Ein kombinierter Perturbations- und Modellierungsansatz für die Untersuchung von Hirnoszillationen, die der Konsolidierung des menschlichen Gedächtnisses zu Grunde liegen, und ihrer Wechselwirkungen während des NREM Schlafs

Wir kombinieren Perturbationsexperimente in Probanden mit der Modellierung von Hirnoszillationen, die der Gedächtniskonsolidierung während des NREM Schlafes zu Grunde liegen. Unsere Ziele sind: (1) ein mechanistisches Verständnis der beobachteten raumzeitlichen Muster der Oszillationen, (2) die Untersuchung von Mechanismen, mit deren Hilfe diese Muster die Gedächtniskonsolidierung im Gehirn unterstützen, (3) die in-silico Vorhersage der Effekte transkranialer elektrischer Stimulation auf diese Muster und (4) die Entwicklung effizienter Stimulationsprotokolle in Hinblick auf den Konsolidierungsprozess.

Bild Zeit-Frequenzdarstellung (TFR) im Frequenzbereich von 5 bis 20 Hz für SO- (links) und Delta- (rechts) Ereignisse. Quelle, B03-Mitgliedern

Archiv – B03 (SFB1315/1)

Graphical Abstract: Experimental work (PI Flöel) in human subjects includes non-invasive (WP 1) and invasive (WP 3) recordings of sleep rhythms with and without transcranial current stimulation (tCS) and accompanied by an assessment of memory performance. Data will be passed to the computational modelling of the dynamics of sleep rhythms (PI Obermayer: WP 2 – whole brain modelling on the basis of data from WP 1; WP 4 – mesoscale modelling on the basis of data from WP 3) and the impact of perturbations. Results will feed back to WP 1 in form of suggestions for novel tCS protocols for model validation. Results will be passed to WP 5 (PI Ritter) for computational modelling of the link between patterns of sleep rhythms and neural plasticity under the parallel pathway hypothesis of Remme et al., 2020, in a multi-scale modelling setting. SO: slow oscillations, SWR: sharp wave ripples, iEEG: intracranial EEG, STDP: spike-timing dependent plasticity.