Rich-Club “Chrono-Architektur” bildet die neuronale Basis für die Verarbeitung von hierarchischen Stimuli

Ansprechpartner: Falko Mecklenbrauck

Nicht nur unsere Umwelt besteht aus einer Vielzahl von genesteten und nicht-genesteten hierarchischen Strukturen, auch unser Gehirn kann mithilfe von strukturellen und funktionellen Hierarchien beschrieben werden. Daher entstand die Theorie das die neuronale Verarbeitung von hierarchischen Stimuli sich ebenfalls in einer hierarchischen Weise verhält. Evidenz von Studien zur Zytoarchitektur und Frequenzanalyse sowie verschiedene Theorien zum Frontallappen gehen von einer anterioren-posterioren Hierarchie der Verarbeitungsschritte aus (z.B. Badre & Nee, 2018). Jedoch bleibt es ungeklärt, welches Organisationsprinzip die Stimuli strukturiert. Einen vielversprechenden Ansatz, auf den wir uns fokussieren wollen, ist die zeitliche Persistenz der Stimuli. Regionen nahe der höchsten Hierarchieebene integrieren und halten Information über eine längere Zeit aufrecht (Koechlin & Summerfield, 2007). Die strukturelle Grundlage dieser zeitlichen Hierarchie könnte durch die Rich-Club Organisation des zerebralen Netzwerks. Nach dieser Theorie könnte die hierarchisch höhere und damit stabilere Verarbeitung näher an Rich-Club Knoten und die hierarchisch niedrigere, eher transiente Verarbeitung näher and peripheren Knoten eine Achse von „Chrono-Architektur“ (Gollo et al., 2015) bilden die möglicherwiese ein sehr generelle Theorie von Informationsverarbeitung darstellt. Daher möchten wir funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) und graphentheoretische Analysen kombinieren, um die funktionellen Prozesse mit der Netzwerkarchitektur zu verbinden. Im ersten Experiment werden den Teilnehmenden Zahlenfolgen präsentiert, die hierarchische Strukturen verschiedener Level und Länge enthalten. Dieses Paradigma dient der Identifikation von „zeitlichen rezeptiven Feldern“ (Hasson et al., 2008) verschiedener kortikaler Regionen, die dann auf das ebenfalls bestimmten strukturellen Netzwerk übertragen werden, um die Beziehung zwischen hierarchischen Stimuli, ihrer zeitlichen Persistenz und der zugrundeliegenden neuronalen Organisation zu untersuchen.