Dokument: Die Rolle des Zerebellums bei der Feedbackverarbeitung
| Titel: | Die Rolle des Zerebellums bei der Feedbackverarbeitung | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70728 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20251017-094241-1 | |||||||
| Kollektion: | Publikationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Veranstaltungen, Tagungen, Ereignisse » Projektbericht, Report, sonstiger Bericht | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autoren: | Prof. Dr. Peterburs, Jutta [Autor] Prof. Dr. Timmann, Dagmar [Autor] PD Dr. Minnerop, Martina [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | DFG-Geschäftszeichen: PE 2077/6-1, TI 239/21-1, MI 709/2-1 ; Projektnummer: 437661157 | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie | |||||||
| Beschreibungen: | Während dem Kleinhirn lange eine Beteiligung nur an motorischen Prozessen zugeschrieben
wurde, ist mittlerweile klar, dass es auch an kognitiven Funktionen beteiligt ist. Die genauen Mechanismen sind jedoch noch ungeklärt. Die uniforme Neuroarchitektur des Zerebellums mit geschlossenen, reziproken, zerebello-zerebralen Schleifen legt nahe, dass das Kleinhirn in engem Austausch mit dem Großhirn steht und domänenübergreifend ähnliche Funktionen erfüllt, die sich einbetten lassen in ein generelles Konzept von Handlungsüberwachung bzw. Prädiktion und Fehler-basiertem Lernen. Das vorliegende Forschungsprogramm untersuchte die Rolle des Zerebellums bei der Fehler- bzw. Feedbackverarbeitung, mit besonderem Fokus auf Prädiktionsprozessen. Konkret wurde die Rolle des Zerebellums für die Verarbeitung von und das Lernen aus Feedback sowie für die Verarbeitung von fehlerhaften Reaktionen mittels sich ergänzender Patientenstudien, elektrophysiologischer Messungen (EEG) und non-invasiver Hirnstimulation (transkranieller Magnetstimulation, TMS) bei gesunden Kontrollprobanden untersucht. Darüber hinaus wurde eine systematische Übersichtsarbeit zur Beteiligung des Zerebellums an der Verarbeitung von und dem Lernen aus Feedback beim Menschen verfasst. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Studien zeigen übereinstimmend starke, kausale Evidenz für eine direkte Beteiligung des Zerebellums an Fehler- und Feedbackverarbeitung. Eine Beeinträchtigung der zerebellären Funktion durch TMS oder durch Schädigung (degenerative Kleinhirnerkrankungen oder Läsionen) führt zwar nicht zu substanziellen Beeinträchtigungen der Lernleistung oder erhöhten Fehlerraten, jedoch zu subtilen Veränderungen der behavioralen Flexibilität. Die neuronalen Indizes von Fehler- bzw. Feedbackverarbeitung waren indes bei Patienten relativ zu gesunden Kontrollpersonen und bei zerebellärer TMS im Vergleich zu Kontrollstimulation deutlich verändert, wie in einer reduzierten Error-related Negativity (ERN) sowie in einer fehlenden Kodierung von Vorhersagefehlern in der Feedback-related Negativity (FRN) reflektiert. Insgesamt weisen die Ergebnisse auf eine zentrale Rolle des Zerebellums für die Verarbeitung von Vorhersagefehlern hin. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag zu einem tieferen Verständnis der (nicht-motorischen) Funktionen des Zerebellums und könnten auch klinisch relevant sein, um (diskrete) Beeinträchtigungen bei Patient:innen mit Schädigungen oder Erkrankungen des Kleinhirns besser zu erfassen und zu verstehen und womöglich neue Therapieansätze zu motivieren und informieren.While the cerebellum has traditionally been thought to be merely involved in motor functions, a recent paradigm shift has emphasized cerebellar contributions also to cognitive functions. However, the underlying mechanisms have not been clarified yet. The cerebellum’s uniform neuro-architecture and its closed input-output loops for communication with the cerebral cortex suggest that the cerebellum closely interacts with the cerebrum and may serve overarching functions in the motor and cognitive domain which fit well within a general framework of performance monitoring, prediction and error-based learning. The present research program investigated the role of the cerebellum for error and feedback processing, with particular focus on prediction. Complementary studies with patients with cerebellar damage (due to degeneration or lesions due to stroke), with electrophysiological measurements (electroencephalography, EEG), and non-invasive brain stimulation (transcranial magnetic stimulation, TMS) applied to healthy subjects were performed. In addition, a systematic review on cerebellar involvement in processing of and learning from feedback in humans was conducted. The experimental studies from the present research program show strong, causal evidence for direct involvement of the cerebellum in error and feedback processing. Cerebellar dysfunction due to TMS or cerebellar damage (neurodegeneration or cerebellar stroke) does not lead to substantial behavioral impairment in feedback-based learning or increased error rates, but behavioral flexibility is reduced. Neural indices of error and feedback processing were altered in cerebellar patients relative to controls, and in cerebellar TMS compared to vertex TMS, as evidenced by reduced error related negativity (ERN) and lack of coding of prediction errors (PEs) in the feedback-related negativity (FRN). Taken together, these results point to a crucial role of the cerebellum in prediction, particularly in generation prediction errors in feedback-based learning. The findings thus advance our understanding of cerebellar non-motor functions and may also be clinically relevant, e.g., for understanding and detecting (subtle) impairments in patients with cerebellar damage or disease, and possibly for informing and motivating new therapeutical approaches. | |||||||
| Quelle: | • Berlijn, A.M., Huvermann, D.M., Schneider, S., Bellebaum, C, Timmann, D., Minnerop, M.,
Peterburs, J. (2024a). The role of the human cerebellum for learning from and processing of external feedback in non-motor learning: A systematic review. The Cerebellum. https://doi.org/10.1007/s12311-024-01669-y • Berlijn, A.M.*, Huvermann, D.M.*, Groiss, S.J., Schnitzler, A., Mittelstaedt, M., Bellebaum, C, Timmann, D., Minnerop, M., Peterburs, J. (2024b). The effect of cerebellar TMS on error processing: A combined single-pulse TMS and ERP Study Imaging Neuroscience. Imaging Neuroscience, 2 1–19. https://doi.org/10.1162/imag_a_00080. • Huvermann, D.M., Berlijn, A.M., Thieme, A., Erdlenbruch, F., Groiss, S.J., Deistung, A., Mittelstaedt, M., Wondzinski, E., Sievers, H., Frank, B., Göricke, S.L., Gliem, G., Köhrmann, M., Siebler, M., Schnitzler, A., Bellebaum, C., Minnerop, M., Timmann, D.*, Peterburs, J.* (2025). The cerebellum contributes to prediction error coding in reinforcement learning - complementary evidence from stroke patients and from cerebellar transcranial magnetic stimulation. Journal of Neuroscience. 45 (19) e1972242025; https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1972-24.2025 • Berlijn, A.M., Huvermann, D.M., Bechler, E., Thieme, A., Schnitzler, A., Bellebaum, C, Timmann, D., Minnerop, M., Peterburs, J. (2025). Impaired reinforcement learning and coding of prediction errors in patients with cerebellar degeneration – a study with EEG and voxel-based morphometry. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience; https://doi.org/10.3758/s13415-025-01303-2. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Bezug: | Berichtszeitraum (gesamte Förderdauer): 01.06.2020 - 31.08.2024 | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 17.10.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 17.10.2025 |
