Forschungsthemen
Forschung
Unser übergreifendes Forschungsziel ist es, die neuronalen Mechanismen die dem (Erlernen von) flexiblem zielgerichtetem Verhalten zugrunde liegen, besser zu verstehen. Um dies zu erreichen, setzen wir verschiedene Forschungsmethoden ein, darunter Verhaltensbeurteilung, funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI), transkranielle Magnetstimulation (TMS), Elektroenzephalographie (EEG), sowie Kombinationen wie TMS-fMRI und EEG-fMRI. Wir wenden fortschrittliche Analysemethoden an, um (lernbedingte) Veränderungen in der funktionellen Konnektivität und in verteilten neuronalen Repräsentationen zu charakterisieren.
Aktuelle Themen
Instruction-based Learning
Volitionale Handlungssteuerung ermöglicht die flexible Auswahl desjenigen Verhaltens, das in der aktuellen Situation am geeignetsten erscheint. Um dies zu erreichen, steht ein Organismus, unabhängig seiner Lerngeschichte, vor verschiedenen Herausforderungen. Wenn z. B. das Ziel festgelegt ist (z. B. einen Kaffee zu trinken), aber die Mittel, um dieses Ziel in der aktuellen Situation zu erreichen, unbekannt sind, ist es entscheidend, herauszufinden, was die "richtige" Handlung ist. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen ist das Trial-and-Error-Lernen. Dabei wird im Nachhinein ausgewertet, ob eine unter bestimmten Stimulus- Bedingungen ausgeführte Handlung zum gewünschten Ergebnis geführt hat. Eine andere Lernstrategie macht sich die hoch entwickelten menschlichen Kommunikationsfähigkeiten zunutze und verlässt sich auf explizite Anweisungen (z. B. indem man die Bedienungsanleitung der Kaffeemaschine zu Rate zieht oder jemandem zusieht, der die Bedienung der Maschine demonstriert). Im Gegensatz zum Trail-and-Error-Lernen spezifizieren Anweisungen prospektiv, wie die beabsichtigten Ergebnisse unter den entsprechenden Stimulus-Bedingungen erzielt werden können, wodurch Fehler und potenziell schädliche Konsequenzen vermieden werden.
Wettkampf zwischen Gewohnheits- und Zielgerichteter- Handlungskontrolle
Ein entscheidender Aspekt der Willenskontrolle bezieht sich auf die Tatsache, dass wir in praktisch jeder Situation zwischen einer Vielzahl verschiedener Handlungen wählen können. Jede dieser Handlungen hat in der Vergangenheit erfolgreich dazu gedient, unterschiedliche Ziele zu erreichen (man stelle sich nur die zahlreichen Ziele vor, die man mit verschiedenen Verwendungen eines Küchenmessers verfolgen könnte). Es gibt selten nur eine einzige richtige Handlung in einer gegebenen Situation. Das Ziel, einfach "die richtige Handlung zu ergreifen", ist bevor ein bestimmtes Ziel festgelegt wird unterspezifiziert. Volitionale Kontrolle bedeutet in diesem Fall also, die Handlung auszuwählen die schon einmal dazu gedient hat das aktuell verfolgte Ziel zu erreichen. Wichtig ist, dass die Handlungsauswahl nicht nur durch konkurrierende Ziele oder konkurrierende Handlungs-Ziel-Assoziationen herausgefordert wird, sondern auch durch direkt Stimulusinduzierte Handlungstendenzen. Stimulusinduzerte Handlungstendenzen können jede zielgerichtete Wahl außer Kraft setzen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, die zielgerichtete Handlungskontrolle im direkten Gegensatz zur reizgebundenen Kontrolle zu untersuchen und mögliche Variablen zu berücksichtigen, die das Gleichgewicht zwischen diesen konkurrierenden Einflüssen auf das Wahlverhalten verschieben können (wie z. B. akuter Stress).
Vergangene (aber nicht vergessene) Themen
Strategien des regelbasierten Verhaltens
Die beeindruckende Anzahl an Freizeitspielen, die im Laufe der Jahrhunderte entwickelt wurden, zeigt dass Menschen gerne Regeln lernen, anwenden und selbst die willkürlichsten von ihnen flexibel kombinieren, aber sie benutzen dabei gewiss unterschiedliche Strategien. Aktuelle Studien zeigten auffallende interindividuelle Unterschiede, sowohl für das Verhalten als auch im Hinblick auf die Hirnaktivierung, selbst für einfache und gut kontrollierte experimentelle Paradigmen. Es ist von entscheidender Bedeutung, diese Unterschiede zu berücksichtigen, um unser Verständnis, sowohl für die untersuchten Prozesse als auch für die Funktionalität der kortikalen Areale, die für diese Prozesse verantwortlich sind, zu fördern. Das Projekt untersucht die neurokognitiven Grundlagen der Strategie-Anwendung im regelbasierten Lernen, Anwenden und Integrieren mit Hilfe von Behavioralen- und Neuroimaging Methoden.
Vorbereitende Kontrolle beim Aufgabenwechsel
Das menschliche Verhalten ist flexibel, weil es zukünftige Konsequenzen von Handlungen antizipiert (beispielsweise Ziele) und nicht bloß auf gegenwärtige Reize reagiert (siehe Projekt „Handlungskontrolle“). Eine weitere Erklärung für die Verhaltensflexibilität ist, dass Ziele kurzfristig angepasst und geändert werden können. Diese Fähigkeit wurde ausgiebig im Rahmen des Aufgaben-Wechsel-Paradigmas untersucht. Mit Hilfe von fMRT und EEG Methoden ging es darum, die Vielschichtigkeit von Vorbereitungsprozessen, die durch die Antizipation eines geänderten Aufgabenziels implementiert wurde, zu charakterisieren.
FMRT-basierte mentale Chronometrie
Mentale Prozesse entwickeln sich im Laufe der Zeit sowohl seriell als auch parallel. Ein wichtiges Bestreben, das eng mit dem klassischen Begriff der mentalen Chronometrie verbunden ist, besteht deshalb darin, den Prozess der Informationsverarbeitung zu bestimmen, der sensorische Inputs in mentale Repräsentationen höherer Ordnung und offenes Verhalten umwandelt. Aufgrund der langsamen Entwicklung der ereigniskorrelierten hämodynamischen Antwort, erweist sich die fMRT basierte mentale Chronometrie als schwierig. Dieses Projekt versucht, zeitliche Prozess-Informationen zu gewinnen, indem BOLD Antwort-Timing-Parameter extrahiert werden, die mit der experimentell kontrollierten zeitlichen Struktur aufeinanderfolgender Ereignisse assoziiert werden. Derzeit wird der Ansatz verwendet, um die Auswirkung von random versus blocked Foreperiods bei Forced-Choice-Antwortfomaten und Aufgaben-Wechsel-Paradigmen zu beurteilen. Des Weiteren werden die Herausforderungen und potenziellen Nutzen der Ganzhirn-Erfassung im Sub-Sekunden Bereich von funktionellen MRT-Daten für die fMRT-basierte mentale Chronometrie untersucht.