Die Wirkung oszillatorischer und transkranieller Kortexstimulation auf kognitive Leistungsfähigkeit und Gehirnaktivität

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Oszillationen des menschlichen Gehirns sowie Gleichspannungsverschiebungen ausgedehnterer Hirnareale spielen eine bedeutsame Rolle bei der Informationsverarbeitung. Diese internen neurophysiologischen Veränderungen können auch durch externe elektrische, magnetische, und sensorische Reize induziert werden. In diesem Forschungsvorhaben soll die Wirkung extern induzierter Oszillationen und transkranieller Kortexstimulation auf Veränderungen der Gehirntätigkeit und die kognitive Leistungsfähigkeit untersucht werden. Die bisherigen Arbeiten der Antragsteller zeigten eine klare Beziehung zwischen Ausgangs- (baseline) Oszillationen im Alpha- oder Thetabereich und den darauf folgenden Frequenzveränderungen während der Aufgabendarbietung. Darüber hinaus konnten Zusammenhänge zwischen verschiedenen kognitiven Leistungen und der Modulation kortikaler Aktivierung durch transkranielle Magnetstimulation (TMS) und transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) nachgewiesen werden. Dabei ergaben sich erstaunlich klare Beziehungen zwischen induzierten Oszillationen, Leistungsveränderungen und den Veränderungen des Gehirns: induzierte alpha Oszillationen in der individuellen Vorzugsfrequenz vor Darbietung der Aufgabe führen zu deutlicher Leistungsverbesserung in einer Reihe von kognitiven Aufgaben, geringe Thetaaktivität im Vorzugsfrequenzband vor der Aufgabendarbietung und starker Anstieg der Thetaaktivität während der Aufgabendarbietung sind ebenfalls mit guter Leistung verbunden. Bezüglich der transkraniellen Gleichstromsstimulation (tDCS) konnte gezeigt werden, dass generell anodale Polarisation an der Schädeloberfläche zu Leistungsverbesserungen, kathodale Polarisation zu Leistungsverschlechterungen führten. Die hier vorgeschlagenen Experimente sollen neben einer Verifikation der bisherigen Ergebnisse die genauen Beziehungen zwischen im Gehirn induzierten Frequenzen, Gleichspannungsveränderungen und kognitiver Leistung klären sowie die Effektstärken der Flickerlichtstimulation, der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) und der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) erstmals vergleichend untersuchen. Jene Paradigmen, welche die stärksten Leistungsverbesserungen bewirken, sollen in Anschlussuntersuchungen im Rahmen der neuropsychologischen Rehabilitation an Patienten mit kognitiven Defiziten nach Hirnläsionen auf ihre Wirkung untersucht werden.