Dokument: Der Rhythmus der Wahrnehmung: Neuronale oszillatorische Aktivität als Basis für Wahrnehmungsprozesse

Titel:	Der Rhythmus der Wahrnehmung: Neuronale oszillatorische Aktivität als Basis für Wahrnehmungsprozesse
Weiterer Titel:	The rhythm of perception: Neuronal oscillatory activity underlying perceptual processes
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=56542
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210611-110041-2
Kollektion:	Publikationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Lange, Joachim [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,27 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.06.2021 / geändert 11.06.2021
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Unser alltägliches Leben wird zu einem Großteil von Rhythmen bestimmt. Diese Rhythmen sind mannigfaltig und können auf unterschiedlichen Ebenen unser Leben sehr unterschiedlich beeinflussen. Man denke zum Beispiel an den Tag und Nacht-Rhythmus oder den ungleich schnelleren Rhythmus des Herzschlags. Darüber hinaus können auch Neuronen rhythmisch aktiv sein. Dieser Rhythmus wird neuronale Oszillation genannt. Neuronal Oszillationen kommen in vielen Gehirnarealen und in unterschiedlichen Frequenzen vor. Auf der einen Seite ist seit langem bekannt, dass diese neuronalen Oszillationen unser Verhalten, Handlung und Wahrnehmung beeinflussen. Auf der anderen Seite sind die genauen Prozesse nicht vollständig verstanden und werden teils kontrovers diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der neuronalen Oszillationen für die Wahrnehmung untersucht. Aber auch Wahrnehmung selbst ist nicht konstant, sondern kann über die Zeit rhythmisch fluktuieren. Diese rhythmischen Fluktuationen der Wahrnehmung wurden in den vorliegenden Arbeiten untersucht, um die neuronalen Mechanismen der Wahrnehmung besser zu verstehen. Die vorliegenden Arbeiten bedienen sich einem weiten Spektrum an Methoden. Neuronale Oszillationen wurden nicht-invasiv mittels Magnetenzephalographie (MEG) untersucht, während die Wahrnehmung in Verhaltensstudien erfasst wurde. Darüber hinaus wurden mittels transkranieller Wechselstromstimulation (tACS; vom englischen transcranial alternating current stimulation) neuronale Oszillationen nicht-invasiv manipuliert. Zusätzlich wurde mittels Magnetresonanzspektroskopie (MRS) die Rolle des Neurotransmitters γ-Aminobuttersäure (GABA, vom englischen γ-aminobutyric-acid) für neuronale Oszillationen und Wahrnehmung untersucht. Die Ergebnisse der Studien zeigen, dass neuronale Oszillationen eine fundamentale Rolle spielen für die funktionale Interaktion innerhalb und zwischen neuronalen Gruppen. Diese Interaktion wiederum beeinflusst die Wahrnehmung. Zweitens konnte gezeigt werden, dass neuronale Oszillationen bereits vor einer Stimulation Wahrnehmung beeinflussen, indem sie die Erregbarkeit der Neuronen modulieren und so die kortikale Verarbeitung und damit Wahrnehmung beeinflussen. Drittens konnte gezeigt werden, dass Wahrnehmung selbst ein rhythmischer Prozess ist. Dies liefert Evidenzen, dass Wahrnehmung in diskreten, diskontinuierlichen Schritten verläuft. Zuletzt konnte gezeigt werden, dass Patienten mit hepatischer Enzephalopathie (HE) in ihrer Wahrnehmung beeinträchtig sind und diese Beeinträchtigung potenziell als Marker der HE dienen kann. Untersuchungen der neuronalen Oszillationen konnten zudem neue Einblicke in die Pathophysiologie der HE geben. Zusammengefasst liefern die Studien der vorliegenden Arbeit neue Erkenntnisse in die funktionale Rolle der neuronalen Oszillationen für neuronale Prozesse und Wahrnehmung. Die Ergebnisse liefern zudem Evidenzen, dass - im Gegensatz zum subjektiven Empfinden – Wahrnehmung ein diskreter, diskontinuierlicher Prozess ist. Pathophysiologische neuronale Oszillationen beeinträchtigen somit Wahrnehmung. In zukünftigen Studien könnte die Untersuchung von neuronalen Oszillationen somit weitere Einblicke in die pathophysiologischen Gehirnprozesse liefern. Rhythms are an omnipresent phenomenon in everyday life. These rhythms can be present on different levels and time scales, such as the circadian rhythm or the rhythm of the heartbeat. Also, neuronal activity can fluctuate in a rhythmic pattern – so-called neuronal oscillations. These neuronal oscillations have been shown to influence behaviour, action, and perception. In addition to intrinsic neuronal oscillations, perception itself can fluctuate over time and show rhythmic patterns. While these rhythmic patterns are well known, the role of neuronal oscillations for perception and the cause for the rhythmic patterns of perception are not well understood and controversially discussed. The common aim of the studies of the present thesis is to shed further light on the role of neuronal oscillations for perception. Furthermore, the inherent oscillations of perception were investigated to elucidate the underlying mechanisms of perception. To accomplish this goal, the studies used a spectrum of complementary methods. Neuronal oscillations of the human brain were measured non-invasively by means of magnetoencephalography (MEG), while perception was assessed in behavioural tasks. In addition, neuronal oscillations were non-invasively modulated with transcranial alternating current stimulation (tACS). Finally, to elucidate the underlying mechanisms of neuronal oscillations and perception on the level of neurotransmitters, γ-aminobutyric-acid (GABA) was measured by means of magnetic resonance spectroscopy (MRS). The studies of the present thesis revealed new insights in the functional interaction of neuronal groups and their functional role for perception. This functional interaction was mediated by neuronal oscillations in specific frequency bands. Secondly, the studies revealed that neuronal oscillations prior to stimulation define brain states that substantially influence perception. Thirdly, it was demonstrated that the rhythmic processes of perception provide evidence for a discrete nature of perception. Finally, studies on groups of patients suffering from hepatic encephalopathy (HE) revealed that impaired perception can act as a marker of HE and that studying neuronal oscillations provides insights into the pathophysiology of HE. In sum, the studies of the present thesis provide new evidence for a fundamental and functional role of neuronal oscillations for neuronal processing, interaction, and eventually perception. Furthermore, these results suggest that due to the inherent rhythmic neuronal processes, perception itself is a discrete and rhythmic process. Consequently, aberrant neuronal oscillations lead to impaired perception and behaviour. The results of the present studies suggest that studying neuronal oscillations might provide a window into pathophysiological processes of the brain.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Psychologie
Dokument erstellt am:	11.06.2021
Dateien geändert am:	11.06.2021