Projekt PIVOTAL

Predictive memory systems across the human lifespan

Da sich die neurowissenschaftlichen Erkenntnisse über die Gehirnfunktionen häufen, wird es immer wichtiger, eine Reihe übergreifender allgemeiner Prinzipien über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns abzuleiten. Hierfür bietet sich das Konzept der prädiktiven Kodierung als vielversprechender Weg an, das davon ausgeht, dass das Gehirn wie eine Vorhersagemaschine funktioniert; interne Modelle im Gehirn sagen zukünftige Zustände voraus, mit denen eingehende Informationen neuer Erfahrungen verglichen werden.

Dieser neue konzeptionelle Rahmen führt zu zwei wesentlichen empirischen Fragen, die im Rahmen von PIVOTAL untersucht werden sollen: (1) Welcher Art sind die internen Modelle, auf deren Grundlage Vorhersagen erstellt werden, und wie werden sie durch unsere tatsächlichen Erfahrungen beeinflusst? (2) Wie spielen sich Vorhersageprozesse in menschlichen Gehirnen ab, die aufgrund von Veränderungen wie Reifung und Seneszenz von Natur aus vielfältig sind. Die Beantwortung dieser Fragen ist wichtig, um unser grundlegendes Verständnis der neurokognitiven Architekturen voranzubringen, die das Gehirn in die Lage versetzen, sich an unsere Umwelt anzupassen, wobei die Vorhersageverarbeitung eine grundlegende Funktion darstellt.

PIVOTAL wird drei getrennte Forschungsstränge der kognitiven Neurowissenschaften zur prädiktiven Kodierung, zu Gedächtnissystemen und zur Entwicklung der Lebensspanne integrieren. Durch den Einsatz der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) in experimentellen Forschungsdesigns wollen wir die kognitiven und neuronalen Mechanismen entschlüsseln, die der Vorhersageverarbeitung auf der Grundlage der Erinnerung an frühere Erfahrungen (episodisches Gedächtnis) und des gut erlernten Wissens über die Welt (semantisches Gedächtnis) zugrunde liegen. Diese Mechanismen werden systematisch in Stichproben von Kindern, jüngeren Erwachsenen und älteren Erwachsenen untersucht, die sich in wichtigen Punkten voneinander unterscheiden, und zwar aufgrund von Unterschieden in der Entwicklungsorientierung (Progression vs. Erhaltung) und der neurokognitiven Landschaft (strukturelle und funktionelle Integrität der neuronalen Schaltkreise des Gedächtnisses). Durch die Erläuterung einer dynamischeren Version des prädiktiven Gehirnprinzips können wir beginnen, Fragen im Zusammenhang mit dem Auftreten von Störungen in bestimmten Zeitfenstern des Lebens anzugehen.