Plasticity / Learning: Plastizität des visuellen Systems

Wie plastisch ist der visuelle Cortex im adulten Organismus? Wir untersuchen mit Hilfe von intracortikaler Mikrostimulation, wie sich das Layout von Orientierungskarten (orientation preference maps) im adulten visuellen Cortex verändert. Dazu nutzen wir eine neuentwickelte Variante des "optical imaging" (siehe Box).

Viele Studien haben gezeigt, dass mit Hilfe von intracortikaler Mikrostimulation (ICMS) plastische Prozesse auf einer Zeitskala von Minuten bis Stunden ausgelöst werden können. Wir nutzen hier ICMS, um die Dynamik plastischer Reorganisationsprozesse on-line sichtbar zu machen.

Das neue Imaging-System erlaubt nun eine pausenlose Aufzeichnung der Hirnaktivität. Das Ergebnis ist nicht mehr wie bisher ein Vorher-Nachher-Bild, sondern ein Film von Lernprozessen im Gehirn von ein paar Stunden Länge.

Damit soll geklärt werden, welche Gesetzmäßigkeiten hinter der Veränderung von Hirnkarten während Lernen stehen und welche Faktoren die Dauer und Stabilität von Lernerfolgen bestimmen.

Die Arbeiten erfolgen in enger Kooperation mit Prof. Dr. Valery Kalatsky von der Houston University in Texas, USA.



Representative Publikationen

Leonhard R, Dinse HR (2009) | Exp Brain Res 199: 401-410 DOI: 10.1007/s00221-009-1992-1

Receptive field plasticity of area 17 visual cortical neurons of adult rats

Godde B, Leonhardt R, Cords SM, Dinse HR (2002) | Proc Natl Acad Sci USA 99: 6352-6357

Plasticity of orientation preference maps in the visual cortex of adult cats.

Press Releases

RUB Presseinfo 193 vom 2. Juni 2006

Wie das Gehirn lernt und verlernt

Wie das Gehirn lernt und verlernt

Messung von Gehirnaktivität

Die Aktivität von Hirnnervenzellen lässt sich durch das sog. Optical Imaging beobachten. Das Verfahren basiert darauf, dass Hirnnervenzellen, die aktiv sind, mehr Sauerstoff benötigen als inaktive, weswegen bei vermehrter Aktivität mehr sauerstoffreiches Blut in den betreffenden Hirnbereich strömt. Mit Sauerstoff beladene Blutzellen absorbieren Licht einer bestimmten Wellenlänge stärker als sauerstoffarmes Blut. Mittels einer speziellen CCD-Kamera lassen sich diese Lichtverhältnisse aufzeichnen. Es entsteht eine „Karte“ der Aktivität im beobachteten Hirnareal. Bislang gelangen allerdings nur Momentaufnahmen. Jetzt sind dank leistungsstarker Computer mehrstündige kontinuierliche Aufzeichnungen der Hirnaktivität während eines Versuchs machbar.

Kalatsky VA, Stryker MP (2003) New paradigm for optical imaging: temporally encoded maps of intrinsic signal. Neuron 38:529-545