The Neuroplasticity of Action Emulation: Predictive Internal Models and Brain Oscillations in Motor Expertise

Motorische Expertise ermöglicht präzise, vorausschauende Handlungskontrolle – doch die zugrundeliegenden neuroplastischen Mechanismen sind bislang nur unvollständig verstanden. Diese Dissertation untersuchte Handlungsemulation, die interne Modellierung von Handlungsergebnissen, als zentralen Prozess im expertenspezifischen sensomotorischen Verhalten. Mithilfe von EEG, einer kontinuierlichen Verfolgungsaufgabe und gezielter Neuromodulation durch repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) wurden in drei Studien die oszillatorischen Dynamiken der neurophysiologischen Prozesse während Emulation, deren Modulation durch expertisespezifische Plastizität sowie deren kausaler Beitrag zur Leistung analysiert.
Über drei Konzeptualisierungen von Emulation hinweg, motorische Imagination, Feedback-Okklusion und Trajektorie-orhersagbarkeit, zeigte sich Emulation in Modulationen der Theta-, Alpha- und Beta-Band-Aktivität, verteilt über frontale, cinguläre und sensomotorischassoziative Regionen. Motorik-Experten zeigten charakteristische Muster oszillatorischer Aktivität, die eine Wandlung von gedächtnis- zu mehr sensorisch-dominierter Verarbeitung nahe legen, sowie überwiegend überlegene Leistung, insbesondere unter Bedingungen mit erhöhtem Prädiktionsbedarf. Die Störung der Aktivität eines parietalen Knotenpunktes (superiore parietal lobule, SPL) via rTMS veränderte neuronale Aktivität ohne Leistungsbeeinträchtigung, was auf robuste, verteilte Kompensationsmechanismen hinweist.
Die Befunde deuten darauf hin, dass motorische Expertise auf oszillatorischer Netzwerkplastizität basiert, die flexible Feedforward-Kontrolle ermöglicht. Handlungsemulation erwies sich als produktives Rahmenkonzept zur Untersuchung der neuronalen Implementierung prädiktiver interner Modelle und liefert neue Einblicke in die adaptive Organisation des Gehirns bei zielgerichteter Bewegungsausführung.