Aufmerksamkeitsverschiebung innerhalb oder zwischen Merkmalsdimensionen: Zeitliche neuronale Dynamiken im frühen menschlichen visuellen Kortex

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias M. Müller
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317885770

Die Verschiebung von Aufmerksamkeit innerhalb einer Merkmalsdimension oder zwischen Merkmalsdimensionen ist ein grundlegender Mechanismus bei visuellen Suchaufgaben. Bis heute ist praktisch nichts über die genauen zeitlichen neuronalen Dynamiken dieser Verschiebungsprozesse bekannt. Während der hauptsächlich durch behaviorale pop-out Effekte belegte Dimensional Weighting Account eine längere Verschiebungsdauer zwischen Merkmalsdimensionen im Vergleich zu innerhalb einer Merkmalsdimension postuliert, zeigen intrakraniale Studien im Affengehirn eine top-down modulierte umgekehrte Progression der neuronalen Aktivierung. Dabei erhöhen Zellen in höher gelegenen visuellen Arealen ihre Feuerrate früher (z.B. in V4) als in früher gelegenen Arealen (z.B. V1/V2). Das Feature similarity gain Modell macht keine genauen Aussagen bzgl. solcher Verschiebungsprozesse. Wir konnten demonstrieren, dass die Präsentation flickender Stimuli, die das Steady state visuell evozierte Potential (SSVEP) hervorrufen, eine hervorragende Möglichkeit bietet, diese zeitlichen Prozesse in frühen visuellen Verarbeitungszentren zu untersuchen. Zur genaueren Untersuchung dieser zeitlichen neuronalen Dynamiken planen wir, unseren Probanden flickernde merkmalskonjungierte Stimuli zu präsentieren die sich z.B. aus Farbe und Orientierung zusammensetzen wobei die Probanden ihre Aufmerksamkeit entweder innerhalb (z.B. von Farbe zu Farbe) oder zwischen Merkmalsdimensionen verschieben müssen (z.B. von Farbe zu Orientierung). Die Analyse des zeitlichen Verlaufs der SSVEP Amplituden nach der Präsentation eines Cues erlaubt uns eine zeitlich höchstauflösende Beschreibung der neuronalen Dynamiken in frühen visuellen Arealen. Wichtig ist es dabei eine genauere Information über die kortikalen Aktivierungsmuster der flickernden Stimuli zu erhalten. Ist die Erhöhung der SSVEP Amplitude gekoppelt mit einer spezifischen Aktivierungserhöhung in denjenigen Arealen, die eine hohe Affinität zu dem jeweiligen Merkmal haben? Zur Untersuchung dieser Frage planen wir kombinierte fMRT-EEG Studien im 3 Tesla Scanner, wobei das retinotope Mapping im 7 Tesla Scanner durchgeführt wird, um eine möglichst detaillierte, individuelle Kartierung früher visueller Areale und deren Aktivierung bei Farb- oder Orienteringsstimuli zu erhalten. Bis heute wissen wir sehr wenig über die kortikalen Aktivierungsmuster flickernder Stimuli die sich aus verschiedenen Merkmalen zusammensetzen. Das hier vorgeschlagenen Projekt legt die Grundlage für die Formulierung präziser Hypothesen bezüglich neuronaler Verschiebungsprozesse im Merkmalsraum, und gestattet es diese mithilfe der SSVEP Amplitudenverläufe zu testen. Am Ende des Projektes erwarten wir neue multi-methodal (behavioral, elektrokortical, bildgebungsbasiert) belegte Erkenntnisse über grundlegende neuronale Dynamiken der Aufmerksamkeitsverschiebung in frühen visuellen Arealen gewonnen zu haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Keil