Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM)

Physik der Medizinischen Bildgebung (INM-4)

Neue Erkenntnisse zu neuronalen Konfliktverarbeitungsnetzwerken mittels MEG

Die Fähigkeit, ablenkende Informationen zu unterdrücken, um sich auf ein eigentliches Ziel zu konzentrieren, wird als Konfliktverarbeitung oder kognitive Kontrolle bezeichnet und ist stark mit einem Bereich des Gehirns verbunden, der als fronto-parietales Aufmerksamkeitsnetzwerk (FPAN) bekannt ist.

Obwohl schon verschiedene bildgebende Verfahren des Gehirns verwendet wurden, um die zugrundeliegenden neurobiologischen Hirnaktivierungen zu untersuchen, die während der Konfliktverarbeitung auftreten, war die gerichtete Informationsverarbeitung und ihre zeitabhängige Aktivierung in verschiedenen Frequenzbändern nahezu unbekannt.

In dieser Studie wurde eine Adaption der sogenannten Simon-Aufgabe mittels der Magnetoenzephalographie (MEG) genutzt um Hirnsignale während der Konfliktverarbeitung zu untersuchen. Ziel der Studie war es, detaillierte Einblicke in die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen des FPAN zu erhalten, mit besonderem Augenmerk auf die zeitlichen Charakteristika und die richtungsbezogene Informationsverarbeitung.

Die Ergebnisse dieser Studie tragen dazu bei, das Verständnis über Defizite bei der Konfliktverarbeitung wie beispielsweise bei der Schizophrenie oder der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) erheblich zu verbessern.

Basierend auf den quellenrekonstruierten MEG-Daten wurden diejenigen kortikalen Areale bestimmt, die mit der Konfliktverarbeitung zusammenhängen. Für diese Hirnregionen wurde die raum-zeitliche Dynamik, einschließlich der gerichteten Interaktionen, in verschiedenen Frequenzbändern charakterisiert, was die Identifizierung aktiver Verknüpfungen während der Konfliktverarbeitung ermöglicht.

Die Ergebnisse zeigen, dass nach Stimulusbeginn der mittlere frontale präzentrale Kortex und der obere parietale Kortex während der Konfliktverarbeitung in einem Zeitfenster von 300 bis 600 ms signifikant aktiviert wurden. Deutliche Unterschiede der kausalen Zusammenhänge wurden über Frequenzbänder hinweg zwischen der Verarbeitung von konflikthaften Reizen im linken im Vergleich zum rechten visuellen Gesichtsfeld gefunden. Der Austausch von Informationen vom und zum FPAN zeigte sich am deutlichsten im Beta-Band. Darüber hinaus stellten der anteriore cinguläre Kortex und die anteriore Insula Schlüsselbereiche für die Konfliktüberwachung dar, indem sie entweder Input von anderen Bereichen des FPAN erhielten oder selbst Output generierten. Weiterhin zeigte sich, dass das Salienznetzwerk ebenfalls an der Verarbeitung von Konfliktinformationen beteiligt ist.

Die Ergebnisse dieser Studie geben nicht nur einen detaillierten Einblick in die Konfliktverarbeitung des menschlichen Gehirns, sondern haben auch starke Implikationen für zukünftige Forschungsarbeiten zu psychischen Erkrankungen, wie beispielsweise Schizophrenie und ADHS oder anderen Beeinträchtigungen mit Beteiligung des FPAN.