Das WIN-Kolleg | 261

ronale Aktivität wurde dabei mit Hilfe von intrakraniell implantierten Elektroden
direkt von der Oberfläche der Großhirnrinde abgeleitet (Abb. 1) - im Gegensatz
zu bisherigen Tiermodellen, in denen Elektroden verwendet wurden, die das
Gewebe der Hirnrinde penetrieren. Unser Ansatz besitzt daher den entscheiden-
den Vorteil, dass durch die Oberflächenelektroden kein intaktes Hirngewebe zer-
stört werden muss.
— In einem weiteren Projektteil wurde ein nicht-invasives BCI auf Grundlage der
funktionellen Kernspintomographie entwickelt (fMRI-BCI). Die damit durchge-
führten Experimente zeigen, dass die willentliche Selbstregulation lokaler Gehir-
naktivität möglich ist und mit Hilfe eines fMRI-BCI erlernt werden kann. Somit
können nicht nur motorische Areale zur Steuerung eines BCI verwendet werden,
sondern z.B. auch höhere visuelle Areale. Dies kann von großer Bedeutung sein,
wenn em BCI bei Patienten eingesetzt werden soll, bei denen der motorische
Kortex funktionell oder strukturell nicht ausreichend erhalten ist, um noch als
Substrat für ein BCI zu dienen, wie z.B. nach ausgedehnten cerebralen Infarkten
oder schweren neurodegenerativen Veränderungen.
— Im Hinblick auf die funktionelle Organisation des frontalen Kortex von Affen und
Menschen haben wir einen Gradienten an bewegungsbezogener Information vom
primären motorischen Kortex (Ml) über den prämotorischen Kortex (PM) zum
präfrontalen Kortex (PF) gefunden. Dies spiegelt einen neuen Aspekt des allge-
mein angenommenen funktionellen Gradienten wider, bei dem Ml am direk-
testen mit der Steuerung einzelner Gliedmaßen und Muskeln in Beziehung steht,
wohingegen für PM und PF höhere motorische Funktionen angenommen wer-
den. Darüber hinaus sprechen unsere Ergebnisse gegen die häufig vermutete zufäl-
lige räumliche Verteilung der Richtungsabhängigkeit neuronaler Aktivität im
motorischen Kortex.
— In Bezug auf die grundlegende Frage nach den Quellen der allgemein hohen
Variabilität neuronaler Aktivität im Kortex und speziell im Motorkortex konnten
wir zeigen, dass vergleichsweise schwache Fluktuationen in der globalen Netz-
werkaktivierung auf einer langsamen Zeitskala von vielen Sekunden und Minu-
ten die hohe Variabilität bedingen, die wir während identisch wiederholten Bewe-
gungen in der Aktivität einzelner Zellen im Ml des Affen quantifizieren konnten.
Solche langsamen Fluktuationen der Ongoing Activity lassen sich auch in epikor-
tikalen Feldpotentialen beim Menschen beobachten.
Grundlegende Erkenntnisse zur Dekodierung von Bewegungsparametern aus
LFPs, aus dem motorischen Kortex von Affen und zum fMRI-BCI wurden im letzt-
jährigen Jahrbuchbeitrag vorgestellt. Im Folgenden sollen unsere neueren Ergeb-
nisse zu drei ausgewählten Teilaspekten eingehend dargestellt werden. Zum einen
zeigen wir einen Überblick über unsere neueren Erkenntnisse zum Potential von
epikortikalen Signalen für ein BMI und zum fMRI-BCI. Zusätzlich stellen wir
unsere Erkenntnisse hinsichtlich der raumzeitlichen Struktur der sogenannten
Ongoing Activity vor, die maßgeblich zur hohen neuronalen Variabilität im Kortex
beitragen und deren Verständnis in die Entwicklung bessere BCI-Methoden ein-
fließen.