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Bewegungsregulation und Sinneswahrnehmung

Ein Schwerpunkt in Graz liegt auf der Erforschung neuronaler Korrelate der Bewegungsregulation. In diesem Zusammenhang spielt nicht nur die Ausführung von Bewegung eine Rolle, sondern auch die mentale Vorstellung von Bewegungen. Bewegungsvorstellung aktiviert ähnliche neuronale Netzwerke wie Bewegungsausführung. Das Prinzip des mentalen Trainings wird nicht nur im Sport und in der Musik zur Leistungsverbesserung genützt, sondern auch in der neurologischen Rehabilitation. Beispielsweise kommt es nach einem Schlaganfall oft zu Paresen, wenn motorische Bereiche im Gehirn geschädigt sind. Durch mentale Vorstellung von Bewegungen können neuronale Plastizitätsprozesse im motorischen System angeregt werden, was wiederum motorische Funktionen wiederherstellen oder verbessern kann. Um die Effekte mentaler Vorstellung in der neurologischen Rehabilitation evaluieren zu können ist eine enge Zusammenarbeit verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen notwendig, wie etwa den Neurowissenschaften, Psychologie, Medizin, Physiologie, Biologie, und technischen Wissenschaften.

Ein weiterer zentraler und interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt in Graz, indem die Vorstellung von Bewegung von großer Relevanz ist, ist die Entwicklung und Anwendung von Brain-Computer-Interfaces (BCI) und Neurofeedback-Applikationen. Eine sogenannte Gehirn-Computer-Schnittstelle ermöglicht beispielsweise Schwerstbehinderten die Ansteuerung externer Geräte wie einem Rollstuhl, einer Neuroprothese oder einem Computer zur Kommunikation. Hierbei arbeitet der Fachbereich eng mit der Technischen Universität Graz zusammen.

Die mathematische Modellierung menschlicher Bewegung unter Bezugnahme von mechanischen, physiologischen und neurologischen Maßen ist ein weiterer Fokus des Forschungsfeldes der Bewegungsregulation. Zur individuellen Bestimmung der Muskeleigenschaften wurde dafür in Graz ein spezielles Messsystem entwickelt und aufgebaut. Der Bereich der Biomechanik ist keineswegs nur auf die Mechanik beschränkt, sondern hat sich zu einer interdisziplinären Wissenschaft entwickelt, in die neben Physik und Mathematik vor allem auch Physiologie und die Neurowissenschaften einbezogen werden. Forschungsfragen sind unter anderem die Zusammenhänge zwischen maximaler Ansteuerung und Bewegung und die Einflüsse von Motivation, Konzentration und Ermüdung auf die Bewegung in Abhängigkeit von mechanischen Muskelparametern.

Zusätzlich werden auch an nichtmenschlichen Modellen (Fischen, Reptilien) die nervösen Grundlagen der vokalen und pektoralen motorischen Kontrolle untersucht. Fische eignen sich dabei besonders gut, da sie als basale Vertebraten weniger komplexe neuronale Netzwerke besitzen, die jedoch direkte Rückschlüsse auf die Organisation menschlicher neuronaler Netzwerke erlauben. An Insekten werden u.a. die Grundlagen der Verarbeitung visueller Information untersucht, welche es Insekten erlaubt drohenden Kollisionen auszuweichen oder aber in finsterer Nacht zu sehen. Die Überführung dieser Fähigkeiten zur Steigerung der Sicherheit von Drohnenflügen oder zur Verringerung von Röntgenstrahlung bei Brustkrebsvorsorgeuntersuchungen werden in einem bionischen Ansatz verfolgt.

Im Bereich der Sinneswahrnehmung liegt der Fokus in Graz auf der Wahrnehmung chemosensorischer, beispielsweise olfaktorischer Reize. Ziel ist es, die neuronalen Korrelate des Geruchssinns besser zu verstehen und dabei auch biologische Marker, wie das nasale Mikrobiom, Hormonstatus, Geschlechtsunterschiede und neuropsychologische Maße miteinfließen zu lassen. In multisensorischen Studien wird unter anderem der Einfluss dieser interaktiven Faktoren auf die individuelle Wahrnehmung erforscht.

 

Aktuelle Drittmittelprojekte

  • A Soft Touch Training for patients with skin-picking disorder. 2020-2022. Finanziert durch FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung). Projektleitung: Anne Schienle.
  • Entwicklung eines bionischen Detektions- und Ausweichsystems für UAVs (2019-2021) Finanziert durch FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft). Projektleitung: Manfred Hartbauer.

Aktuelle Publikationen

  • Kober, S.E., Grössinger, D., & Wood, G. (2019). Effects of Motor Imagery and Visual Neurofeedback on Activation in the Swallowing Network: A Real-Time fMRI Study. Dysphagia, 1-17. doi: 10.1007/s00455-019-09985-w
  • Kober, S.E., Spörk, R., Bauernfeind, G., Wood, G. (2019). Age-related differences in the within-session trainability of hemodynamic parameters: a near-infrared spectroscopy based neurofeedback study. Neurobiology of Aging, 81, 127-137. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2019.05.022
  • Straka, H., Simmers, J., & Chagnaud, B.P .(2018) A New Perspective on Predictive Motor Signaling. Current Biology, 28(5), R232-R243. doi: 10.1016/j.cub.2018.01.033
  • Ofner, P., Schwarz, A., Pereira, J., Wyss, D., Wildburger, R. & Müller-Putz, G. R. (2019). Attempted Arm and Hand Movements can be Decoded from Low-Frequency EEG from Persons with Spinal Cord Injury. Scientific reports, 9(1), 7134-7134. doi: 10.1038/s41598-019-43594-9
  • Schulz, L., Ischebeck, A., Wriessnegger, S. C., Steyrl, D. & Müller-Putz, G. (2018). Action affordances and visuo-spatial complexity in motor imagery: an fMRI study. Brain and Cognition, 124, 37-46. doi: 10.1016/j.bandc.2018.03.012
  • Cecchetto, C., Fischmeister, F.Ph.S., Reichert, J., Bagga, D., Schöpf, V. (2019). When to collect resting-state data: The influence of odor on post-task resting-state connectivity. NeuroImage, 191, 361-366. doi:10.1016/j.neuroimage.2019.02.050

Koordinatorin

Priv.-Doz. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat.

Silvia Kober

Priv.-Doz. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat. Silvia Kober Institut für Psychologie
Telefon:+43 316 380 - 8497

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