Zeitliche Dynamik der Interaktionsprozesse zwischen Aufmerksamkeit und Gedächtnis: Gegenseitige Beeinflussung von top-down und bottom-up Prozessen

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Die Konstruktion eines expliziten mechanistischen Modells zur informationstheoretisch orientierten Gewinnung von Einsichten in die kognitiven Prozesse, die an der visuellen Informationsverarbeitung beteiligt sind, liefert den konzeptuellen Rahmen für die Analyse und Etablierung der zugrunde liegenden zentralnervösen Steuermechanismen. Zentrales Thema des Projekts ist die Entwicklung und Anwendung eines neuroinformationstheoretischen Modells, um die Rolle von top-down und bottom-up Prozessen zu studieren, die im Rahmen der visuellen Objektwahrnehmung bei der Interaktion zwischen Aufmerksamkeit und Gedächtnis eine besondere Rolle spielen. Wir verwenden die Neurodynamik als theoretischen Rahmen, um bekannte experimentelle Fakten und Hypothesen auf den verschiedenen neurowissenschaftlichen Ebenen zu integrieren. Die neurodynamische Modellierung ermöglicht eine quantitative Formalisierung der Prozesse zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens einzelner Neurone, neuraler Netzwerke und gekoppelter Netzwerkmodule. Wir planen eine explizite Modellierung der feed forward (bottom-up) und feedback (top-down) Interaktionen zwischen posterioren und anterioren Hirnregionen, die an der Verarbeitung und Codierung sowie der Modulation und Speicherung visueller Informationen kritisch beteiligt sind. Die wesentlichen Bestandteile dieses Modells basieren auf der Theorie nonlinearer dynamischer Systeme und der statistischen Theorie des Lernens. Das Modell wird auf der Grundlage der konkreten mathematischen Beschreibung der involvierten Gehirnmechanismen entwickelt, und soll eine vollständige Simulation und Prädiktion der Effekte der Störung von Submechmanismen erlauben. Diese Leistungsmerkmale des Modells ermöglichen es, spezifische Störungen der Informationsselektion, der Aufmerksamkeitseinflüsse sowie der visuellen Gedächtnisprozesse und ihrer wechselseitigen Interaktionen bei gesunden Probanden und bei Patienten mit erworbener fokaler Hirnschädigung vorherzusagen. Die Simulationsexperimente sollen anhand von experimentellen Untersuchungen unter Verwendung von delayed-matching-to-sample-Aufgaben empirisch überprüft werden.