Internal stochastic resonance in the human sensorimotor system: Noise-enhanced neural control of movement

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Das langfristige Ziel dieses Projektes ist es die Bewegungsperformance des menschlichensensomotorischen Systems mit Hilfe der so genannten „stochastischen Resonanz“ zu steigern,wie sie in nicht-linearen Systemen auftritt wenn schwache Signale durch ein bestimmtesRauschlevel verstärkt werden. Mit diesem Forschungsvorhaben wollen wir die Hypothesetesten, dass inneres Rauschen, das von externen taktil-propriozeptiven oder elektrischenRauschquellen auf einen menschlichen Finger generiert wird, innere stochastische Resonanzim sensomotorischen System (in den kortikomuskulären Schleifen und im frontoparietalenNetzwerken) erzeugen kann. Diese innere stochastische Resonanz resultiert in einer höherenkortikomuskulären (EEG-EMG), kortikokortikalen (EEGEEG) Kohärenz und verbessertenPerformance. Wir werden diese Hypothese testen, wobei wir eine visuomotorische Aufgabemit isometrischer Kompensation von statischen oder dynamischen Kräften verwenden undEEG-Ableitungen (64-Kanäle) bei 20 Versuchspersonen sowie ECoG-Aufnahmen bei fünfEpilepsiepatienten mit implantieren Gitterelektroden durchführen. Die Ergebnisse könnteneinerseits einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von haptischen Systemen bei Roboternmit Rückmeldungskontrolle liefern und andererseits klinische Anwendung zur Testung derIntegrität des sensomotorischen Systems von Patienten finden. Des Weiteren könnte diesesProjekt erstmalig eine physiologische Funktion des Phänomens der „stochastischen Resonanz“bei Menschen zeigen.