Matthias Munk

Die für kognitive Funktionen wie Wahrnehmen, Wiedererkennen und Arbeitsgedächtnis verantwortlichen neuronalen Prozesse organisieren sich sehr dynamisch, weil sich Inhalt und Kontext fortwährend ändern. Neuronale Repräsentationen von Objekten im Temporal- und Präfrontalkortex sind daher zustandsabhängig und werden ständig durch Lernprozesse angepasst. Große weit verteilte Repräsentationen müssen durch modulierende Signale koordiniert werden, um Beziehungen zwischen zusammengehörigen Teilen einer Repräsentationen vorübergehend zu etablieren und ggf deren Konsolidierung auszulösen, falls sich diese als nützlich erwiesen haben sollten. Dabei spielen Neuromodulatoren wie Acetylcholin oder Dopamin eine Rolle, in der sie nicht nur den Systemzustand modulieren, sondern auch synaptische Plastizität regulieren. Als modulierende Signale von verteilten Repräsentationen sind Oszillationen interessant, erstens, weil die Phasenbeziehung verschiedener Oszillatoren verteilte neuronale Ensembles trennen oder integrieren kann und, zweitens, weil Oszillationen die Zahl der präzisen Koinzidenzen zwischen prä- und postsynaptischen Zellen modulieren und damit Plastizität anstoßen können. Es wird eine der größeren Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte sein, neuronale Signale experimentell so zu manipulieren, dass wir nicht nur Korrelationen, sondern kausale Beziehungen zwischen dynamischen neuronalen Prozessen und dem Verhalten beschreiben können.

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