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Projektbeginn: 01.01.2019

Lichtenberg

1. Lichtenberg

Eine gesunde Gehirnentwicklung ist extrem wichtig für das menschliche Leben. Während das menschliche Gehirn von Erwachsenen bereits umfassend erforscht wurde und täglich neue Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wissen wir nur überraschend wenig über die Gehirne von Kindern. Beeinträchtigungen der Gehirnentwicklung im Säuglingsalter und während der Kindheit durch beispielsweise Unfälle, Krankheiten, oder Störungen, beeinflussen das Leben der betroffenen Personen permanent. Entsprechend wichtig und notwendig ist es, die Gehirne von Kindern sowie deren Entwicklung zu untersuchen und zu verstehen. In dem Projekt Lichtenberg soll in diesem Sinne der Entwicklungsverlauf des Sehens bei Kindern näher untersucht werden. Ziel ist es die Frage „Wie sehen Kinder die Welt?” zu beantworten. Der Fokus liegt hierbei, neben den höheren Verarbeitungswegen, hauptsächlich auf den grundlegenden visuellen Funktionen und mittleren Verarbeitungswegen visueller Informationen. Zur Beantwortung der Frage werden Verhaltensexperimente und bildgebende Verfahren (MRT) in Querschnitts- und Längsschnittansätzen durchgeführt. Diese Herangehensweise ermöglicht es, die Forschungslücken der bisherigen Erkenntnisse über den visuellen Entwicklungsverlauf genau zu erforschen. Die Erkenntnisse aus dieser Studie sollen dann als Ausgangspunkt für klinische Experimente dienen.

2: Teilpro­jekt: CORTEX

Während der visuelle Cortex von Erwachsenen zu einem der am meisten untersuchten und zu den am besten verstandenen Teilen des Gehirns zählt, gibt es vergleichsweise wenig Erkenntnisse über den visuellen Cortex von Kindern und Jugendlichen. Gleichzeitig ist es von besonderer Bedeutung, die Entwicklung des Aufbaus des visuellen Kortex näher zu untersuchen und zu verstehen, da dieser Aufbau während des Entwicklungszeitraums extrem adaptionsfähig ist. Es gibt beeindruckende Fälle von Plastizität und Reorganisation – beispielsweise: Die komplette Insertion einer retinotopen Karte in einer der Hemisphären (Muckli et al. 2009, PNAS) – konnten im Verlauf der Entwicklung des visuellen Kortex beobachtet werden. Die Kartierung des visuellen Kortex dauert, mit seinen je 30 funktionalen Arealen pro Hemisphäre, mit herkömmlichen experimentellen Ansätzen jedoch mindestens zwei Stunden mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (MRT). Außerdem ist diese extrem empfindlich gegenüber Bewegungen, da diese die Datenqualität hochgradig schädigen (Meissner et al. 2019). Dieser experimentelle Ansatz ist damit wenig geeignet für Kinder. Aufgrund dessen werden wir einen neue experimentelle Technik entwickeln und validieren, die es ermöglichen soll, das gesamte visuelle kortikale Netzwerk eines Kindes in nur ungefähr 30 Minuten aufzuzeichnen – die filmbasierte Kartierung. Die Idee dahinter ist die, alle notwendigen Kombinationen der experimentellen Bedingungen in einem Film zu vereinen. Dieser Ansatz wurde bereits vor 10 Jahren erstmalig genutzt um Objekt-, Orts- und Gesichtserkennungsregionen mit Ausschnitten aus Westernfilmen zu untersuchen (Hasson et al. 2004, Science). Für unseren Ansatz werden wir einen eigenen Film erstellen. Einerseits um volle Kontrolle über die experimentellen Bedingungen zu haben und um eine maximale Effizienz bezogen auf die Detektionsfähigkeit und –zeit erzielen zu können. Andererseits werden wir eine zusammenhängende Handlung einbringen, welche die Konzentration der Probanden erhöhen und Bewegungen minimieren soll. 

3: Teilpro­jekt: V1

Was bedeutet es, et­was wahr­zu­neh­men? Wahr­neh­mung ist mehr als der sensorische Abruf von Bildern, wel­che auf die Retina projiziert wer­den. Unser Kortex begibt sich in einen kom­ple­xen konstruktiven Prozess, welcher es uns erlaubt, Dinge wahr­zu­neh­men, wel­che es so nicht direkt in unserer Um­ge­bung gibt, wie z.B. optische Illusionen. Die primäre Sehrinde (V1) scheint eine be­son­de­re Rolle in der Fra­ge einzunehmen, wo ge­nau der Über­gang vom sensorischen Input zur tatsächlichen Wahr­neh­mung stattfindet. Die V1 stellt den Haupteingang für visuelle In­for­ma­ti­onen in den visuellen Kortex durch Projektionen des Thalamus dar. Die Mehrheit der Ak­ti­vi­tä­ten der V1 sind wer­den jedoch von Feedbackprojektionen ausgelöst, die ihren Ursprung in den höheren Sehfunktionen haben und nicht etwa vom retinalen Input (perception; Muckli & Petro, 2013).
V1 von Erwachsenen setzt sich also mit beidem - Sinneseindrücken und der Wahr­neh­mung - auseinander. Bekannt ist ebenso, dass bei­spiels­wei­se die Fähigkeit optische Illusionen wahr­zu­neh­men, bereits im Kindesalter ent­wickelt wird. Aus der For­schung ist zu­dem be­kannt, dass Kin­der vor ihrem siebten Le­bens­jahr nicht in der Lage sind, die Ebbinghaus-Täuschung wahr­zu­neh­men und dass das Kin­der das ausgereifte erwachsene Anfälligkeitsniveau für optische Illusionen nicht vor dem elften Le­bens­jahr er­rei­chen (Doherty et al., 2010). Des Weiteren scheint die Stärke einer Illusion von der Arealgröße von V1 abhängig zu sein (Schwarzkopf et al., 2011). Durch die Un­ter­su­chung des Entwicklungsverlaufs, bezogen auf die Ebbinghaus-Täuschung (via Verhaltungsmessungen) und der Arealgröße von V1 (via retinotopischer Kartierung), versuchen wir das Ver­ständ­nis über die Ent­wick­lung des visuellen Kortex und dem Unterschied zwi­schen Sinneswahrnehmung und Wahr­neh­mung zu vertiefen.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.