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Chemnitz / Berlin - Okazaki

Deutsch - Japanische Kooperation in Computational Neuroscience

Funktion und Rolle der Verschaltungen in den Basalganglien: Von einfachen zu mehrfachen Schleifen
(gefördert von DFG und JST)

Basalganglien tragen zu einer Vielzahl von kognitiven und motorischen Funktionen bei, die durch „trial-and-error-learning“ geformt werden. Mit Cortex und Thalamus bilden sie eine Architektur paralleler aber interagierender Schleifen. Geleitet von Vorhersagen eines bestehenden Computermodells der kortiko-basalganglien-thalamo-kortikalen Verarbeitung (Vitay & Hamker, 2010; Schroll, Vitay & Hamker, 2012), werden im Rahmen dieses Projekts elektrophysiologische Experimente durchgeführt, um zwei wichtige, noch ungelöste empirische Fragen zu beantworten:

1) Wie trägt das externe Segment des Globus pallidus zur Verarbeitung durch die Basalganglien bei?

2) Wie interagieren getrennte Basalganglienschleifen, die die Bewegungsplanung und -ausführung unterstützen?

Basierend auf den empirischen Ergebnissen, wird  das Computermodell so erweitert, dass die Basalganglien Konnektivität innerhalb und zwischen Schleifen vollständig erfasst wird. Im Hinblick auf eine klinische Perspektive werden danach systematisch Läsionen und funktionelle Veränderungen auf dieses Modell angewendet und deren Auswirkungen auf das Modellverhalten an einer Reihe kognitiver und motorischer Aufgaben untersucht. Gleichzeitig werden Patienten mit Erkrankungen der Basalganglien, deren neuronalen Ursachen bisher nur unzureichend verstanden sind (z.B. z. B. Dystonie, Chorea Huntington, Zwangsstörung, Tourette-Syndrom und essentieller Tremor), die gleichen Aufgaben lösen. Die Modellveränderungen und Läsionen, die – über verschiedene Aufgaben hinweg – die Verhaltensdefizite der Patienten reproduzieren, werden Einblicke in die neuronalen Funktionsstörungen, die den Erkrankungen zugrunde liegen, liefern.

 


An dieser Kooperation sind folgende Wissenschaftler beteiligt:

  • Prof. Fred Henrik Hamker, Technische Universität Chemnitz
  • Prof. Andrea Kühn, Charité Universitätsklinikum, Campus Virchow-Klinikum (CVK), Berlin
  • Dr. Atsushi Nambu, National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan

 

Deutscher Koordinator:

Prof. Fred Henrik Hamker
Technische Universität Chemnitz
Fakultät für Informatik
Straße der Nationen   62  
09111 Chemnitz

Tel.: +49 (0) 371 531-37875
E-mail: fred.hamker@informatik.tu-chemnitz.de

 

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