Konnektom und Kognition

Das menschliche Konnektom bezeichnet den Schaltplan des Gehirns auf struktureller und funktioneller Ebene. Konnektome lassen sich aus magnetresonanztomographischen (MRI) Daten rekonstruieren. MRI-Studien haben eine Reihe von Netzwerken innerhalb des Konnektoms identifiziert, allerdings lag dabei der Fokus meist nicht auf kognitiven Aufgaben sondern auf der Spontanaktivität des ruhenden Gehirns („resting-state“). Der Zusammenhang zwischen diesen Netzwerken und verschiedenen Aufgabensituationen ist folglich größtenteils unklar. Insbesondere der Zusammenhang zwischen Ruhenetzwerken und Veränderungen in Hirnaktivität und -konnektivität durch kognitive Beanspruchung wie zum Beispiel Aufmerksamkeit ist bislang kaum untersucht worden. Allerdings zeigt sich immer stärker, dass komplexes Verhalten wie beispielsweise Kognition von einer Vielzahl von verbundenen Hirnregionen realisiert wird, deren Integration für die zweckmäßige Auseinandersetzung mit der Umwelt unabdingbar ist. Die Konnektomik bietet ein Paradigma um diese Zusammenhänge holistisch zu beschreiben. Das Forschungsprojekt wählt eine Netzwerkperspektive auf Aufmerksamkeitsprozesse: Wir planen die Theorie zu Aufmerksamkeitsnetzwerken von Posner und Petersen (1990) mit der Theorie zu Ruhenetzwerken im Gehirn zusammenzuführen. Dabei sollen auch die Organisationsprinzipien des strukturellen Hirnnetzwerkes beachtet werden. Die Theorie der Aufmerksamkeitsnetzwerken postuliert drei größtenteils unabhängige Aufmerksamkeitssysteme. Wir planen diese Aufmerksamkeitssysteme mit Hilfe des revidierten Aufmerksamkeitsnetzwerktest zu aktivieren und zu untersuchen, inwiefern die Systeme auf divergenten oder geteilten Netzwerkressourcen basieren und wie dies mit Verhaltensperformanz zusammenhängt. Idealerweise wird dies zu unserem Verständnis von der Unabhängigkeit und Interaktion von Aufmerksamkeitsfunktionen und höherer Kognition beitragen.