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Forschung im Complex Memory Lab

Wie werden Erfahrungen im Gehirn repräsentiert und in Gedächtnisspuren überführt? Wie bildet sich aus diesen Erfahrungen unsere Persönlichkeit? Und wie beeinträchtigen Traumata, innerpsychische Konflikte und die Alzheimer-Erkrankung das Gedächtnis?

In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir die neuronalen Grundlagen von Gedächtnisfunktionen und Gedächtnisstörungen mit den Methoden der kognitiven Neurowissenschaft: EEG, fMRT mit 3T und 7T, simultane EEG/fMRT-Messungen, intrakranielle EEG-Ableitungen, Einzelzellableitungen. Unser besonderes Interesse gilt der Verarbeitung spezifischer Erfahrungen durch das Gehirn und der Frage, wie die daraus resultierenden reizspezifischen Repräsentationen mit Algorithmen der künstlichen Intelligenz und des Deep Learning entschlüsselt werden können. Dabei untersuchen wir ein breites Spektrum von Gedächtnisprozessen (Arbeitsgedächtnis, Langzeitgedächtnis, Gedächtniskonsolidierung während Ruhe und im Schlaf, autobiographisches Gedächtnis, soziales Gedächtnis, Verdrängung). Darüber hinaus erforschen wir die Verbindung zwischen Gedächtnis und räumlicher Navigation und wie diese durch Lernen geformt werden. Unsere Vision ist es, die Hirnmechanismen zu erforschen, die die Umwandlung von Wahrnehmungsrepräsentationen in Gedächtnisspuren und deren Transformation während komplexer Gedächtnisfunktionen unterstützen.


Lupe
Unsere Forschungsinteressen lassen sich in drei Hauptbereiche zusammenfassen: 1. Deep Engrams 2. Navigation, grid cells und Alzheimer 3. Autobiografisches Gedächtnis und Verzerrungen.

Unsere Vision

  • Die Komplexität des menschlichen Gedächtnisses sollte ernst genommen werden. Dies erfordert eine interdisziplinäre Integration von Psychologie, Philosophie und Psychoanalyse sowie Paradigmen, die die ökologische Validität maximieren.
  • Die Komplexität der neuronalen Mechanismen des Gedächtnisses muss ernst genommen werden. Wir untersuchen Gedächtnisspuren von einzelnen Zellen über oszillierende assemblies (iEEG) und Schichten (7T fMRI) bis hin zu großen Netzwerken.
  • Das Gedächtnis basiert auf kognitiven Repräsentationen im Gehirn. Diese lassen sich am besten durch die Integration von KI – mit Schwerpunkt auf tiefen neuronalen Netzen – und Neurowissenschaften untersuchen.
  • Kognitive und klinische Neurowissenschaften sollten integriert werden. Die Psychiatrie und klinische Psychologie stellen relevante Herausforderungen und verweisen auf die Komplexität des menschlichen Geistes; die kognitive Neurowissenschaft liefert mechanistische Methoden.
  • Forscher benötigen ein positives und konstruktives Arbeitsumfeld, denn nur ein Klima des Vertrauens, der Offenheit und der gegenseitigen Unterstützung fördert Kreativität, Zusammenarbeit und wissenschaftliche Exzellenz.
  • Wir profitieren von internationalen Kooperationen. Sie vermitteln ein breiteres, weniger voreingenommenes Bild von Forschung und sind persönlich bereichernd.
     

Aktuelle Drittmittelprojekte

Israel ISF-DFG: Die Transformation autobiographischer Erinnerungen durch empathische Interaktionen

Autobiographische Erinnerungen (AEs) prägen Identität und Selbstbild, können aber bei Störungen zu Psychopathologien wie PTBS oder Depression beitragen. Zugleich sind sie zentral in Psychotherapien. Unklar ist, ob und wie soziale Faktoren – insbesondere Empathie – AEs verändern. Das Projekt untersucht dies in drei Studien: 1. Dyadische Interaktionen mit fNIRS-Hyperscanning prüfen, ob empathisches Zuhören den Inhalt, die Spezifität und die Intensität von AEs beeinflusst. 2. fMRT-Analysen erfassen, wie Empathie neuronale Prozesse und die Distinktheit von Gedächtnisspuren (Hippocampus, Amygdala, mPFC) verändert. 3. Ein präklinisches PTBS-Modell untersucht, ob Empathie intrusive Erinnerungen nach trauma-analogen Filmen reduziert. Erwartet wird, dass empathische Interaktionen AEs kontextualisieren, kohärenter und weniger belastend machen und dabei von spezifischen Hirnregionen gesteuert werden.

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DFG Sachbeihilfe: Der Einfluss kartographischer Elemente auf neuronale Raumrepräsentationen

Das Projekt untersucht auf neurowissenschaftlicher Ebene, wie kartografische Elemente räumliche Fähigkeiten und das räumliche Gedächtnis beeinflussen. Mit Hilfe eines interdisziplinären Forschungsansatzes sollen grundlegende neue Erkenntnisse darüber erlangt werden, wie Menschen Informationen aus Karten verarbeiten und wie sich die Effizienz von Karten bzw. kartenbasierten Schnittstellen aufgrund von Erkenntnissen aus der Hirnforschung optimieren lässt.

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Forschungsgruppe 2812: Constructing Scenarios of the Past

Projekt 08: Modifizierung episodischer Erinnerungen durch Integration mit dem Selbstmodell
War ein Ereignis mit Scham behaftet? Wie wird die Erinnerung an dieses Ereignis durch Scham beeinflusst? Das Projekt untersucht wie die Formation eines Szenarios aus der Integration zwischen Erinnerung und Selbstmodell resultiert. Dazu werden neuartige experimentelle Paradigmen verwendet, die den Einfluss des Selbstmodells auf das episodische Gedächtnis aufklären sollen.

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Sonderforschungsbereich 1280: Extinktionslernen

Projekt A02: Neuronale Mechanismen der Kontextgeneralisierung
Während Kontexte während des initialen Lernens häufig generalisieren, ist Extinktion stärker kontextabhängig. Im Projekt sollen die Mechanismen untersucht werden, die Distinktheit oder Generalisierung von Kontexten während Lernen und Extinktion verursachen. Der multimethodische Ansatz ist ideal geeignet, um eine Brücke zwischen tier- und humanexperimentellen Studien zum Extinktionslernen herzustellen.

Projekt F02: Fokusgruppe Neuroimaging und Genetik
Mithilfe einer Meta-Analyse von MRT Datensätzen mit Fokus auf Konnektivitätsanalysen im Extinktionsnetzwerk sollen verschiedene Hypothesen geprüft werden. Diese beziehen sich auf strukturelle und funktionelle Konnektivität, appetetives und aversives Lernen, die Rolle des Kleinhirns und genetische Faktoren.

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ERC Consolidator Grant: GridRepresentations

Der entorhinale Cortex (EC) enthält grid cells, die eine wichtige Rolle bei der räumlichen Navigation spielen. Gleichzeitig ist der EC eine der ersten Hirnregionen oder vielleicht sogar die erste Region, die bei der Alzheimer-Krankheit (AD) von Neurodegeneration betroffen ist. Es wurde gezeigt, dass grid cell-like representations (GCLR) bei jungen Erwachsenen mit genetischem Risiko für Alzheimer stark beeinträchtigt sind. In diesem Projekt wollen wir die physiologischen Mechanismen und die funktionelle Anatomie der GCLRs und anderer Navigationssysteme, ihre Beeinträchtigung in präklinischen Populationen und ihre mögliche pharmakologische Wiederherstellung untersuchen.

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