Auswirkungen der Hirnstimulation auf Lernen und Denken

Der frontale Kortex des Menschen bedient eine Reihe psychologischer Prozesse, darunter auch solche, die für das angemessene implizite Lernen visuomotorischer Sequenzen und analoges Denken erforderlich sind.

1. Implizites Lernen ist eine Form des prozeduralen Lernens, das durch eine Verhaltensverbesserung gekennzeichnet ist, ohne sich einer wiederholten Reizstruktur bewusst zu sein, die zu einer Leistungsverbesserung führt. Diese Art des Lernens wurde in Neuroimaging-Studien mit der Aktivierung des primären motorischen Kortex (M1) in Verbindung gebracht. Obwohl Neuroimaging-Studien zur Identifizierung dieser Region beigetragen haben, liefern sie keine Informationen über ihre relative Rolle im Prozess des impliziten Lernens. Ist Aktivität in dieser Region notwendig, damit implizites Lernen stattfinden kann? Ist es möglich, dass die „Energetisierung“ dieser Region mithilfe einer transkraniellen Magnetstimulation unterhalb der Schwelle die implizite Phase des Lernens beschleunigen kann? Der Zweck dieses Protokolls besteht darin, den M1- und dorsolateralen präfrontalen Kortex während des Erwerbs impliziten Lernens vorübergehend fokal zu stimulieren und die Auswirkungen auf Reaktionszeiten und Leistungsgenauigkeit zu bewerten. Wir planen, eine Gruppe normaler Freiwilliger und drei Gruppen von Patienten zu untersuchen, die eine Beeinträchtigung der visuomotorischen prozeduralen Lernaufgaben aufweisen: Patienten mit Parkinson-Krankheit, Kleinhirnerkrankungen und fokalen Frontalläsionen. Das von dieser Studie erwartete Ergebnis ist ein erweitertes Verständnis der Rolle, die der motorische Kortex und der dorsolaterale präfrontale Kortex beim impliziten Lernen in Gesundheit und Krankheit spielen. Darüber hinaus erwarten wir, dass wir die implizite Lernphase durch rTMS verkürzen können, insbesondere bei Patientengruppen, die abnormales prozedurales Lernen aufweisen.
2. Analoges Denken erfordert, dass Probanden unterschiedliche Informationsformen angemessen verarbeiten und dann einen Zuordnungsprozess durchführen, der es ihnen ermöglicht, die Ähnlichkeit zwischen zwei oder mehr Informationsformen zu erkennen. Es liegen Hinweise vor, die darauf hindeuten, dass dieser Prozess der analogen Kartierung durch den frontalen Kortex gesteuert wird. Wir planen, eine Gruppe normaler Freiwilliger und drei Gruppen von Patienten zu untersuchen, die bei Tests zum analogen Denken und zur Problemlösung eine beeinträchtigte Leistung zeigen: Patienten mit Parkinson-Krankheit, Frontallappendemenz und fokalen Frontalläsionen. Wir gehen davon aus, dass rTMS unterhalb der Schwelle das analoge Denken erleichtern wird, indem es die Aktivierung etablierter oder neuartiger neuronaler Aktivierungsmuster fördert, die die tatsächlichen Abbildungs- und Entscheidungsprozesse darstellen, die für das analoge Denken erforderlich sind. Darüber hinaus erwarten wir, dass die Reaktionszeiten und die Genauigkeit der analogen Zuordnung bei Patienten verbessert werden, die eine abnormale Leistung beim analogen Denken aufweisen.