"Reentrant processing" und visuelles Bewusstsein: neuronale und perzeptuelle Mechanismen

• Applicant: Professor Dr. Niko Busch
• Subject Area: General, Cognitive and Mathematical Psychology
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 208088301

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Dieses Projekt untersuchte neuronale und kognitive Mechanismen bewusster und unbewusster Wahrnehmung, insbesondere dem Sehens. Der Hauptteil des Projektes untersuchte das Zusammenspiel früher und später visueller Verarbeitungsstufen (Feedforward Verarbeitung und Reentrant Processing) und deren Bedeutung für die bewusste Wahrnehmung. Die eigentlich Funktion des Reentrant Processing wurde zuvor als ein „Hypothesentesten“ beschrieben, bei dem höhere Verarbeitungsstufen perzeptuelle Hypothesen erstellen und diese Repräsentationen mit der aktuellen Evidenz in frühen Verarbeitungsstufen abgleichen. Um dieses späte Reentrant Processing zu unterbrechen, setzten wir Object Substitution Masking ein, von der behauptet wurde, sie würde frühe Feedforward Verarbeitung intakt lassen und selektiv spätes Reentrant Processing unterbrechen. In unseren Studien konnten wir bestätigen, dass Object Substitution Masking visuelle Wahrnehmung stört. Der zentrale Befund ist, dass trotz dieser Störung korrekte Verhaltensantworten auf die maskierten Reize möglich sind, vorausgesetzt dass die Antworten schnell genug initiiert werden. Diese schnellen Antworten können also dem Effekt der Maskierung „entkommen“. Mit diesem Befund konnten wir das ungefähre Zeitfenster kennzeichnen (ca. 200 ms), in dem vorwiegend Feedforward Verarbeitung stattfindet. Überraschenderweise scheint die Verarbeitung während dieses Zeitfensters zumindest potenziell bereits ausreichend für eine bewusste visuelle Wahrnehmung zu sein. Auch in einer anderen Sinnesmodalität, dem Geschmackssinn, konnten wir durch multivariate Klassifikationsanalyse zeigen, dass in diesem frühen Zeitfenster bereits der subjektive Wahrnehmungseindruck repräsentiert ist. Weiterhin konnten wir zeigen, dass selbst unterschwellige visuelle Stimuli, die aufgrund ihres niedrigen Kontrastes weitgehend unsichtbar sind, vom visuellen System durchaus registriert, dann aber aktiv unterdrückt werden. Auch hier vermuten wir, dass eine perzeptuelle Hypothese gebildet und angewendet wird, nämlich dass dieser Input wahrscheinlich ein Rauschsignal darstellt, das nicht verstärkt sondern inhibiert werden muss. Insgesamt zeigt dieses Projekt, dass visuelle Wahrnehmung (und vermutlich auch Wahrnehmung in anderen Sinnen) ein hoch dynamischer Prozess ist, bei dem aber bereits frühe Verarbeitungsstufen zu einer bewussten Wahrnehmung beitragen.

Publications

• (2014). Decreased visual detection during subliminal stimulation. J Vis, 14(12)
  Bareither, I., Villringer, A., and Busch, N. A.
  
• (2014). Invisible visual stimuli elicit increases in alpha-band power. J Neurophysiol, 112(5):1082–1090
  Bareither, I., Chaumon, M., Bernasconi, F., Villringer, A., and Busch, N. A.
  
• (2014). The fastest saccadic responses escape visual masking. PLoS One, 9(2):e87418
  Crouzet, S. M., Overgaard, M., and Busch, N. A.
  
• (2015). Taste quality decoding parallels taste sensations. Curr Biol, 25(7):890–896
  Crouzet, S. M., Busch, N. A., and Ohla, K.
  
• Early visual processing allows for selective behavior, shifts of attention, and conscious visual experience in spite of masking. Consciousness and Cognition, Volume 54, September 2017, Pages 89-100
  Crouzet, S. M., Kovalenko, L. Y., del Pin, S., Overgaard, M., and Busch, N. A.