Cognitive control during selective long-term-memory retrieval

Ständig konzentrieren wir unsere bewusste Verarbeitung auf bestimmte Wahrnehmungen aus unserer Umwelt, auf Ideen, Empfindungen oder Erinnerungen und ignorieren gleichzeitig für den Moment irrelevante Informationen. Worauf sich unsere momentane Verarbeitung bzw. unser Aufmerksamkeitsfokus richtet, kann jederzeit wechseln, wie z.B., beim Backen unsere Aufmerksamkeit von einer Zutat zur nächsten wandert. Es werden bestimmte kognitive Prozesse angenommen, die die selektive Verarbeitung erleichtern, indem sie z.B. relevante Informationen (oder den Fokus auf sie) verstärken und simultan präsente, aber irrelevante Informationen filtern, die um den Fokus unserer Aufmerksamkeit konkurrieren und somit die selektive Verarbeitung des Relevanten stören könnten. Wie die Selektion und Filterung von Information in der Wahrnehmung, besonders bei einem ständigen Wechsel des Aufmerksamkeitsfokus, funktioniert, ist schon weitreichend untersucht worden. Im Vergleich dazu wissen wir jedoch viel weniger über diejenigen Prozesse, die die Selektion von eher internen Repräsentationen (Erinnerungen, Ideen, u.ä.) steuern, wenn zwischen abzurufenden und zu ignorierenden Repräsentationen dynamisch gewechselt werden muss. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit den Prozessen, die der Kontrolle des selektiven Abrufs von Informationen aus dem Langzeitgedächtnis in eben dieser kaum untersuchten Abrufsituation unterliegen. Zu diesem Zweck entwickelten wir ein neues Paradigma, bei dem wir den Wechsel zwischen relevanten und irrelevanten Assoziationen und assoziativen Netzwerken von einem Trial zum nächsten manipulierten. Neben Verhaltensmaßen (Reaktionszeit, Fehlerrate) erhoben wir frühe und späte ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) mittels Elektroenzephalografie (EEG) um nähere Aufschlüsse über den zeitlichen Ablauf und die Art der zugrundeliegenden neuronalen Prozesse zu erhalten, als auch die hämodynamische Reaktion mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT), um weitere Informationen über die mit diesen Prozessen assoziierten Hirnregionen zu erhalten. Wir fanden reliable Verarbeitungsunterschiede zwischen Trials, wenn (1) wiederholt Assoziationen mit demselben Hinweisreiz (d.h. Repräsentionen aus demselben assoziativen Netzwerk) abgerufen werden mussten im Vergleich zu einem Netzwerkwechsel, wenn (2) wiederholt Assoziationen des gleichen Typs (d.h. der gleichen Kategorie) abgerufen werden mussten, und wenn alle oder nur eine Assoziation mit demselben Hinweisreiz im vorangehenden Trial abgerufen werden mussten. Diese Verarbeitungsunterschiede wurden im EEG sichtbar als Unterschiede in der Amplitude und Topografie zeitlich dissoziierbarer EKPs, in unterschiedlichen Aktivierungsmustern neokortikaler Hirnregionen im fMRT und Wiederholungsvorteilen in den Reaktionszeiten und der Gedächtnisleitsung. Die Befunde dieser Studien weisen insgesamt darauf hin, dass der dynamische Wechsel zwischen abzurufenden und nicht abzurufenden Gedächtnisrepräsentationen, die mit demselben Hinweisreiz assoziiert sind, hauptsächlich durch die Verstärkung des Fokus auf das Relevante erleichtert wird. Die mit diesen Kontrollprozessen assoziierten frontalen und parietalen Hirnregionen weisen eine hohe Ähnlichkeit mit dem sogenannten frontoparietalen Kontrollnetzwerk der Aufmerksamkeitskontrolle auf. Unsere Daten unterstützen somit eine aktuelle Theorie, dass die Selektion von internen (Erinnerungen) und externen Repräsentationen (Wahrnehmungen) vielleicht von denselben oder ähnlichen Hirnregionen gesteuert wird. Wir propagieren daher die Relevanz einer genaueren Untersuchung der Überlappung dieses Kontrollnetzwerkes in zukünftigen Studien.