschiedenen Zeitpunkten und manipulieren die Retentionsphase, um den Einfluss von Schlaf zu untersuchen. Dieses Paradigma wird in drei verschiedenen Studien angewandt, in denen jeweils andere bildgebende Verfahren verwendet werden, die es so erlauben, verschiedene Aspekte des deklarativen Gedächtnissystems zu untersuchen. In Tübingen messen wir weit verteilte Aktivität in NEO-Netzwerken mit 3T fMRT und untersuchen die Rolle von HC-Unterregionen mit Submillimeter-Auflösung bei 9,4T. In Lyon nutzen wir intrakranielles EEG (iEEG) bei Epilepsiepatienten, um die HC-NEO Kommunikation mit hoher zeitlicher Auflösung zu messen. Mit multivariaten Analysen charakterisieren wir, wie die repräsentierte Information durch Rehearsal, Schlaf oder die Kombination von beiden geprägt wird. Darüber hinaus könnte Rehearsal durch eine direkte NEO Speicherung auch zur Kompensation für durch HC-Dysfunktion verursachte Gedächtnisdefizite dienen. Die Untersuchung von Patienten mit Gedächtnisstörung mittels iEEG bietet die einzigartige Möglichkeit, die zugrundeliegenden dysfunktionalen und potenziell kompensierenden Mechanismen zu erforschen. Die Untersuchung der Qualität und neuronalen Grundlagen rehearsal-induzierten Gedächtnisses leistet nicht nur einen entscheidenden Beitrag für unser Verständnis der Gedächtniskonsolidierung, sondern gibt auch Aufschluss über die optimalen Bedingungen für die Anwendung von Rehearsal sowohl im pädagogischen als auch im pathologischen Kontext.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen: Professorin Laure Peter-Derex, Ph.D.; Dr. Nadine Ravel