Motor and perceptual selection during grasping
Final Report Abstract
Das vorliegende Projekt untersuchte den Zusammenhang zwischen zielgerichteten Bewegungen, insbesondere Blick-, Zeige- und Greifbewegungen, auf Aufmerksamkeit und Gedächtnis. Wir sind mit einer überwältigenden Menge an visuellen Reizen konfrontiert, weit mehr, als wir gleichzeitig verarbeiten können. Um zielgerichtetes Verhalten zu gewährleisten, müssen wir diese Informationsflut gezielt filtern, um die aktuell relevantesten Aspekte zu extrahieren. Dieser Prozess wird als visuelle Aufmerksamkeit bezeichnet. Das Ergebnis ist eine verbesserte Wahrnehmung der fokussierten Reize, meist auf Kosten der Information, die sich nicht im Fokus der Aufmerksamkeit befinden. Wohin Aufmerksamkeit gerichtet wird, hängt entscheidend von den geplanten motorischen Handlungen ab. In einer ersten Studie konnten wir zeigen, in welcher Weise im Greifraum positionierte Hindernisse die Trajektorien und Greifpunkte der Hand systematisch verändern. In den nachfolgenden Studien stand vor allem die Auswirkung von Handlungsplanung auf Aufmerksamkeits- und Gedächtnisprozesse im Vordergrund. Experimentell können Aufmerksamkeitseffekte mittels Diskriminationsaufgaben gemessen werden, in denen kurzzeitig ein Testreiz präsentiert wird, den die Versuchsteilnehmer identifizieren müssen. Eine höhere Diskriminationsleistung spricht für eine erhöhte Aufmerksamkeitszuwendung. Um eine solide methodische Grundlage für die Untersuchung der visuellen Aufmerksamkeit zu schaffen, vergleicht eine zweite Studie verschiedene Diskriminierungsreize, die häufig in der Aufmerksamkeitsforschung verwendet werden. Aufgrund der Behauptung, dass Aufmerksamkeit nur auf Orte gerichtet werden kann, die mit sakkadischen Augenbewegungen erreichbar sind, wurden Beobachter gebeten, ihre Aufmerksamkeit an Orte zu lenken, die für sie zwar sichtbar, aber mit den Augen nicht erreichbar waren. Im Widerspruch zu früheren Untersuchungen und Theorien zeigte sich, dass Aufmerksamkeit ohne Einschränkung auf Orte verlagert werden kann, zu denen keine Blickbewegung ausgeführt werden kann. Basierend auf früheren Berichten, dass sowohl Blick- als auch Zeigebewegungen visuelle Aufmerksamkeit auf ihre motorische Ziele lenken, versuchte eine weitere Studie die seit langem bestehende Debatte darüber zu lösen, ob Augen- und Handbewegungsziele durch einen einzigen Aufmerksamkeitsmechanismus oder durch unabhängige, effektorspezifische Systeme ausgewählt werden. Die simultane Messung visueller Aufmerksamkeit an den Motorzielen von gleichzeitig ausgeführten Blick- und Zeigebewegungen ergab, dass Aufmerksamkeit parallel auf beide Ziele gelenkt wurde, was zeigt , dass unabhängige Aufmerksamkeitsmechanismen Augen- und Handbewegungsziele auswählen. Um erfolgreich mit unserer Umgebung zu interagieren, müssen wir nicht nur Aufmerksamkeit auf die relevantesten Elemente der Szene lenken, sondern gleichzeitig unsere Gedächtnisinhalte überwachen, da diese Verhaltensrelevanz haben können. In Übereinstimmung mit der Beobachtung, dass sowohl Auge- als auch Handbewegungen die visuelle Aufmerksamkeit auf ihre motorischen Ziele lenken, berichteten verschiedene Studien über selektiv verbessertes visuelles Arbeitsgedächtnis bei Augen- und Handbewegungszielen. In einer weiteren Studie wurde die Annahme von effektorspezifischen Auswahlmechanismen im Kontext des Arbeitsgedächtnisses untersucht. Hierbei haben wir angenommen, dass Augen- und Handbewegungen unabhängig das Arbeitsgedächtnis beeinflussen könnten. Die Beobachter merkten sich mehrere Positionen und führten während des Aufrechterhaltens Augen- und Handbewegungen durch. Wir stellten fest, dass die Gedächtnisleistung hierdurch an beiden motorischen Zielen verbessert wurde, ohne dass es zu einem Kompromiss zwischen den beiden motorischen Zielen kam. Dies deutet darauf hin, dass die beiden Effektor-Systeme unsere Gedächtnisleistung unabhängig voneinander verbessern.
Publications
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(2016). Oculomotor selection underlies feature retention in visual working memory. Journal of Neurophysiology, 115(2), 1071-1076
Hanning, N. M., Jonikaitis, D., Deubel, H., & Szinte, M.
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(2017). The influence of obstacles on grasp planning. Experimental Brain Res. 236: 2639
Garzorz, I.T., Knorr, A.G., Gilster, R., & Deubel, H.
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(2018). Independent effects of eye and hand movements on visual working memory. Frontiers in Systems Neuroscience, 12 (37), 1-5
Hanning, N. M., & Deubel, H.
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(2018). Independent selection of eye and hand targets suggests effector-specific attentional mechanisms. Scientific Reports, 8(1)
Hanning, N. M., Aagten-Murphy, D., & Deubel, H.
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(2018). Measuring presaccadic attention without distorting it: A novel dynamic noise paradigm to investigate visuospatial attention. Journal of Vision, 18(10), 893-893
Hanning, N., & Deubel, H.
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(2019). Visual attention is not limited to the oculomotor range. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA
Hanning, N.H., Szinte, M., & Deubel, H.
