Multisensorische Wahrnehmung während Augenbewegungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel unserer Untersuchungen war ein besseres Verständnis der Wahrnehmung visueller, akustischer und bi-modaler Reize während Augenbewegungen und ihrer neuronalen Grundlage. Bereits vor unseren Untersuchungen war bekannt, dass die Verarbeitung luminanter Kontrastreize während ruckartiger Augenbewegungen (Sakkaden) modifiziert ist: Kontrastschwellen für Luminanzreize sind erhöht (Sakkadische Suppression) und die Wahrnehmung der Position von Objekten ist, abhängig vom Ort, moduliert. Beide Perzepte zeigen sehr ähnliche Zeitverläufe: sie beginnen schon vor dem Beginn der Augenbewegung und enden erst nach Abschluss derselben. Wir untersuchten deshalb, ob auch die Sakkadische Suppression eine der Kontrastwahrnehmung ähnliche räumliche Abhängigkeit (Topographie) aufweist. Unsere Ergebnisse zeigen, dass dies tatsächlich der Fall ist. Allerdings nur, wenn man die Daten in einem externen, weltzentrierten Koordinatensystem betrachtet. In einem retinalen Bezugssystem sind alle Teile des visuellen Feldes gleichermaßen beeinflusst und Verringerung der Kontrastsensitivität lässt sich mathematisch als konstanter Abschwächungsfaktor beschreiben. Parallel zu den psychophysischen Untersuchungen führten wir Ableitexperimente am wachen, trainierten Rhesusaffen durch. Zunächst konnten wir nachweisen, dass in mehreren Arealen des dorsalen Pfades des visuellen corticalen Systems perisakkadisch eine Verringerung der Erregbarkeit zu verzeichnen ist. Diese könnte das neuronale Korrelat der in den Verhaltensmessungen beobachteten Sakkadischen Suppression darstellen. Auch die neuronal beobachtete Suppression lässt sich mathematisch durch einen konstanten Abschwächungsfaktor beschreiben. Nicht nur die Detektion, auch die Lokalisation externer Reize wird durch Augenbewegungen beeinflusst, u.a. auch durch glatte Augenfolgebewegungen (Smooth Pursuit). Die vor dem Beginn der zweiten Förderphase bekannten Untersuchungsergebnisse beschrieben alle die Wahrnehmung während des sogenannten eingeschwungenen Zustands, des sogenannten steady states. Im zweiten Projektteil haben wir deshalb untersucht, wann, bezogen auf den Beginn einer glatten Augenbewegung, eine räumliche Fehlwahrnehmung kurzzeitig präsentierter Reize etabliert wird und ob sie, wenn das System ohne Rückkopplung (Open Loop) arbeitet, bestehen bleibt. Zudem haben wir die neurophysiologischen Grundlagen der Modulation der visuellen Wahrnehmung während glatter Augenbewegungen untersucht. Wir konnten psychophysisch erstmals zeigen, dass die Fehllokalisation kurzzeitig präsentierter Reize bereits vor Beginn der Augenbewegung und auch während des Ausblendens des Pursuitziels zu beobachten ist, also ein aktiver Prozess ist. Die neurophysiologischen Daten zeigen eindeutig, dass die Lage der rezeptiven Felder von Neuronen des Areals MT während Fixation und glatter Augenbewegung identisch ist. Wir gehen deshalb davon aus, dass ein Fehler in der Enkodierung der aktuellen Augenposition zu der beobachteten Fehllokalisation während glatter Augenbewegungen führt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Expansion of visual space during optokinetic afternystagmus (OKAN). J Neurophysiol., 99(5), 2470-2478, 2008
A. Kaminiarz, B. Krekelberg & F. Bremmer
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(2009). Neural dynamics of saccadic suppression. J. Neuroscience, 29(40):12374-83
Bremmer, F., Kubischik, M., Hoffmann, K.-P., & Krekelberg, B.
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Spatial perception during pursuit initiation. Vision Res., 50(24):2714-20, 2010
M. Blanke, L. Harsch, J. Knöll & F. Bremmer
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(2011). Spatio-temporal profile of perisaccadic contrast sensitivity. J. Vis. 11(14):15, 1-12
Knoell, J., Binda, P., Morrone, M.C., and Bremmer, F.
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Receptive field positions in area MT during slow eye movements. J Neurosci., 31(29):10437-44, 2011
T.S. Hartmann, F. Bremmer, T.D. Albright & B. Krekelberg
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(2012). Dynamics of eye-position signals in the dorsal visual system. Curr Biol, 22(3), 173-179
Morris, A. P., Kubischik, M., Hoffmann, K.-P., Krekelber, B., & Bremmer, F.
