SFB 1436 "Neuronale Ressourcen der Kognition"; Teilprojekt B6 "Mobilisierung neuronaler Ressourcen für temporale Aufmerksamkeit"

Die äußere Umwelt ist reich an vielfältigen sensorischen Reizen, und unsere Fähigkeit, uns anzupassen, ist
Um unsere Umgebung wahrzunehmen, müssen wir die neuronalen Ressourcen effizient nutzen, um diesen dynamischen Input zu verarbeiten. Die Aufmerksamkeit für bestimmte Zeitpunkte ist eine wichtige kognitive Fähigkeit, die für das Überleben aller Tiere entscheidend ist.
Dies erfordert Assoziationen zwischen sensorischen Systemen und exekutiver Kontrolle von oben nach unten. Wie unsere Sinne
die uns Informationen über die Umwelt liefern, verändern sich mit zunehmendem Alter und werden oft beeinträchtigt, und
was zu drastischen Veränderungen des Lebensstils führt, einschließlich Problemen bei der Kommunikation und beim Lernen; schließlich
was zu Isolation und weiterem kognitiven Verfall führt. Bisherige Konzepte zur Verlängerung der kognitiven Leistungsfähigkeit über die gesamte Lebensspanne stützen sich häufig auf einseitige Trainingsprogramme. In der "realen" Welt stimulieren Ereignisse jedoch häufig mehr als eine Sinnesmodalität gleichzeitig und können daher die Effizienz der Ressourcennutzung verbessern. Das verborgene Potenzial, das der multisensorischen Informationsverarbeitung in den neurokognitiven Schaltkreisen während der zeitlichen Aufmerksamkeit zugrunde liegt, sowie die Veränderungen dieser Kapazitäten im Laufe des Alterns sind noch unklar. Unser Projekt konzentriert sich auf eine Schlüsselkomponente, die für die kognitive Leistung und die Gedächtnisbildung von entscheidender Bedeutung ist, nämlich die Nutzung zeitlicher Informationen in multisensorischen Kontexten; außerdem werden wir das Potenzial zur Verbesserung dieser kognitiven Prozesse durch Interventionen wie externes Feedback und multisensorisches Training ermitteln. Wir evaluieren das Potenzial zur Steigerung der kognitiven Effizienz durch die Manipulation von Erwartungen bezüglich des Timings sensorisch erfasster Ereignisse (WP1), die Prüfung der Informationsübertragung über Modalitäten hinweg (WP2) und die Kombination sensorischer Kategorien (WP3), um letztendlich Gedächtnis-Engramme zu stabilisieren. Für alle drei Ziele werden wir Verhaltensdaten direkt mit der neuronalen Aktivität auf der Meso- und Makroebene in Beziehung setzen, indem wir die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen sowie die mikroskalige Einzelzellauflösung der Zwei-Photonen-(2P)-Ca2+-Bildgebung und der unmittelbaren frühen Genexpression (IEG) bei Mäusen nutzen.

SFB 1436 "Neuronal Resources of Cognition"; Project B6 "Mobilisation of neural resources for temporal attention"

The external environment is rich with multiple sources of sensory stimulation, and our ability to adapt
to our surroundings requires the efficient use of neural resources to process this dynamic input. Attendingto particular moments in time is a key cognitive capacity instrumental in all animals’ survival.
This requires associations between sensory systems and top-down executive control. How our senses
give us information about the environment changes as we age, often becoming compromised, and
resulting in drastic lifestyle changes, including problems with communicating and learning; ultimately
leading to isolation and further cognitive decline. While previous designs to prolong cognitive functioningacross the lifespan often rely on unisensory training programs, in the ‘real’ world, events often stimulate more than one sensory modality simultaneously and, therefore, may enhance the efficacy ofresource utilisation. The hidden potential underlying multisensory information processing within theseneurocognitive circuits during temporal attention, as well as the changes in these capacities acrossageing, remain unclear. Our project focuses on a key component that is instrumental in cognitive performanceand memory formation, the utilisation of temporal information in multisensory contexts; further, we will determine the potential to enhance these cognitive processes through interventionssuch as external feedback and multisensory training. We evaluate the potential for elevating cognitiveefficiency by manipulating expectations about the timing of sensorially cued events (WP1), testing thetransfer of information across modalities (WP2), and combining sensory categories (WP3) to ultimatelystabilise memory engrams. Across all three aims, we will relate behavioural readouts directly with neuronalactivity on the meso-scale and macro-scale level using functional magnetic resonance imaging(fMRI) in both humans and mice as well as micro-scale single-cell resolution two-photon (2P) Ca2+imaging and immediate early gene (IEG) expression in mice.