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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002660-4

Zerebrale Repräsentation von Trainingseffekten bei der mentalen Rotation von Händen

  • Mentale Rotationsfähigkeit ist ein wichtiger Bestandteil des räumlichen Denkens und ihre kognitive und neuronale Grundlage sind Gegenstand langjährigen Forschungsinteresses. Funktionelle Bildgebungsstudien zur mentalen Rotation haben einheitlich die Bedeutung des posterioren parietalen Kortex bei der räumlichen Verarbeitung beschrieben. Jedoch gibt es auch Hinweise darauf, dass das Putamen bei egozentrischen visuell-räumlichen Verarbeitungsprozessen eine maßgebliche Rolle spielen könnte. Zudem wurde bei der mentalen Rotation von Händen die Anwendung impliziter Bewegungsvorstellung beschrieben, welche die neuronale Beteiligung motorischer Areale nahelegt. Mentale Rotation kann durch Training verbessert werden. Therapeutische Ansätze machen sich die Tatsache zunutze, dass bei der mentalen Rotation von Händen implizit auf die neuronale Repräsentation des eigenen Körpers zurückgegriffen wird. Bislang mangelt es jedoch an Studien, die trainingsinduzierte Veränderungen auf neuronaler Ebene untersuchen. Wir untersuchten daher mittels funktioneller Magnetresonanztomographie den Einfluss von Langzeittraining auf die neuro-funktionellen Korrelate der mentalen Rotation von Händen in einer Stichprobe von gesunden Teilnehmern und verglichen die Ergebnisse mit denen einer Kontrollgruppe ohne Training. In Abhängigkeit des Trainings fanden wir eine Modulation der Aktivierung des Putamens: Während in der untrainierten Ausgangsituation verstärkt das anteriore Putamen aktiviert wurde, zeigte sich nach erfolgtem Training eine vermehrte Aktivierung des posterioren Putamens. Außerdem fanden wir nach dem Training einen Anstieg der Aktivierung in motorischen Regionen und inferior parietal im supramarginalen Gyrus. Im Gegensatz dazu zeigten die Probanden der Kontrollgruppe weder Leistungs- noch neuronale Aktivierungsunterschiede zwischen beiden Messungen. Insgesamt deuten diese Befunde darauf hin, dass sich erhöhte neuronale Effizienz nach mentalem Rotationstraining als eine Verminderung von visuell-räumlichen Vorstellungen in Verbindung mit verstärkter Rekrutierung motorisch assoziierter Areale manifestiert.
  • Functional imaging studies on mental rotation have consistently confirmed the importance of the posterior parietal cortex in spatial processing. Some imaging studies suggest that processing of egocentric object orientation may be subcortically modulated by the putamen. In addition, during mental rotation of hands ongoing implicit motor imagery strategies have been described involving hand motor areas. This recruitment of resources processing representations of the own body is used in therapeutic mental rotation training. However, studies are lacking that investigate these changes on the neuronal level. We used functional MRI to study the effects of long term training on the neuro-functional correlates of mental rotation of hands in healthy volunteers and compared the training group to a passive control group. From pre- to post training, we found a transition of activation from the anterior putamen in unskilled performance to the posterior putamen in skilled performance. We also found an increase in activation in motor cortices and the supramarginal gyrus after learning. By contrast, members of the control group showed no improvements in performance and no pre/post-test differences in cortical activity. In conclusion, these findings suggest that increased neural efficiency after training in mental rotation of hands manifests as a decrease in visual imagery in conjunction with increased recruitment of motor-related regions. This is consistent with the obtained behavioral effects depicting motor imagery mediating expertise in mental rotation of hands.

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Metadaten
Author: Julia Kathrin Elisabeth Berneiser
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002660-4
Title Additional (English):From visual to motor strategies: training in mental rotation of hands
Advisor:Prof. Dr. Martin Lotze
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2016/11/16
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2016/06/14
Release Date:2016/11/16
Tag:mentale Rotation
mental rotation, motor imagery, parietal sulcus, putamen
GND Keyword:Motork, Raumvorstellung, Training, funktionelle Kernspintomografie
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Diagnostische Radiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit