Modalitätsspezifische und modalitätsübergreifende Mechanismen perzeptueller Entscheidungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Perzeptuelle Entscheidungsfindung (Perceptual Decision Making, PDM) wurde bisher meist modalitätsspezifisch und mit unterschiedlichem sensorischen Stimulusmaterial und Aufgabenstruktur untersucht. Ein bedeutender Ansatz ist die Untersuchung von visuellen zufälligen Punktbewegungen (random-dot-motion; RDM) bei nicht-menschlichen Primaten. In diesen Studien muss die Richtungsbewegung von Reizen (z.B. einer Wolke sich bewegender Punkte) abgeschätzt werden und die Versuchstiere geben ihre Entscheidung typischerweise durch Sakkaden in Richtung der dominierenden Bewegungsrichtung an. Diese Studien legen nahe, dass die sensorische Evidenz der Bewegungsrichtung, die in der mittleren temporalen Region (MT) kodiert wird, durch neuronale Akkumulatoren in Hirnarealen integriert wird, die mit der Planung und Vorbereitung von Sakkaden assoziiert sind (z.B. lateraler intraparietaler Kortex (LIP) oder frontale Augenfeldern (FEF)), bis die Entscheidung gefällt wurde. Ein weiterer prominenter Ansatz konzentriert sich auf vibrotaktile Entscheidungen. In diesen Studien werden in der Regel (verzögerte) Match-To-Comparison-Aufgaben (DMTC) verwendet, bei denen die Versuchspersonen entscheiden müssen, welcher von zwei nacheinander an den Fingern präsentierten taktilen Stimuli eine höhere Flatterfrequenz aufweist. Die Antwort wird typischerweise durch Handbewegungen oder per Tastendruck gegeben. Neuronale Ableitungen zeigen, dass vibrotaktile Entscheidungen durch Differenzsignale in Hirnregionen kodiert sind, die der Effektormodalität zugerechnet werden (z.B. in prämotorischen Kortexarealen). Eine zentrale Frage ist, ob diese unterschiedlichen Ergebnisse in den tierexperimentellen Untersuchungen, die in ähnlicher Weise auch nicht-invasiv im Menschen gefunden werden, in einem übergreifenden intentionalen System der Entscheidungsfindung integriert werden oder aufgrund der verwendeten unterschiedlichen Sinnesmodalitäten, Paradigmen oder Antworteffektoren zustande kommen. In zwei fMRT-Studien mit multivariaten (MVPA) Verfahren sind wir dieser Frage mithilfe einer modifizierten vibrotaktilen Match-To-Comparison-Aufgabe nachgegangen. Durch die Einführung einer Regel, nach der die erste Stimulation mit der zweiten bzw. die zweite mit der ersten verglichen wird, konnte für die Abfolge in der Stimulation und durch Instruktionen (Match-/Mismatch-Aufgabe und Farbhinweise für Antwortzielbewegung) für die mit der Entscheidung assoziierte Motoraktivität kontrolliert werden. In der ersten Studie (N=27) wurde gezeigt, dass perzeptuelle Entscheidungen in effektorspezifischen Hirnarealen kodiert werden, ohne dass die motorischen Antworten im Voraus geplant werden konnten. In der zweiten Studie (N=36) konnte darüber hinaus nachgewiesen werden, dass diese Ergebnisse über die taktile und visuelle Modalität hinweg konsistent sind, d.h., dass sie weder durch die Modalität noch durch eine Interaktion dieser mit den Effektoren beeinflusst werden. Damit bilden diese Studien einen ersten wichtigen Schritt, um die beiden dominierenden Frameworks der perzeptuellen Entscheidungsfindung zu integrieren und deuten interessanterweise auf eine effektorspezifische aber handlungsunabhängige Kodierung von perzeptuellen Entscheidungen hin.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Response modality-dependent categorical choice representations for vibrotactile comparisons. NeuroImage, 226, 117592.
Wu, Yuan-hao; Velenosi, Lisa A. & Blankenburg, Felix
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Effector-specific neural representations of perceptual choices across different sensory domains. 11th MindBrainBody Symposium, Berlin
Esmeyer, M., Schmidt, T.T. & Blankenburg, F.
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Effector-specific neural representations of perceptual choices across different sensory domains. FENS Forum 24, Vienna
Marlon Esmeyer, Timo Torsten Schmidt & Felix Blankenburg
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Effector-dependent neural representations of perceptual decisions independent of motor actions and sensory modalities. Imaging Neuroscience, 3.
Esmeyer, Marlon F.; Schmidt, Timo T. & Blankenburg, Felix
