Motorisches Lernen interner Modelle: Die Rolle des Kleinhirns bei der Kurz- und Langzeitadaption von Mehrgelenksbewegungen an geschwindigkeitsabhängige (visköse) und inerte Lasten

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Die Befunde zahlreicher tier- und humanexperimenteller Studien belegen, dass das Kleinhirn an motorischen Kontroll- und Lernprozessen beteiligt ist. Die genaue Rolle des Kleinhirns bei diesen Prozessen ist noch unklar. Neuere Studien legen nahe, dass basale Formen der motorischen Kontrolle durch sogenannte interne Modelle implementiert sind, die teilweise im Kleinhirn lokalisiert sind. Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens sind zwei Experimente, die den Zusammenhang zwischen neuronaler Modellbildung und Kleinhirnfunktion thematisieren. Im besonderen soll die Adaptation und Langzeitretention von zielgerichteten Mehrgelenksbewegungen an unbekannte äußere Kraftfelder untersucht werden. Diese Kraftfelder sind geschwindigkeitsabhängig (viskös) oder inert und werden über ein Manipulandum auf den menschlichen Arm übertragen. Ein optoelektronisches 3D-Kamerasystem zeichnet die Bewegungskinematik von Gesunden und von Patienten mit cerebellären Läsionen auf. In einem zweiten Schritt werden die experimentellen Daten mit den Ergebnissen computerbasierter, systemtheoretischer Modelle verglichen, die die cerebelläre Beteiligung am Kontroll- und Lernprozess simulieren. Dies geschieht durch das Setzen "künstlicher" Läsionen in der Simulation. Ziel des beantragten Vorhabens ist es, die Beteiligung des Cerebellums an der internen Modellbildung zu überprüfen und Hinweise darauf zu finden, wie global und zeitlich stabil diese neuronalen Repräsentationen sind. Darüber hinaus sollen spezifische Beeinträcht