Neuronale Grundlagen des sensorischen und motorischen Lernens: Funktionelle Verbindungen

Die menschliche Wahrnehmung der Handposition ist multisensorisch. Das Gehirn kann es visuell anhand eines Bildes auf der Netzhaut und propriozeptiv anhand von Rezeptoren in den Gelenken und Muskeln abschätzen. Die sensorischen Eingaben, die diese Wahrnehmungen bestimmen, unterliegen Veränderungen der Umgebungsfaktoren (z. B. Beleuchtung) und internen Faktoren (z. B. Bewegungsverlauf). Die multisensorische Integration visueller und propriozeptiver Einschätzungen gibt uns Flexibilität, mit solchen Veränderungen umzugehen. Beispielsweise führt das Abwaschen von Geschirr mit in Wasser getauchten Händen zu einer räumlichen Fehlausrichtung zwischen Sehvermögen und Propriozeption, da Wasser Licht bricht. Das Gehirn löst diesen Konflikt, indem es die visuellen und/oder propriozeptiven Einschätzungen der Handposition neu ausrichtet und auch motorische Befehle anpasst (visuomotorische Anpassung). Die neuronalen Grundlagen dieser adaptiven Prozesse sind kaum verstanden. Der Zweck dieser Studie besteht darin, herauszufinden, ob multisensorisches und visuomotorisches Lernen mit Veränderungen in der Ruhezustandskonnektivität zwischen sensorischen Regionen des Gehirns und anderen Bereichen einhergeht.

Die erste Sitzung ist eine Einarbeitungssitzung für die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und die Verhaltensaufgabe und wird voraussichtlich 30–40 Minuten dauern. Die Probanden füllen zunächst Screening-Formulare aus, um die während des ersten Screenings gegebenen Antworten zu bestätigen, und führen das Edinburgh-Händigkeitsinventar durch, um ihre Händigkeit zu quantifizieren. Wenn die Probanden immer noch geeignet sind, liegen die Probanden in einem Scheinscanner und führen die funktionelle Aufgabe aus: Der linke Zeigefinger der Probanden wird an einen Holzstab geklebt, und ein Experimentator aus dem Team manipuliert den Finger mit dem Stab außerhalb des Scanners. Die Probanden reagieren auf die verschiedenen Bewegungen, indem sie mit der rechten Hand Knöpfe drücken. Die Probanden werden auch in die Verhaltensaufgabe eingeführt, die an einem Gerät im Raum neben dem Scanner ausgeführt wird: Die Probanden sitzen vor einem Touchscreen und zeigen auf Ziele, die in einem Spiegel zu sehen sind.

Wenn die Probanden zu diesem Zeitpunkt daran interessiert sind, mit der Hauptsitzung fortzufahren, wird die Hauptsitzung geplant und die Gruppenzuteilung festgelegt. Es wird 3 Gruppen geben:

1. Visuopropriozeptive Neuausrichtung (Wahrnehmungslernen)
2. Visuomotorische Anpassung (motorisches Lernen)
3. Kontrolle (kein Lernen)

Die Hauptsitzung dauert etwa 2 Stunden. Die Probanden füllen zunächst das MR-Sicherheitsscreening-Formular aus. Anschließend führen die Probanden einige Übungsversuche mit der Verhaltensaufgabe durch, um sie an die Aufgabe zu erinnern. Darauf folgt der erste Scan im Ruhezustand (12 Min.), ein 20–30-minütiger Basisblock der Verhaltensaufgabe (kein Lernen), ein zweiter Scan im Ruhezustand (12 Min.) und der 20–30-minütige Lernblock der Verhaltensaufgabe Verhaltensaufgabe (Wahrnehmungslernen, motorisches Lernen oder kein Lernen, je nach Gruppenzuordnung) und ein dritter Ruhezustandsscan (12 Minuten). Abschließend erledigt der Proband die funktionale Aufgabe im Scanner (identisch mit der Einarbeitungssitzung, 12 Minuten). insgesamt) und ein anatomischer Scan (~6 Minuten). Die Sitzung wird mit einigen Fragen zur subjektiven Erfahrung des Probanden mit den Verfahren abgeschlossen.