Active Audition Lab

Prof. Dr. Michael Pecka

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Gruppenleiter

Vertretungsprofessur Grothe

+49 89 2180-74340

PD Dr. Michael Pecka

Raum B03.024

peckalab.com

Michael Pecka in der GSN

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Unser Ziel ist es, die neuronalen Prozesse zu verstehen, die der sensorischen Wahrnehmung und Kognition während ethologischer Entscheidungsfindung zugrunde liegen (siehe Schema). Wir entwickeln und nutzen neuartige experimentelle Paradigmen und Methoden, um die neuronalen Netzwerke sowie deren Representationen, "brain states" und definierte Verhaltensweisen während uneingeschränkter Selbstbewegung zu identifizieren.

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Ein besseres Verständnis dafür, wie bestimmte Verhaltensweisen aus neuronalen Prozessen entstehen, ist eins der primären Ziele der Neurowissenschaften. Viele der derzeitigen Techniken erfordern jedoch minimalistische Versuchsbedingungen, was wiederum ihre ökologische/realistische Relevanz einschränkt. Im gegensatz dazu haben sich die Verhaltensweisen und die ihnen zugrunde liegenden neuronalen Prozesse an die ethologischen Anforderungen einer Spezies entwickelt und angepasst. Daher erfordert es die Untersuchung des Gehirns „in natürlicher Aktion”, d. h. während ethologisch relevanter Verhaltensweisen, um ein tiefgreifendes Verständnis der Gehirnfunktionen zu erlangen. "Active sensing", d. h. in unserm Fall eine unbeschränkte Eigenbewegung mit dem Ziel, Informationen über die daraus resultierenden Veränderungen der sensorischen Umwelt zu sammeln, stellt ein grundlegendes Element solcher natürlichen Verhaltensweisen dar (siehe Schema). Aus diesem Grund haben wir ein Verhaltensparadigma (mit dem Namen SIT – Sensory Island Task, Ferreiro, Amaro et al., 2020) entwickelt, um untersuchen zu können, wie das Gehirn sensorische Informationen von Interesse selektiv verarbeitet während der aktiven Erkundung der Umgebung. SIT eignet sich besonders für die Studie sensorischer Navigation und Entscheidungsfindung, ermöglicht aber auch die Untersuchung zahlreicher Aspekte des natürlichen Verhaltens während chronischer Hirnaufzeichnungen und neuronaler Modulationen.

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Kürzlich haben wir auch ein SIT-basiertes Paradigma für Humanstudien entwickelt (Ferreiro et al., 2022; Malzacher et al., 2025) und nutzen Virtual Reality Technologie, mobiles EEG und metakognitives Monitoring, um tiefere Einblicke in die neuronalen und kognitiven Mechanismen der menschlichen Wahrnehmung und Navigation während uneingeschränktem Verhalten zu gewinnen.

Veröffentlichungen

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Malzacher A, Hilbig T, Pecka M, Ferreiro DN. Visual nudging of navigation strategies improves frequency discrimination during auditory-guided locomotion (2025) Front Neurosci. 19:1535759. doi: 10.3389/fnins.2025.1535759.

Müller M., Hu H., Dietz M., Beiderbeck B., Ferreiro D.N., Pecka M., Temporal hyper-precision of brainstem neurons alters spatial sensitivity of binaural auditory processing with cochlear implants. (2023) Front Neurosci. 16:1021541. doi: 10.3389/fnins.2022.1021541.

Amaro D., Ferreiro D.N., Grothe B., Pecka M. Source identity shapes spatial preference in primary auditory cortex during active navigation (2021) Current Biology https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.06.025

Beiderbeck B., Myoga M.H., Müller N., Callan A.R., Friauf E., Grothe B., Pecka M.° Precisely timed inhibition facilitates action potential firing for spatial coding in the auditory brainstem (2018) Nature Communications 2;9(1):1771; Shared senior authorship; °Corresponding author

Pecka M, Han Y, Sader E, Mrsic-Flogel TD*. Experience-Dependent Specialization of Receptive Field Surround for Selective Coding of Natural Scenes (2014) Neuron. 84:457-469 *Shared corresponding authorship

Eine Liste sämtlicher Veröffentlichungen gibt es hier

Aktuelles:

4. Juli 2025

Tebrik ederim Gökçe!!!

Herzlichen Glückwunsch an Gökçe Dogu zum Abschluss ihrer Masterarbeit und zum Erwerb des GSN M.Sc.-Abschlusses!
Für ihre Masterarbeit mit dem Titel „Soziale Interaktionen mongolischer Wüstenrennmäuse bei einer Wahrnehmungs-Entscheidungsaufgabe” entwickelte sie eine soziale Version unseres SIT-Paradigmas, bei dem ein Tier („Experte”) die Aufgabe kennt und ein anderes („Neuling”) nicht. Damit kehrte Gökçe die übliche Frage, ob soziale Präsenz die Aufgabenleistung verbessert, um und fragte stattdessen, wie sich aufgabenbezogene Asymmetrien in der Erfahrung auf soziale Interaktionen und Hierarchien auswirken. Zu diesem Zweck entwickelte sie oder half bei der Entwicklung einer ausgeklügelten Pipeline zur Datenerfassung und -analyse, einschließlich Video-Tracking über SLEAP und DeepLabCut, überwachter Verhaltensklassifizierung über simBA und Ultraschall-Vokalisationanalyse mit USVSEG und USVCAM. Ihre auffälligste Beobachtung war das Auftreten eines koordinierten Verhaltens, das als „gemeinsames Futtersuchen“ bezeichnet wird und durch die Wissensasymmetrie verursacht wird, bei dem die naive Wüstenrennmaus (Neuling) während der Belohnungssuche fast ausnahmslos auf das erfahrene Tier (Experte) zuging und ihre Bewegungen mit diesem synchronisierte, begleitet von einem deutlichen Anstieg der Lautäußerungen, vor allem seitens des Neulings. Somit liefert ihre Dissertation solide Belege für die nuancierte und flexible Natur der sozialen Kognition von Wüstenrennmäusen und zeigt, wie aufgabenbezogenes Wissen und Umweltbedingungen soziale Interaktionen und Hierarchien prägen. Gökçe wird weiterhin das natürliche Sozialverhalten von Nagetieren untersuchen, da sie nun eine Promotion im Labor von Prof. Tobias Bonhoeffer am MPI für Biologische Intelligenz absolvieren wird. Wir sind überzeugt, dass sie dabei brillant abschneiden wird! Dennoch sind wir traurig, sie nach so langer Zeit in unserem Labor gehen zu lassen ... zumindest gibt es Hoffnung auf viele gemeinsame Kaffeepausen ;)
Alles Gute und ein großes Dankeschön!!!

24. April 2025

Neue Veröffentlichung zum visuellen Nudging während SITh

Herzlichen Glückwunsch an Leni und Dardo für die Federführung bei dieser Veröffentlichung! 10.3389/fnins.2025.1535759 Hier haben wir untersucht, wie Aufmerksamkeitsverschiebungen die multisensorische Integration während der Eigenbewegung beeinflussen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die Frequenzunterscheidungsschwellen durch die Einschränkung der visuellen Information verbessert haben, was darauf hindeutet, dass eine Verringerung der visuellen Interferenz die auditive Empfindlichkeit erhöhen kann. Dies steht im Einklang mit adaptiven Verhaltenstheorien, die besagen, dass Individuen ihre Wahrnehmungsstrategien dynamisch anpassen können, um die zuverlässigsten sensorischen Eingaben zu nutzen. Diese Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der multisensorischen Integration bei und unterstreichen die Flexibilität sensorischer Systeme in komplexen Umgebungen.