Neuronale Mechanismen räumlicher und merkmalsbasierter Aufmerksamkeit und deren Interaktion

• Applicant: Professor Dr. Matthias M. Müller
• Subject Area: General, Cognitive and Mathematical Psychology
• Term: from 2012 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 214486932

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Ziel der Studien war es, grundlegende neuronale Interaktionen bei frühen visuell perzeptuellen Prozessen im menschlichen Gehirn auf der Grundlage des biased competition und feature similarity gain Modells zu untersuchen. Dabei standen drei elementare Fragestellungen im Vordergrund: (1) Wettbewerb um Verarbeitungsressourcen zwischen der rechten und linken Gehirnhälfte. (2) Zentrale neuronale Wettbewerbsmechanismen bei merkmalsbasierter Aufmerksamkeit. (3) Die Rolle von merkmalsbasierter Aufmerksamkeit bei der Verarbeitung von Objekten. In einer Reihe von umfangreichen EEG-Experimenten boten wir die Stimuli flackernd dar, um damit das sogenannte steady state visuell evozierte Potential (SSVEP) zu gewinnen was uns erlaubt viele Stimuli gleichzeitig darzubieten und im EEG die Verteilung von Aufmerksamkeitsressourcen auf die jeweiligen Stimuli zu messen. Unsere Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass jede Gehirnhälfte über quasi unabhängige Verarbeitungsressourcen verfügt, was uns erlaubt mehrere Orte/Objekte ohne Probleme zu beachten, wenn diese im linken und rechten visuellen Halbfeld dargeboten werden. Darüberhinaus konnten wir zeigen, dass der Lichtkegel der Aufmerksamkeit, auch dann wenn er geteilt ist, einer „Mexican Hat“ Struktur entspricht der aber nicht über die Grenzen des vertikalen Meridians „schwappen“ kann. Damit haben wir auf der einen Seite Vorhersagen des Modells der competitive content maps mit unseren Ergebnissen bestätigt, und auf der anderen Seite signifikant erweitert. Merkmalsbasierte Aufmerksamkeit war in unserem Experiment obligatorisch und ist auch dann leitend gewesen, wenn diese mit der Aufgabe im Konflikt stand. Ein weiteres wichtiges Ergebnis sind unsere Befunde zur globalen Unterdrückung eines zu ignorierenden Merkmals. Nach unseren Studien geschieht dies nur dann, wenn auch am nichtbeachteten Ort ein räumlicher Wettbewerb um Verarbeitungsressourcen stattfindet. Wichtige neue Erkenntnisse lieferten unsere Ergebnisse zur Interaktion von objekt- und merkmalsbasierter Aufmerksamkeit. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass die Beachtung eines bestimmten Merkmals eines Objektes welches Verhaltensrelevant ist, einen Verarbeitungsvorteil im Sinne eines sensory gains bekommt. Zum ersten Mal konnten wir zeigen, dass Objektverarbeitung unterschiedliche zeitversetzte Phasen durchläuft. Zu einem frühen Zeitpunkt werden offensichtlich alle Merkmale integriert, dies dient sicherlich der Objekterkennung. Erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt die selektive Anhebung des zu beachteten, gefolgt von der Suppression des zu ignorierenden Merkmals.

Publications

• (2019) Time matters: Feature-specific prioritization follows feature integration in visual object processing. NeuroImage 196 81–93
  Brummerloh, Berit; Müller, Matthias M.
  
• Global facilitation of attended features is obligatory and restricts divided attention. The Journal of Neuroscience, 2013, 33, 18200-18207
  Andersen, S.K., Hillyard S.A., Müller, M.M.
  
• Competitive interactions of attentional resources in early visual cortex within or between visual hemifields during sustained visual spatial attention: Evidence for the different hemifield advantage. Journal of Cognitive Neuroscience, 2014, 26, 938-954
  Walter, S., Quigley, C., Müller, M.M.
  
• Attentional selection of feature-conjunctions is accomplished by parallel and independent selection of single features. The Journal of Neuroscience, 2015, 35, 9912-9919
  Andersen, S.K., Müller, M.M., Hillyard, S.A.
  
• Driving steady-state visual evoked potentials at arbitrary frequencies using temporal interpolation of stimulus presentation. BMC Neuroscience, 2015, 16:95
  Andersen, S.K., Müller, M.M.
  
• Sustained splits of spatial attention within versus across visual hemifields produce distinct spatial gain profiles. Journal of Cognitive Neuroscience, 2016, 28, 111-125
  Walter, S., Keitel, C., Müller, M.M.
  
• Global enhancement but local suppression in feature based attention. Journal of Cognitive Neuroscience, 2017, 29, 619-627
  Forschack, N., Andersen, S.K., Müller, M.M.
  
• It takes two to tango: Suppression of task-irrelevant features requires (spatial) competition. Neuroimage, 2018, 172, 485-492
  Müller, M.M. Gundlach, C., Forschack, N. Brummerloh, B.
  
• Attentional facilitation of object constituent features underlies competitive interactions and is not spread automatically. Journal of Cognitive Neuroscience, 2019, 31, 278-287
  Brummerloh, B., Gundlach, C., Müller, M.M.