Die Rolle von Gitter- und Ortszellen sowie der Phasenpr?zession für das menschliche episodische Ged?chnis

Dieses Projekt zielt darauf ab, grundlegende neuronale Mechanismen der Orientierung im Raum und des episodischen, dem Bewusstsein zug?nglichen Ged?chtnisses anhand einzigartiger Ableitungen menschlicher Nervenzellen in vivo zu untersuchen. Mithilfe eines neu entwickelten kognitiven Paradigmas soll hierbei insbesondere die Funktion von sogenannten Gitter-Zellen (?grid cells“) beim Menschen untersucht werden. Gitter-Zellen haben sich tierexperimentell als wesentliche neuronale Elemente der r?umlichen Orientierung erwiesen (Hafting et al., Nature, 2005). In dem vorliegenden Projekt wird die grundlegende Hypothese untersucht, dass Gitter-Zellen nicht nur für die r?umliche Navigation, sondern auch für das episodische Ged?chtnis von essenzieller Bedeutung sind (Buzsáki & Moser, Nature Neuroscience, 2013). Hierzu absolvieren Epilepsiepatienten, denen zu diagnostischen Zwecken intrakranielle EEG-Elektroden implantiert wurden, ein neu entwickeltes kognitives Paradigma, welches sowohl r?umliche Navigation als auch episodischen Ged?chtnisabruf testet. Hierdurch wird eine detaillierte Charakterisierung der Gitter-Zellen hinsichtlich beider kognitiver Bereiche erm?glicht. Die Ableitung der Gitter-Zellen erfolgt mittels spezieller Microwire-Registrierungen im entorhinalen Kortex der Patienten. Neben Gitter-Zellen spielen auch Orts-Zellen eine entscheidende Rolle bei der r?umlichen Navigation (Ekstrom et al., Nature, 2003). Deshalb soll im vorliegenden Projekt die Interaktion von Gitter-Zellen mit Orts-Zellen sowohl w?hrend der r?umlichen Navigation als auch w?hrend des episodischen Ged?chtnisabrufes analysiert werden. Eine Funktion der Orts-Zellen, welche sich vorwiegend im Hippocampus finden, bezüglich des episodischen Ged?chtnisses wurde in einem vorherigen Forschungsprojekt der Kollaborationspartner bereits gezeigt (Miller et al., Science, 2013). Sowohl Orts-Zellen als auch Gitter-Zellen zeigen das Ph?nomen der sogenannten Phasenpr?zession (Hafting et al., Nature, 2008). Dieses Ph?nomen beschreibt, dass Aktionspotenziale von bestimmten Gitter- und Orts-Zellen in Relation zu den globalen Theta-Oszillationen sukzessive früher auftreten. Es wird angenommen, dass die Funktion der Phasenpr?zession darin besteht, einzelne Ged?chtnisinhalte zu Sequenzen zu verbinden (Jaramillo & Kempter, Current Opinion in Neurobiology, 2017). Das in vorliegendem Forschungsprojekt neu entwickelte Paradigma erm?glicht die Untersuchung dieser Forschungshypothese.