Rhythmische Aufmerksamkeitsprozesse für Exploration und Selektion

• Antragsteller: Professor Dr. Niko Busch
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389690186

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ist unsere Wahrnehmung ein kontinuierlicher Strom oder eine Reihe von Schnappschüssen wie bei einem Filmclip? Und ist anhaltende Aufmerksamkeit wie ein kontinuierliches Scheinwerferlicht oder wie ein blinkendes Stroboskop? In den letzten 15 Jahren haben sich die Neurowissenschaften und die kognitive Psychologie mit der Idee der "Wahrnehmungsmomente" beschäftigt, bei denen unsere Wahrnehmung und unsere Aufmerksamkeit zwischen günstigen und weniger günstigen Momenten oszillieren. Drei wichtige Fragen waren jedoch noch nicht geklärt. (1) Welche Mechanismen erklären diese rhythmischen Schwankungen in unserer Wahrnehmung/Aufmerksamkeit? Fluktuiert die Präzision unserer Wahrnehmung? Oder ändern sich unsere Reaktionsstrategien? (2) Welche funktionelle Verbindung besteht zwischen Verhaltensrhythmen und neuronalen Rhythmen, und (3) gibt es eine kausale Verbindung zwischen beiden? Unser deutsch-französisches ANR-DFG-Projekt, das im aktuellen wissenschaftlichen Kontext von großer Bedeutung ist, hat versucht, diese drei Fragen dank eines multimodalen Ansatzes zu beantworten, der auf den Neurowissenschaften und der kognitiven Psychologie beruht und eine Kombination aus Psychophysik, EEG und Hirnstimulation verwendet. Zusammenfassend haben wir eine funktionelle Dissoziation zwischen zwei unterschiedlichen Rhythmen festgestellt. Insbesondere erkundet die Aufmerksamkeit die Umgebung rhythmisch mit einer Theta-Frequenz und wechselt alle ∼200 ms von einem Reiz zum nächsten. Ist die Aufmerksamkeit auf eine Position fokussiert, tastet sie rhythmisch Informationen mit einer Alpha-Frequenz ab und bevorzugt alle ∼100 ms die Wahrnehmungsverarbeitung. Dieses tiefere Verständnis der räumlich-zeitlichen Dynamik der visuellen Aufmerksamkeit ist wesentlich für das Verständnis der zeitlichen Limitationen der menschlichen Leistung bei anspruchsvollen visuellen Aufgaben, die von Sicherheitskontrollen bis zur Online-Bildung reichen, und für die Verbesserung der menschlichen Leistung in diesen Bereichen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Alpha-band sensory entrainment alters the duration of temporal windows in visual perception. Scientific Reports, 8(1).
  Ronconi, Luca; Busch, Niko A. & Melcher, David
  
• Attention explores space periodically at the theta frequency. Journal of Vision, 19(5), 22.
  Senoussi, Mehdi; Moreland, James C.; Busch, Niko A. & Dugué, Laura
  
• Neural oscillations, excitability and perceptual decisions. Journal of Vision, 19(10), 5c.
  Busch, Niko
  
• Perceptual rhythms are driven by oscillations in visual precision. Journal of Vision, 20(11), 1164.
  Michel, René; Dugué, Laura & Busch, Niko A.
  
• Spontaneous Brain Oscillations and Perceptual Decision-Making. Trends in Cognitive Sciences, 24(8), 639-653.
  Samaha, Jason; Iemi, Luca; Haegens, Saskia & Busch, Niko A.
  
• Testing the effect of tACS over parietal cortex in modulating endogenous alpha rhythm and temporal integration windows in visual perception. European Journal of Neuroscience, 55(11-12), 3438-3450.
  Ronconi, Luca; Melcher, David; Junghöfer, Markus; Wolters, Carsten H. & Busch, Niko A.
  
• Distinct contributions of alpha and theta rhythms to perceptual and attentional sampling. European Journal of Neuroscience, 55(11-12), 3025-3039.
  Michel, René; Dugué, Laura & Busch, Niko A.
  
• Rhythmic sampling revisited: Experimental paradigms and neural mechanisms. European Journal of Neuroscience, 55(11-12), 3010-3024.
  Kienitz, Ricardo; Schmid, Michael C. & Dugué, Laura
  
• Theta rhythmic attentional enhancement of alpha rhythmic perceptual sampling. Talk at the Conference of Experimental Psychologists (TeaP), Ulm, Germany. (2021)
  Michel, R., Dugué, L. & Busch, N. A.
  
• Rhythms in cognition: The evidence revisited. European Journal of Neuroscience, 55(11-12), 2991-3009.
  Keitel, Christian; Ruzzoli, Manuela; Dugué, Laura; Busch, Niko A. & Benwell, Christopher S. Y.
  
• The impact of analytic choices in dense sampling analysis pipelines. Poster at the Conference of Experimental Psychologists (TeaP), Cologne, Germany. (2022)
  Michel, R., Balestrieri, E. & Busch, N. A.
  
• The impact of analytic choices on detectability of behavioral oscillations in dense sampling studies. Poster at the annual meeting of Vision Sciences Society (VSS), St. Pete Beach, Florida, USA. (2022)
  Michel, R., Balestrieri, E., Recht, R., Dugué, L. & Busch, N. A.
  
• α Phase-Amplitude Tradeoffs Predict Visual Perception. eneuro, 9(1), ENEURO.0244-21.2022.
  Fakche, Camille; VanRullen, Rufin; Marque, Philippe & Dugué, Laura