Forschungsprojekte

Dynamische Codierung taktil-motorischer Transformationen im posterioren Parietalcortex von Mensch und Makake

2019-2022
Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (Deutschland) und Agence Nationale de la Recherche (Frankreich)
Projektleiter: Tobias Heed, Suliann Ben Hamed
Projektmitglieder: N.N.

Der posteriore Parietalcortex (PPC) ist maßgeblich an sensomotorischen Transformationen beteiligt. Jedoch ist unklar, wie er zu auf den eigenen Körper gerichteten Bewegungen beiträgt. Das vorliegende Projekt untersucht die Implementierung zielgerichteter, taktil-motorischer Handlungen im PPC von Menschen und Makaken. Die Projektziele sind (i) die Identifikation der hierbei involvierten PPC-Areale sowie (ii) der von ihnen verwendeten räumlichen Codierungen, und (iii) die Charakterisierung der Dynamik innerhalb und zwischen Arealen, die in Abhängigkeit des zu verwendenden Effektors taktile Informationen von der Haut in den Raum umcodieren. Die drei Hauptansätze sind (a) die Durchführung homologer, direkt verknüpfbarer Experimente in den beiden Spezies über verschiedenen Methoden (fMRT, Verhalten, Neurophysiologie); (b) die Untersuchung taktilen Verhaltens über zwei Effektorsysteme (Sakkaden, Armbewegungen), um gemeinsame und spezialisierte Verarbeitungsmechanismen zu identifizieren; und (c) die Ergänzung dieser speziesübergreifenden Experimente durch spezifische Paradigmen im Menschen, wo ein direkter Vergleich zwischen Spezies nicht möglich ist.

Die projektübergreifenden Hypothesen sind, dass (1) in Mensch und Makake taktil geleitete Bewegungen gemeinsamen Verarbeitungsprinzipien unterliegen, (2) posteriore Regionen, die gegenwärtig mit augenzentrierter Codierung assoziiert werden, diese Codierung über alle sensorischen Modalitäten hinweg nutzen, (3) anteriore Regionen hierzu hingegen eine haut- oder körperteilbezogene Codierung nutzen, und (4) alle Regionen gemeinsam sensorische Informationen dynamisch in einen motorischen, zielbezogenen Code transformieren.

Der übergeordnete wissenschaftliche Beitrag des Projekts ist die Erweiterung der Konzepte rein visuo-motorischer Kontrolle auf das taktile System als ein erster Schritt hin zur Integration von Körper und Selbst in Modelle sensomotorischer Kontrolle. So sollen neue Perspektiven zum Verständnis der funktionalen und anatomischen Organisation des PPC eröffnet werden.

 

Sensomotorische Verarbeitung und Koordinatentransformationen im menschlichen Gehirn

2012-2019
Förderung: Emmy Nöther Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft
Projektleiter: Tobias Heed
Projektmitglieder: Janina Brandes
Frühere Projektmitglieder: Phyllis Mania

Ziel dieses Projekts ist, zwei Forschungsgebiete zu verbinden, die bislang zumeist separat untersucht worden sind: Berührungswahrnehmung und Armbewegungen. Wenn wir eine Berührung wahrnehmen, wissen wir zunächst, wo sie auf der Haut stattgefunden hat. Weil unsere Körperteile aber beweglich sind, müssen wir unsere Körperhaltung berücksichtigen, wenn wir auf die Berührung reagieren wollen.

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen bei einem Picknick im Park. Sie bemerken, dass etwas auf Ihrer linken Hand krabbelt. Wenn Sie schauen wollen, was das ist, oder wenn sie es wegwischen wollen, macht es einen großen Unterschied, ob Ihre linke Hand hinter Ihrem Rücken ist, weil Sie sich darauf stützen, oder ob sie gerade einen Teller vor ihrem Körper hält. Ihre Bewegungen zu der Berührung hin sind je nach Situation sehr verschieden.

Wenn wir solche Bewegungen ausführen, fühlen wir, wie unser Körper sie ausführt, und kontrollieren zugleich, ob wir unser Ziel auch wirklich erreichen. Die Körperhaltung für beides, Berührungswahrnehmung und Bewegungen, daher ein zentraler Aspekt. In unserem Projekt untersuchen wir, wie die Körperhaltung Berührungen und Armbewegungen, je für sich genommen, beeinflusst. Unser eigentliches Ziel ist aber zu verstehen, wie die beiden Funktionen koordiniert werden, wie das Gehirn also Eregnisse am eigenen Körper wahrnimmt und dann Bewegungen dorthin plant und ausführt.

 

2016-2017
Förderung: Citec (Exzellenzcluster "Kognitive Interaktionstechnologie”), projekt ICSPace (“Intelligent Coaching Space")
Projektleiter: Mario Botsch, Thomas Schack, Stefan Kopp, Tobias Heed
Aktuelle Projektmitglieder: Marie Martel

Das Ziel dieses Projekts ist die Expertise aus Informatik, Sportwissenschaften, Linguistik und Psychologie zusammenzubringen, um intelligente Coaching-Ansätze für Sport, motorisches Lernen und Rehabilitation zu entwickeln. Das Projekt entwickelt hierzu ein virtuelles Trainingsumfeld. Unsere Gruppe erschließt momentan neue Möglichkeiten, diese Forschung für Trainings mit Kindern und Jugendlichen zu erweitern.