Die neuronale Grundlage des perzeptuellen Filling-in

• Antragsteller: Professor Dr. Mark Greenlee
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468434407

Filling-in ist die Wahrnehmungstendenz eines Beobachters, ein kontinuierliches visuelles Muster wahrzunehmen, selbst wenn dieses durch einen kleinen „leeren“ Bereich unterbrochen ist. Filling-in tritt am blinden Fleck auf, aber auch in skotomatösen Regionen bei Patienten mit Erkrankungen der Sehbahnen. Da das Filling-in in einer „leeren“ Region auftritt, gibt es keinen physikalischen Reiz, der eine Reaktion im visuellen Kortex an dieser retinotopen Stelle auslöst. Die Beobachter werden in der Regel aufgefordert, in einem Versuch zu berichten, wann sie das Filling-in erleben. Die neuronalen Reaktionen auf Stimuli mit und ohne Filling-in können verglichen werden, um festzustellen, ob sich diese Reaktionen bei diesen beiden Versuchsarten unterscheiden. Mit Hilfe von maschinellem Lernen kann ermittelt werden, ob ein Klassifikator zwischen diesen beiden Ereignistypen unterscheiden kann. Bei der univariaten Analyse fanden wir keinen Unterschied zwischen der BOLD-Aktivierung mit und ohne Filling-in. Mit einem Leave-One-Out-Trainingsverfahren und einer Support-Vector-Maschine war es jedoch möglich, die Wahrnehmungen anhand der Aktivierungsunterschiede im frühen visuellen Kortex zu klassifizieren (Lin, et al. 2020). Wir entwickelten ein Paradigma , um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Filling-in zu beurteilen. Den Beobachtern werden periodische Muster mit leeren Bereichen präsentiert, die als künstliches Skotom dienen. Indem wir einen Testreiz in der leeren Region präsentieren, nachdem das Filling-in aufgetreten ist, können wir die neuronale Reaktion auf den Testreiz messen und feststellen, ob diese Reaktion durch das Vorhandensein des Filling-in beeinflusst wird. Der Testreiz wird eine ausreichend große neuronale Reaktion hervorrufen, um so eine zuverlässige Messung der neuronalen Aktivität zu ermöglichen. Wir werden den Kontrast des Testreizes variieren, um die Kontrastübertragungsfunktion in Anwesenheit des auslösenden Reizes zu bestimmen. Dies ermöglicht uns, die Kontrastübertragungsfunktion als Antwort auf den Testreiz zu bestimmen. Variationen der physikalischen Eigenschaften des auslösenden Reizes und des Testreizes werden durchgeführt, um Antwortkomponenten zu trennen, die jeweils diesen beiden Reizarten zuzuordnen sind.In einer Serie von drei Studien werden wir die Antwortfunktionen auf den Testreiz mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI), ereigniskorrelierten Potentialen (ERP) und psychophysischen Experimenten parametrisch messen. Letztere werden durchgeführt, um den Wirkungsbereich der Grundphänomene zu ermitteln. Die fMRT-Experimente werden die Hirnareale für das Filling-in präzise identifizieren. Diese Präzision ist erforderlich, da das Gebiet im visuellen Kortex, das als Korrelat für das Filling-in gilt, V2, klein ist. Die ERP-Versuche werden die zeitliche Dynamik der Reizantwort in Bezug auf den Beginn des Filling-in bestimmen. Ein Modell wird weiter getestet, um eine neue Theorie des Filling-in zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Taiwan
• Partnerorganisation: National Science and Technology Council (NSTC)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Chien-Chung Chen