Beeinflussen spontane neuronale Oszillationen die Genauigkeit, Wahrnehmungstendenz oder Entscheidungstendenz der visuellen Wahrnehmung?

• Antragsteller: Professor Dr. Niko Busch
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397060357

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt sollen die Mechanismen geklärt werden, durch die spontane Hirnrhythmen, insbesondere die mittels EEG gemessenen Alpha-Oszillationen, mit der visuellen Wahrnehmung und der Aufgabenleistung interagieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Stärke der spontan ablaufenden Alpha-Oszillationen zum Zeitpunkt der Reizpräsentation mit der korrekten Erkennung von Reizen nahe der Schwelle korreliert. Die herkömmliche Interpretation dieses Ergebnisses ist, dass Alpha-Oszillationen und damit die neuronale Erregbarkeit die Genauigkeit der visuellen Wahrnehmung, d. h. die Fähigkeit, zwischen Signal und Rauschen zu unterscheiden, modulieren. Neuere Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Alpha-Oszillationen die Verzerrung der Wahrnehmungsentscheidungen des Beobachters beeinflussen können. Die empirische Grundlage für diese weitreichende Neuinterpretation der funktionellen Rolle spontaner Hirnaktivität muss noch untermauert werden. Darüber hinaus kann eine Verzerrung bei der Messung der Signalerkennung zwei sehr unterschiedliche Ursachen haben: eine Wahrnehmungsverzerrung, die das subjektive Erscheinungsbild von Signal und Rauschen beeinflusst, oder eine Entscheidungsverzerrung, die die strategische Präferenz für eine Antwortoption beeinflusst. Frühere Studien waren nicht in der Lage, zwischen diesen beiden Alternativen zu unterscheiden. In der experimentellen Arbeit wurden Psychophysik, computergestützte Modellierung und die Analyse von EEG-Aufzeichnungen beim Menschen eingesetzt, um die Auswirkungen der Alpha-Power vor dem Stimulus auf die Verhaltensleistung zu testen. Unsere Ergebnisse bestätigen die Ansicht, dass die laufende Regulierung von Erregung und Wachsein wahrscheinlich fluktuierende Alphawellenmuster beinhaltet, die eng mit der neuronalen Erregbarkeit verbunden sind. Darüber hinaus bestätigten wir, dass der spezifische Effekt der anhaltenden Erregbarkeitsschwankungen als eine Verschiebung der Wahrnehmungsverzerrung beschrieben werden kann, die einer subtilen Veränderung des subjektiven Erscheinungsbildes der visuellen Umgebung entspricht. Die Ergebnisse dieser Forschung erweitern das derzeitige Verständnis darüber, wie die elektrischen Hintergrundrhythmen des Gehirns auf natürliche Weise die Vigilanz und die visuelle Funktion modulieren können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Moment-to-Moment Fluctuations in Neuronal Excitability Bias Subjective Perception Rather than Strategic Decision-Making. eneuro, 5(3), ENEURO.0430-17.2018.
  Iemi, Luca & Busch, Niko A.
  
• Multiple mechanisms link prestimulus neural oscillations to sensory responses. eLife, 8.
  Iemi, Luca; Busch, Niko A.; Laudini, Annamaria; Haegens, Saskia; Samaha, Jason; Villringer, Arno & Nikulin, Vadim V.
  
• Neural oscillations, excitability and perceptual decisions. Talk at the annual meeting of Vision Sciences Society (VSS), St. Pete Beach, Florida, USA. Within the symposium “Rhythms of the brain, rhythms of perception” co-organized by Ben Hamed S., Busch N.A. & Fiebelkorn I.
  Busch, N.A.
  
• Single trial prestimulus oscillations predict perception of the sound-induced flash illusion. Scientific Reports, 9(1).
  Kaiser, Mathis; Senkowski, Daniel; Busch, Niko A.; Balz, Johanna & Keil, Julian
  
• Spontaneous Brain Oscillations and Perceptual Decision-Making. Trends in Cognitive Sciences, 24(8), 639-653.
  Samaha, Jason; Iemi, Luca; Haegens, Saskia & Busch, Niko A.
  
• Oscillatory Correlates of Intentional Forgetting: The Role of Theta and Alpha Power in Item-Method Directed Forgetting. eneuro, 8(5), ENEURO.0022-21.2021.
  Scholz, Sebastian; Dutke, Stephan & Busch, Niko A.
  
• Respiration aligns perception with neural excitability. eLife, 10.
  Kluger, Daniel S.; Balestrieri, Elio; Busch, Niko A. & Gross, Joachim
  
• Alpha-band lateralization and microsaccades elicited by exogenous cues do not track attentional orienting. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Balestrieri, Elio; Michel, René & Busch, Niko A.
  
• Early neural potentiation to centrally and peripherally presented fear‐conditioned faces. Psychophysiology, 60(4).
  Bruchmann, Maximilian; Fahnemann, Kristin; Schindler, Sebastian; Busch, Niko A. & Straube, Thomas
  
• Effects of task load, spatial attention, and trait anxiety on neuronal responses to fearful and neutral faces. Psychophysiology, 59(11).
  Schindler, Sebastian; Richter, Theresa Sofie; Bruchmann, Maximilian; Busch, Niko A. & Straube, Thomas
  
• Rhythms in Cognition: Revisiting the Evidence. Symposium organized at the International Conference of Cognitive Neuroscience, Helsinki, Finland
  Ruzzoli, M.; Keitel, C.; Busch, N.; Benwell, C. & Dugué, L.
  
• Spontaneous Alpha-Band Oscillations Bias Subjective Contrast Perception. The Journal of Neuroscience, 42(25), 5058-5069.
  Balestrieri, Elio & Busch, Niko A.
  
• Contralateral delay activity and alpha lateralization reflect retinotopic and screen-centered reference frames in visual memory. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Mössing, Wanja A.; Schroeder, Svea C. Y.; Biel, Anna Lena & Busch, Niko A.
  
• Contralateral delay activity, but not alpha lateralization, indexes prioritization of information for working memory storage. Attention, Perception, & Psychophysics, 85(3), 718-733.
  Schroeder, Svea C. Y.; Aagten-Murphy, David & Busch, Niko A.
  
• Fearful faces straight ahead or in the periphery: Early neuronal responses independently of trait anxiety.. Emotion, 23(6), 1687-1701.
  Schindler, Sebastian; Meyer, Swenna; Bruchmann, Maximilian; Busch, Niko A. & Straube, Thomas