InAuKa I - Entwicklung von neuartigen Multikontakt-Floating-Elektroden für die Neurowissenschaft
Kurzfassung:
In dem Projekt InAuKa mit dem vollständigen Titel „Interareale Phasenkohärenz als Mechanismus für aufmerksamkeitsabhängige Weiterleitung neuronaler Signale: Eine modellgeführte Kausalanalyse unter Verwendung neuartiger Multikontakt-Floating-Elektroden für die intrakortikale chronische Stimulation und Ableitung von Primaten“ geht es um die Charakterisierung von grundlegenden dynamischen Eigenschaften bei der Verarbeitung von visuellen Reizen im Gehirn und die Erarbeitung von realistischen Modellen für die stattfindenden Mechanismen. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sind essentiell für die Entwicklung von visuellen Neuroprothesen, mit denen Patienten mit vollständiger Blindheit ein optischer Sinneseindruck vermittelt werden kann.
Zielsetzung:
Im Rahmen des Projektes sollen am IMSAS hochauflösende und nahezu kraftfrei mit der Hirnrinde sich bewegende Multikontakt-Floating-Elektroden entwickelt werden, welche für die chronische Messung von Neuropotentialen und die Stimulation eingesetzt werden sollen. Mit diesen Neuroimplantaten soll die aufmerksamkeitsabhängige Verarbeitung visueller Reize untersucht und Modelle für die dabei auftretenden Mechanismen der neuronalen Netzwerke erarbeitet werden.
Projektbeschreibung:
Das Gehirn besteht aus großen und dicht verbundenen neuronalen Netzwerken. Abhängig von Kontext, Verhaltensaufgabe und selektiver Aufmerksamkeit, werden Subnetze so selektiert, dass spezifische Verarbeitungsleistungen erbracht werden, die zu adaptivem Verhalten führen. Dabei werden sensorische Signale selektiv durch das Gehirn geleitet. Dieses ist besonders deutlich im visuellen System während selektiver Aufmerksamkeit. Dies stellt eine Herausforderung für unser Verständnis der Schaltmechanismen im Gehirn dar. Während die Hypothese, dass kohärente Oszillationen der selektiven Weiterleitung von Information durch den Cortex zugrunde liegen, konsistent ist, fehlt nach wie vor ein Modell, das alle experimentellen Daten aufgreift und integriert. Insbesondere ist nicht entschieden, ob Synchronisation tatsächlich kausal verantwortlich für den Schaltmechanismus ist. In diesem Projekt kooperieren Neurobiologen, Theoretiker und Ingenieure, um diese Fragen zu untersuchen. Für die Verbesserung des experimentellen Zugangs zu den untersuchten Netzwerken und deren Kontrolle wird ein vollständig implantierbares, nahezu kraftfrei mit dem Cortex sich bewegendes Multikontakt-Elektrodenarray für chronische intrakortikale Messung und Stimulation bei Primaten parallel entwickelt, getestet und genutzt. Dies wird es ermöglichen, hochauflösende elektrische und visuelle Stimulation und Messung als kausale Instrumente für die direkte Manipulation möglicher Mechanismen einzusetzen, die der aufmerksamkeitsabhängigen Verarbeitung verhaltensrelevanter, wie der Unterdrückung irrelevanter Signale dienen. Die Resultate werden helfen, die grundlegenden dynamischen Eigenschaften der beteiligten Netzwerke zu charakterisieren und realistische Modelle für die Mechanismen zu erarbeiten.
Ansprechpartner:
Andreas Schander, M.Sc.
IMSAS, NW1, Raum O1110
Tel: +49 421 218 62590
E-mail: Kontakt
Das Projekt InAuKa wird finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogrammes „Resolving and Manipulating Neuronal Networks in the Mammalian Brain - from Correlative to Causal Analysis“ (SPP 1665).
Offizielle Website:
http://www.spp1665.de/projects_interareal.html
Veröffentlichungen:
Schander, A., et al. "Design and fabrication of novel multi-channel floating neural probes for intracortical chronic recording." Sensors and Actuators A: Physical (2016). Link: http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2016.05.034
Schander, A., et al. "Design and fabrication of multi-contact flexible silicon probes for intracortical floating implantation." Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS), 2015 Transducers-2015 18th International Conference on. IEEE, 2015. Link: http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=7181281
Partnerinstitute der Universität Bremen:
Institut für Hirnforschung, Abteilung Theoretische Neurobiologie http://www.brain.uni-bremen.de/
Institut für Theoretische Physik, Abteilung Neurophysik http://www.neuro.uni-bremen.de/