Supramodale NCCs an der Wahrnehmungsschwelle

Das Streben nach Bewusstsein ist eine der wichtigsten Herausforderungen der kognitiven Neurowissenschaften. Ist die bewusste Erfahrung einen Ton zu hören, einen Lichtblitz zu sehen oder eine Berührung zu spüren verknüpft mit einem gemeinsamen Kernaktivitätsmuster im Gehirn unabhängig von der spezifischen Sinnesmodalität (d.h. sehen, hören, fühlen)? Wir verwenden Sinnesreise an der Wahrnehmungsschwelle (d.h. Töne, Lichtblitze, Vibrationen) mit dem Ziel Gehirnaktivitätsmuster zu identifizieren, welche mit der jeweiligen Sinnesmodalität verknüpft sind. Zuerst untersuchen wir die Gehirnaktivität während auditorischer und somatosensorischer Wahrnehmung. Dann testen wir, ob diese vermeintlichen supramodalen neuralen Muster notwendig sind für bewusste visuelle Wahrnehmung. Die Hypothese ist: Wenn Gehirnaktivität, welche das bewusste Wahrnehmen von Tönen und Vibrationen vorhersagt, ein supramodales neurales Korrelat des Bewusstseins abbildet, dann sollte das Stören dieser Prozesse das bewusste Sehen von Lichtblitzen an der Wahrnehmungsschwelle beeinträchtigen. In zwei Experimenten wird unter Verwendung von Magneto-encephalographie (MEG) und funktionaler magnetischer Resonanztomographie (fMRT) ein Paradigma an der auditorischen und somatosensorischen Wahrnehmungsschwelle etabliert. Wir verwenden neuartige analytische Methoden (i.e. Representational Similarity Analysis, RSA), um supramodale neurale Korrelate des Bewusstseins zu messen und um fMRT und MEG zu vereinigen, so dass eine kohärente raum- zeitliche Beschreibung erreicht wird. Diese Informationen werden in einer entscheidenden Studie in der visuellen Domäne verwendet, um mit den relevanten kortikalen Knotenpunkten zu spezifischen Zeiten mittels transkranieller magnetischer Stimulation (TMS) zu interferieren. Unsere vorherigen Arbeiten (Sanchez et al., PNAS, 2020) deuten stark auf supramodale neurale Korrelate des Bewusstseins hin. Jedoch sind weder deren Lokalisation, noch deren Timing bekannt. Daher wird der gemeinsame Einsatz von Experimenten mit MEG, fMRT und TMS komplementäre Informationen liefern, welche von hoher Relevanz für die derzeitige Bewusstseinsforschung sind. Darüberhinaus stellt der vorherige Einsatz von MEG und fMRT zunächst in den auditorischen und somatosensorischen Experimenten, um später das finale TMS-Experiment in der visuellen Modalität zu führen, den wohl vorstellbar rigorosesten Ansatz dar, um die funktionale Relevanz der Gehirnaktivität in gesunden Probanden zu testen. Erfahrene Wissenschaftler vereinigen ihre komplementäre Expertise. Der Projekt-PI, Andreas Wutz, verfügt über enorme Erfahrung in Wahrnehmungswissenschaften. Die internen Kollaborateure, Nathan Weisz und Martin Kronbichler, leiten die MEG, fMRI und TMS Laboratorien. Der externe Kollaborateur (Radoslaw Cichy) ist ein führender Forscher in der Anwendung von RSA auf M/EEG und fMRT Daten. Ein talentierter PhD-Student wird das Team vervollständigen.