Neural competition for processing resources in visual cortex with emotional distractors

• Applicant: Professor Dr. Matthias M. Müller
• Subject Area: General, Cognitive and Mathematical Psychology ; Human Cognitive and Systems Neuroscience
• Term: from 2012 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 223117258

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Zielsetzung des Forschungsprojektes war es, die neuronalen Dynamiken des Wettbewerbs um Verarbeitungsressourcen in der frühen visuellen Stimulusverarbeitung zu untersuchen. Wir entwickelten neu experimentelle Paradigmen, zur weiteren Aufdeckung neuronaler zeitlicher Prozesse bei diesem Wettbewerb. Die Darbietung flackernder Stimuli (frequency-tagging) erlaubt mehrere Stimuli gleichzeitig mit unterschiedlichen Frequenzen darzubieten und im EEG das entsprechende Steady state evozierte Potential (SSVEP) zu messen und im Frequenzraum zu analysieren. Wir konnten eindeutig zeigen, dass emotionale komplexe IAPS Bilder und Gesichter Aufmerksamkeitsressourcen auf sich ziehen und somit den Wettbewerb um diese Ressourcen für sich entscheiden können. Die Latenz des Ablenkungseffektes von einer Vordergrundaufgabe macht eine direkte Steuerung dieser Verschiebung über die Amygdala (low-road) unwahrscheinlich, da diese Ablenkung immer der emotionalen „cueextraction“ folgte. Diese Interpretation wurde auch dahingehend unterstützt, dass niedrigfrequente Bildanteile keinen Ablenkungseffekt produzierten. Mithilfe einer von uns neu entwickelten Stimulationstechnik, Bilder in einer rapid serial visual presentation (RSVP) darzubieten, konnten wir die kritische Zeit erheben, die das Gehirn braucht, um diesen „emotional cue“ zu extrahieren. Die minimale Darbietungszeit ist ziemlich genau identisch mit der Latenz der early posterior negativity (EPN), die als früheste Komponente dieses Prozesses gesehen werden kann. In einer Reihe von Experimenten konnten wir zeigen, dass die N1 noch über low-level Merkmale moduliert werden kann. Zusammenfassend hat dieses Projekt signifikant neue Erkenntnisse über den Wettbewerb um frühe visuelle Verarbeitungsressourcen bei emotionaler Distraktion gefunden. Die von uns entwickelten experimentellen Paradigmen haben schon Eingang in weiten Bereichen dieses Forschungsbereiches gefunden und demonstrierten damit ihr Potential über diesen innovativen Weg, wichtige neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Publications

• Snake fearfulness is associated with sustained competitive biases to visual snake features: Hypervigilance without avoidance. Psychiatry Research, (2014), 219, 329-335
  McGinnis Deweese, M., Bradley, M.M., Lang, P.J., Andersen, S.K., Müller, M.M., Keil, A.
  
• Affective facilitation of early visual cortex during rapid picture presentation at 6 and 15 Hz. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2015, 10, 1623-1633
  Bekhtereva, V., Müller, M.M.
  
• Attentional bias to affective faces and complex IAPS images in early visual cortex follows emotional cue extraction. Neuroimage, 2015, 112, 254-266
  Bekhtereva, V, Craddock, M., Müller, M.M.
  
• Extent and time course of competition in visual cortex between emotionally arousing distractors and a concurrent task. European Journal of Neuroscience, 2016, 43, 961-970
  McGinnis Deweese, Müller, M.M., Keil, A.
  
• Involuntary attentional orienting in the absence of awareness speeds up early visual processing. Cortex, 2016, 74, 107-117
  Schettino, A., Rossi, V., Pourtois, G., Müller, M.M.
  
• Shedding light on emotional perception: Interactions of physical properties and semantic content. Neuroimage, 2016, 133, 341-353
  Schettino, A., Keil, A., Porcu, E., Müller, M.M.
  
• Bringing color to emotion: The influence of color on attentional bias to briefly presented emotional images. Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 2017, 17, 1028-1047
  Bekhtereva, V., Müller, M.M.
  
• Competition for attentional resources between low spatial frequency content of emotional images and a foreground task in early visual cortex. Psychophysiology, 2017, 54, 429-443
  Müller, M.M., Gundlach, C.
  
• The neural signature of extracting emotional content from rapid visual streams at multiple presentation rates: A cross‐ laboratory study. Psychophysiology, 2018, 55:e13222
  Bekhtereva, V., Pritschmann, R., Keil, A., Müller, M.M.
  
• Rapid extraction of emotion regularities from complex scenes in the human brain. Collabra: Psychology, 5(1): 20
  Schettino, A., Gundlach, C., Müller, M.M.