NETSTIM Neurophysiologie der corticalen Mikrostimulation

Das zentrale Problem bei der Entwicklung corticaler sensorischer Neuroprothesen ist die Erzeugung definierter Wahrnehmungen durch direkte elektrische intracorticale Stimulation. Zur Erreichung dieses Ziels muss geklärt werden, welche corticalen Aktivitätszustände Wahrnehmungen zugrunde liegen und wie diese Aktivitätszustände durch intracorticale elektrische Stimulation erzeugt werden können. Aktuelle Forschung fokussiert auf das Problem, dass perzeptuell relevante neuronale Aktivitätsmuster sehr stark durch die endogene Dynamik corticaler Aktivität bestimmt werden, wie die Vorarbeiten unserer Gruppe und konvergente Ergebnisse anderer Gruppen gezeigt haben. Ein weiteres Problem besteht in der schlecht kontrollierbaren räumlichen Ausbreitung elektrisch evozierter corticaler Aktivität. Hieraus resultiert die Notwendigkeit zu verstehen, wie gewünschte Aktivitätsmuster in einem aktiven corticalen Netzwerk durch exogene Stimulation erzeugt werden können, welches derartige Muster aber hauptsächlich durch Selbstorganisation seiner endogenen Dynamik erzeugt. Das vorliegende Projekt fasst diesen Sachverhalt als ein kontroll-theoretisches Problem auf. Zur quantitativen Charakterisierung der durch intracorticale elektrische Stimulation evozierten Aktivität müssen (a) eine für die Bearbeitung des kontroll-theoretischen Problems geeignete Beschreibungs- und Modellebene gefunden werden und (b) die auf dieser Ebene relevanten Parameter messtechnisch bestimmt werden.