Verwendung von transkranieller Magnetstimulation (TMS) und Magnetresonanztomographie (MRT) zur Untersuchung der visuellen Aufmerksamkeit

Unsere Sinne liefern uns zu jedem Zeitpunkt eine riesige Menge an Informationen. Beispielsweise enthalten visuelle Szenen viele verschiedene Objekte, die aufgrund der begrenzten Verarbeitungskapazität des visuellen Systems nicht alle gleichzeitig verarbeitet werden können. Daher sind Aufmerksamkeitsmechanismen erforderlich, um relevante Objekte auszuwählen und irrelevante herauszufiltern. Es gibt konvergierende Beweise aus Einzelzellaufzeichnungen und Läsionsstudien bei Affen und funktionellen Bildgebungsstudien des Gehirns beim Menschen, dass irrelevante Informationen aus überladenen visuellen Szenen im extrastriatischen visuellen Kortex herausgefiltert werden. Funktionelle Bildgebungsstudien des Gehirns deuten auch darauf hin, dass diese Aufmerksamkeitsfiltermechanismen durch Top-Down-Feedback-Signale vermittelt werden, die in Bereichen höherer Ordnung im frontalen und parietalen Cortex entstehen. Aus diesen Studien geht jedoch nicht hervor, ob diese frontalen und parietalen Hirnregionen für die Aufmerksamkeitskontrolle des Verhaltens funktionell signifikant sind.

Transkranielle Magnetstimulation (TMS), die über einer bestimmten kortikalen Region angewendet wird, kann die kognitive Verarbeitung in dieser Region stören und dadurch eine virtuelle Störung in der intakten menschlichen Großhirnrinde erzeugen. Daher kann dieses Tool verwendet werden, um festzustellen, ob eine Gehirnregion funktionell an der Ausführung einer bestimmten kognitiven Funktion beteiligt ist. In der vorgeschlagenen Studie möchten wir TMS verwenden, um die Hypothese zu testen, dass Aufmerksamkeitsfiltermechanismen, die im extrastriatischen Kortex wirken, von Regionen im frontalen und parietalen Kortex "von oben nach unten" kontrolliert werden. Unser Ansatz wird eine Kombination aus TMS und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) verwenden.

Zunächst werden die Probanden an einem fMRI-Experiment (93-M-0170) teilnehmen, das darauf ausgelegt ist, die interessierenden kortikalen Regionen (ROIs) zu lokalisieren, die an der Aufmerksamkeitsverarbeitung für jedes Subjekt beteiligt sind. Zweitens wird TMS verwendet, um vorübergehende virtuelle Störungen in frontalen und parietalen ROIs von normalen Freiwilligen zu erzeugen, während sie eine Aufgabe ausführen, die räumliche Aufmerksamkeit erfordert. Wir gehen davon aus, dass, wenn TMS verwendet wird, um die Aufmerksamkeitsverarbeitung zu stören, die Probanden eine beeinträchtigte Leistung bei einer Aufgabe zeigen, bei der sie irrelevante visuelle Informationen herausfiltern müssen. Bei einer Kontrollaufgabe, bei der keine irrelevanten Informationen herausgefiltert werden müssen, soll dagegen die Performance beim TMS nicht leiden.