A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A18 A19 A21 F01 F02 INF Ö

A02 – Neuronale Mechanismen der Kontextgeneralisierung

Nikolai Axmacher

Während Kontexte während des initialen Lernens häufig generalisieren, ist Extinktion stärker kontextabhängig. Im Projekt sollen die Mechanismen untersucht werden, die Distinktheit oder Generalisierung von Kontexten während Lernen und Extinktion verursachen. Stimulus-spezifische Kontextrepräsentationen werden durch multivariate Analysemethoden in simultanen EEG/fMRT-Messungen bei gesunden Probanden sowie in intrakraniellen EEG- und Einzelzellableitungen bei Epilepsiepatienten identifiziert. Dieser multimethodische Ansatz ist ideal geeignet, um eine Brücke zwischen tier- und humanexperimentellen Studien zum Extinktionslernen herzustellen.

Leitfragen des Projekts A02:

  • Wie werden beim Menschen spezifische Kontexte über mehrere Ebenen der Gehirnorganisation hinweg dargestellt?
  • Wie ändern sich die neuronalen Repräsentationen von Kontexten während des ursprünglichen Lernerwerbs und dem Extinktionslernen?
  • Ist die Generalisierbarkeit oder Unterscheidbarkeit von Kontextdarstellungen während des Lernerwerbs und des Extinktionslernens prädiktiv ob eine Erneuerung oder Extinktion eintreten wird?
  • Welche neuralen Mechanismen unterstützen diese Repräsentationsänderungen?


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Nikolai Axmacher

Projektleiter A02, A03, F02

Ruhr-Universität Bochum

Antoine Bouyeure

Postdoc A02

Ruhr-Universität Bochum

10 projektrelevante Publikationen

Bierbrauer A, Fellner M-C, Heinen R, Wolf OT, Axmacher N (2021) The memory trace of a stressful episode. Curr Biol 31:5204-5213.e8. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.09.044

Bouyeure A, Pacheco D, Fellner M-C, Jacob G, Kobelt M, Rose J, Axmacher N (2025) Distinct representational properties of cues and contexts shape fear learning and extinction. bioRxiv:2024.12.16.628638. https://doi.org/10.1101/2024.12.16.628638

Chen S, Tan Z, Xia W, Gomes CA, Zhang X, Zhou W, Liang S, Axmacher N, Wang L (2021) Theta oscillations synchronize human medial prefrontal cortex and amygdala during fear learning. Sci Adv 7. https://doi.org/10.1126/sciadv.abf4198

Costa M, Lozano-Soldevilla D, Gil-Nagel A, Toledano R, Oehrn CR, Kunz L, Yebra M, Mendez-Bertolo C, Stieglitz L, Sarnthein J, Axmacher N, Moratti S, Strange BA (2022) Aversive memory formation in humans involves an amygdala-hippocampus phase code. Nat Commun 13:6403. https://doi.org/10.1038/s41467-022-33828-2

Kobelt M, Waldhauser GT, Rupietta A, Heinen R, Rau EMB, Kessler H, Axmacher N (2024) The memory trace of an intrusive trauma-analog episode. Curr Biol 34:1657-1669.e5. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.03.005

Kunz L, Wang L, Lachner-Piza D, Zhang H, Brandt A, Dümpelmann M, Reinacher PC, Coenen VA, Chen D, Wang WX, Zhou W, Liang S, Grewe P, Bien CG, Bierbrauer A, Navarro Schröder T, Schulze-Bonhage A, Axmacher N (2019) Hippocampal theta phases organize the reactivation of large-scale electrophysiological representations during goal-directed navigation. Sci Adv 5:eaav8192. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav8192

Pacheco Estefan D, Zucca R, Arsiwalla X, Principe A, Zhang H, Rocamora R, Axmacher N, Verschure PFMJ (2021) Volitional learning promotes theta phase coding in the human hippocampus. Proc Natl Acad Sci U S A 118(10): e2021238118. https://doi.org/10.1073/pnas.2021238118

Pacheco, Estefan D, Bouyeure, A, Jacobs G, Fellner MC, Lehongre K, Lambrecq V, Frazzini V, Navarro V, Güntürkün O, Shen L, Yang J, Han B, Chen Q, Axmacher N (2025) Representational dynamics during extinction of fear memories in the human brain. Nature human behaviour (accepted pending minor revisions) bioRxiv 2025.04.26.650560 https://doi.org/10.1101/2025.04.26.650560

Pfaffenrot V, Bouyeure A, Gomes CA, Kashyap S, Axmacher N, Norris DG (2024) Characterizing BOLD activation patterns in the human hippocampus with laminar fMRI. bioRxiv:2024.07.04.602065. https://doi.org/10.1101/2024.07.04.602065

Rau EMB, Fellner M-C, Heinen R, Zhang H, Yin Q, Vahidi P, Kobelt M, Asano E, Kim-McManus O, Sattar S, Lin JJ, Auguste KI, Chang EF, King-Stephens D, Weber PB, Laxer KD, Knight RT, Johnson EL, Ofen N, Axmacher N (2025) Reinstatement and transformation of memory traces for recognition. Sci Adv 11:eadp9336. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp9336