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Capturing thoughts: the neural correlates of spontaneous mentation

English title Capturing thoughts: the neural correlates of spontaneous mentation
Applicant Michel Christoph
Number 184677
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Département des neurosciences fondamentales Faculté de Médecine Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Neurophysiology and Brain Research
Start/End 01.05.2019 - 30.04.2023
Approved amount 672'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Neurophysiology and Brain Research
Other disciplines of Engineering Sciences

Keywords (5)

Consiousness; Brain Imaging; Resting states; Electrophysiology; Psychiatric diseases

Lay Summary (German)

Lead
Christoph M. MichelUniversity GenevaMedical FacultyDepartment of Basic Neurosciences
Lay summary

Lay Summary

Das Projekt erforscht die Entstehung der Gedankenströme im menschlichen Gehirn. Während spontane Gedanken relativ frei von äußeren Zwängen sind, können sie durch Sorgen oder Emotionen beeinflusst werden, die im Geist von Menschen mit einer psychischen Erkrankung besonders verheerend sind.

Es ist jedoch eine Herausforderung die spontanen laufende Gedanken experimentell festzuhalten. Studien mit funktioneller Magnetresonanztomographie(fMRT) haben gezeigt, dass sich das Gehirn im Ruhezustand in großen Netzwerken organisiert. Die Beziehung zwischen diesen Netzwerken und den verschiedenen spontan ablaufenden Gedanken ist jedoch unklar, da sie zeitlich viel schneller fluktuieren als das fMRT erfassen kann. Im Gegensatz dazu erlaubt das Elektroenzephalogram (EEG) die Gehirnaktivität in Echtzeit zumessen. EEG Studien haben gezeigt, dass die spontane neuronale Aktivität sich in Zuständen räumlich stabiler Netzwerke von ca. 100 ms Dauer organisiert. Diese Mikrozustände scheinen verschiedene kognitive Prozesse zu reflektieren und ihre Dauer wird durch den Bewusstseinszustand und durch verschieden psychiatrische Erkrankungen beeinflusst. Es ist aber noch unklar wie diese Zustände zu Stande kommen, nach welchen Regeln sie sich in der Zeit organisieren, welche Hirngebiete sie generieren, und welche neuronalen Mechanismen sie entstehen lassen und sie beenden. Das Projekt geht diesen Fragen nach. Es versucht die funktionelle Bedeutung der EEG Mikrozustände zu verstehen und ihre zeitliche Dynamik aufzuschlüsseln. Es untersucht die neurophysiologischen Mechanismen die zur Entstehung der Mikrozustände führen. Es untersucht die Veränderung der EEG Mikrozustände durch Bewusstseinsveränderung und durch psychische Erkrankungen.

Wir hoffen durch dieses Projekt neue Erkenntnisse über die neuronalen Mechanismen zu erfahren, die der Entstehung spontaner Gedanken und des kreativen Denkens zugrunde liegen und letztendlich dazu beitragen, besser zu verstehen, was bei psychischen Störungen falsch läuft.

Direct link to Lay Summary Last update: 01.04.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
159705 Temporal dynamics of whole-brain neuronal networks 01.05.2015 Project funding (Div. I-III)
170873 Exploring brain communication pathways by combining diffusion based quantitative structural connectivity and EEG source imaging : application to physiological and epileptic networks 01.03.2017 Sinergia

Abstract

This project intends to improve our understanding of the neuronal mechanisms underlying spontaneous cognitive mentation in humans. It focuses on a particular EEG phenomenon, the so-called EEG microstates. This are short-lasting periods of stable global brain activity patterns through which the brain cycles at rest. It has been assumed that these microstates are the electrophysiological manifestations of the basic building blocks of cognition, the “atoms of thoughts”. Many studies indicated that the temporal dynamics of these microstates are modulated by different mental diseases such as schizophrenia or by different mental and cognitive states. However, the attribution of these states to specific thoughts, the brain networks underlying theses states, and the neuronal mechanisms producing, maintaining, and ending them are not yet clear. We will study EEG microstates experimentally and methodologically. We will investigate EEG microstate dynamics in different mental states in healthy subjects (sleep, dreaming, after mental training and during instructed mentation) and we will characterize the changes in EEG microstates in mood disorders. Methodologically, we will investigate the relation of EEG microstates to oscillations and communications in and between brain regions and further deepen our understanding of the brain networks generating EEG microstates and how they are related to fMRI resting state networks.
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