Modul 3

- man sollte seine Hand zu einem Zeitpunkt der eigenen Wahl bewegen und anzeigen, wann man sich dazu entschieden hat, die Hand zu bewegen
-> dabei wurde die Hirnaktivation gemessen

Ergebnis:
- die Hirnreaktion enstand 350 msec vor der bewussten Entscheidung

-> in der Determinismus-Debatte werden solche Ergebnisse als Evidenz dafür interpretiert, dass das Gehirn vor bewusster Wahrnehmung entscheidet

- man sollte linken oder rechten Finger bewegen
- es wurden für die Messung einer vorab Aktivation präfrontale Bereiche fokussiert

Ergebnisse:
- die Vorhersage der Entscheidung war durch die Messung einige sekunden vor der bewussten Entscheidung möglich
- aber sehr ungenau (liegt nur leicht über der Zufallsquote)

Interpretation und Diskussion dieser Ergebnisse in der Determinismus-Debatte:
- Hirnaktivation kann später gefällte Entscheidungen vorhersagen
- aber es bleibt Spielraum für spätere Veränderungen (man könnte sich nochmal umentscheiden -> freier Wille)
- die Bedeutung der vorherigen Hirnaktivation für den freien Willen ist umstritten (auch andere Maße wie z.B. Blickbewegung oder Persönlichkeit können eine Entscheidung vorhersagen)

Problem:
- um Inhalte des Bewusstseins auszulesen werden Aufmerksamkeit, Gedächtnis und andere kognitiven Funktionen benötigt, was die Messung sehr schwer macht

Studie:
- VP wurden 4 Buchstaben in je 3 Zeilen für 50 msec präsentiert
-> Teilnehmer können i.d.R. ca 4-5 Buchstaben berichten (also ca. 1 Zeile)
-> sie geben aber an, auch die anderen Zeilen wahrgenommen zu haben, können sie aber nicht wiedergeben

- mit der Aufforderung teilweiser Wiedergabe wurde getestet, ob sie die anderen Zeilen wirklich wahrgenommen haben
-> kurz nach der Präsentation wurde ein Hinweisreiz gezeigt, welcher Buchstabe in welcher Zeile wiedergegeben werden sollte
-> kurz nach der Präsentation war die Info noch vorhanden -> die Fähigkeit zur teilweisen Wiedergabe war sehr hoch

-> dies spricht für einen schnellen Zerfall der Infos im Bewusstsein -> sie können nicht rechtzeitig ausgelesen werden
-> es kann eine Unterschätzung durch den direkten/ freien Bericht des Gesehenen nachgewiesen werden
-> es kann aber auch eine Überschätzung der Fähigkeit des Bewusstseins geben (Veränderungsblindheit, Wahrnehmung wird von Top-down Prozessen ergänzt)
 

- Bewusstsein entsteht als Begleiterscheinung von Rückwärts-Aktivation

- zunächst gibt es einen Durchlauf von Vorwärts-Aktivation der visuellen Wahrnehmung
-> fragmentarische/ seperate Verarbeitung verschiedener Aspekte eines Stimulus (z.B. Farbe, Form)
-> die Verarbeitung im visuellen Kortex ist schnell und nach 150 msec abgeschlossen
-> diese Verarbeitung ist einem nicht bewusst

- danach setzt die Rückwärtsaktivation ein
-> höhere Wissenstrukturen aktivieren top-down
-> Integration einer Vielzahl von Infos zu komplexen Einheiten
-> Bildung einer kohärenten Interpretation aus widersprüchlichen Infos -> Neuronen feuern großflächig und synchron
- das führt nach der Theorie zur Generierung von Bewusstsein

1.Studie: Störung rekurrenter Aktivation durch TMS
- Anwendung von TMS nach der Vorwärts-Aktivation
- Ergebnis: durch TMS konnte das Bewusstsein behindert werden -> weniger bewusste Wahrnehmung
Konklusion: Rückwärts-Aktivation ist für die Bildung von Bewusstsein zentral

2. Studie: Störung rekurrenter Aktivation durch Maskierung
- Es wurden Fotos präsentiert, entweder mit machgeschalteter Maske ( Präsentation eines zweiten Stimulus kurz nach dem Zielreiz)
-> Maske soll die bewussten Prozesse, die nach der Vorwärts-Aktivation eintreten, stören
Aufgabe:
- entscheiden, ob es sich bei dem Zielreiz um ein Tier oder um kein Tier handelt und
- Berichten, was auf dem Bild des Zielreizes zu sehen war
Ergebnisse:
- Maskierung hat keinen Effekt auf die Korrektheit der Kategorisierung (zentrale Infoverarbeitung wird nicht gestört)
- aber Effekt auf das bewusste Berichten -> bei Unmaskierung war dieses besser
Konklusion: Bewusstsein ist abhängig von späterer/ rekurrenter Verarbeitung
 

Stärken:
- Evidenz, dass bewusste visuelle Wahrnehmung mit rekurrenter Aktivation verbunden ist
- einfach Vorwärtsverarbeitung führt üblicherweise nicht zu bewusster Wahrnehmung

Schwächen:
- Fokussierung auf Untersuchung des visuellen Bewusstseins
- Abhängig von Komplexität des Stimulus - rekurrente Aktivation ist ggf. nicht notwendig für die Generierung von Bewusstsein bei einfachen Stimuli
- es gibt auch rekurrente Verarbeitung ohne Bewusstsein -> keine hinreichende Bedingung

- sehen Gehirn als globalen Arbeistbereich, auf den verschieden zugegriffen wird
- durch diese verschiedenen Zugriffarten entsteht Bewusstsein

Annahme 1:
- Verarbeitung geschieht durch spezialisierte Verarbeitungseinheiten
-> diese sind über verschiedene Hirnregionen verteilt
-> und sie arbeiten unbewusst und parallel
-> dieses frühe Verarbeitungsstadium ist für unbewusste und bewusste Prozesse gleich

Annahme 2:
- Bewusstsein ist assoziiert mit der Integration von Infos aus den verschiedenen Prozessoren in der späteren Verarbeitung (die Infos aus der frühen Verarbeitung werden zusammengeführt)
-> Top down / bottom up Aktivierung (Bildung kohärenter Infos, die vorhandene Infos integrieren)
-> die Neuronen aus breit verteilten Hirnregionen feuern dann synchron was Inhalte global zugänglich macht = Erfahrung von Bewusstsein

Annahme 3:
- Hirnareale des Bewusstseins variieren stark mit den Bewusstseininhalten
-> aber es gibt Hirnregionen die generell bei Bewusstsein ein Rolle spielen und aktiviert sind (anteriorer cingulärer Kortex ACC, dorsolateraler präfrontaler Kortex DLPFC)
- >die Aktivation dieser Hirnregionen sorgen dafür, dass großflächige Aktivation entsteht
- >die Aktivationen dauern länger an (z.B. im Gegensatz zur Aktivation von Wahrnehmung)

Annahme 4:
- Aufmerksamkeit ist eng mit Bewusstsein verknüpft
-> Aufmerksamkeit: Wahl des Fernsehkanals (Steuerung, was im Bewusstsein landet)
-> Bewusstsein: Fernsehbild (Inhalt)
-> Vorhersage: Bewusstsein setzt Aufmerksamkeit voraus

Methode:
- kurze Präsentation von Stimuli
- forcierte Entscheidung: Wo war der Stimulus - da oder da?
- Haben sie diesen bewusst wahrgenommen/ gesehen?

Ergebnisse:
- es gab eine frühe Verarbeitung, die unabhängig vom Bewusstsein war
- spätere ERPs waren mit dem Bewusstsein assoziiert
-> postive Aktivation P3 400-600 msec
-> großflächige Aktivation bei Bewusstsein

-> Stützt die Annahme der Global Workspace Theory, dass die frühe Verarbeitung unabhängig von Bewusstsein abläuft und die Annahme der großflächigen Hirnaktivation

Methode:
- Präsentation von schwer lesbaren vs. nicht lesbaren Wörtern
- Messung synchroner Hirnaktiviät mit ERP

Ergebnisse:
- synchrone Aktivation in frontalen, parietalen und okzipitalen Bereichen nur bei Bewusstsein -> nicht bei der frühen Verarbeitung (Wahrnehmung der Stimuli)

-> Sützt die Annahme der G.W.T, dass Bewusstsein mit integrierter/ synchroner Aktivation assoziiert ist (es gibt bei Bewusstsein Aktivation über weit verstreute Hirnareale)

Methode:
- Präsentation von Stimuli
- Maskierung vs. nicht

Ergebnisse:
- starke frontale Aktivation bei bewusster Wahrnehmung
- relativ späte und langanhaltende Aktivierung

-> Stützt die Annahme, dass bei bewusster Wahrnehmung Aktivation lange anhält und sie erst später auftritt und dass vorwiegend ACC und DLPFC aktiviert sind

- kontrovers diskutiert und noch nicht abschließend geklärt
- mögliche Interpretation: Aufmerksamkeit ist nicht notwendig, aber hinreichend für Bewusstsein

Stärken:
- die 4 Hauptannahmen sind empirisch gut gestützt (siehe Studien)

Schwächen:
- Fokussierung auf visuelle Verarbeitung und Bewusstsein
- integrierte Hirnfunktionen sind nicht notwendigerweise das neuronale Substrat des Bewusstseins (könnten auch Voraussetzung für oder Konsequenz von Bewusstsein sein)
- starker Fokus auf Hirnaktivation - psychologische Prozesse werden vernachlässigt

- theoretisch und praktisch eine relevante Frage
-> ist Bewusstsein angesiedelt in/ dominiert durch eine Hemisphäre? Wichtig für die Funktion von Bewusstsein und wie es entsteht (theoretischer Aspekt)
-> es gibt Personen mit durchtrennten Corpus Callosum (split-brain Patienten) (praktischer Aspekt) - haben diese Menschen zwei Bewusstseins? Die sich sogar miteinander unterhalten können?

- auch bei kompletter Durchtrennung des CC bleibt eine Koordination zwischen den Gehirnhälften teilweise bestehen
-> sie werden dann durch subkortikale Mechanismen koordiniert
- bei Personen die keinen CC haben gibt es normal funktionierende Netzwerke in beiden Hemisphären
- oft haben Menschen, die einen geschädigten CC keine größeren Einschränkungen im Alltag -> durch Kompensationsmechansimen
-> außer bei komplexen Sequenzen z.B. Kochen
 

- Annahme eines dualen Bewusstsein (Sperry)
-> es gibt zwei Einheiten, aber die linke Hemisphäre dominiert die rechte, da diese fähig zur Sprache ist

- Annahme eines einheitlichen Bewusstsein (Gazzaniga)
-> linke Hemisphäre als Interpret, sie generiert kohärente Interpretationen und versucht aus den vorliegenden lückenhaften und widersprüchlichen Infos einen Sinn zu machen
-> es gibt aber auch eine für das Bewusstsein bedeutsame Verarbeitung der rechten Hemisphäre
 

- es gibt keine Berichte von split-brain Patienten über subjektive Erfahrung von Persönlichkeitsänderungen/ Gefühl von zwei unabhängigen Bewusstseinseinheiten

- Studie von Gazzaniga: Auswahl passender Bilder
-> es wurde eine Hühnerklaue der rechten Hemisphäre und eine Schneeszene der linken Hemisphäre präsentiert und der Patient sollte nach einem passenden Gegenstand zu diesen Bildern mit der ggüliegenden Hand greifen
-> der Patient greift nach Hühnerbild mit linker und und nach der Schaufel mit der rechten Hand
-> ABER: die Erklärung der Personen ist, sie haben die Schaufel gewählt, um den Hühnerstall auszumisten (auch passend zur Hühnerklaue -> Uminterpretation in linker Hemisphäre spricht für Interpret in der linken Hälfte)

- Studie von Verleger et al.: Präsentation von Stimuli und ERP
-> Patient mit durchtrennten CC (und anarchistischem-Hand-Syndrom) -> eine Hand handelt nicht, wie man es möchte und manchmal gegen die andere Hand (Person legt Geld auf den Tisch und andere Hand nimmt es wieder weg)
-> Präsentation von Stimuli auf der rechten und der linken Hemisphäre
-> bei der Präsentation auf die rechte Hemisphäre gab es einer schlechtere Leistung mit der linken Hand und eine schwächere positive Hirnaktivation nach 300msec

-> es gibt eine dominierende Rolle der linken Hemisphäre bei der Generierung von Bewusstsein

Prozesse der Infoverarbeitung, die es uns erlauben die Umwelt zu verstehen, zu beurteilen und angemessene Handlungen auszuwählen

- dient als zentrale Grundlage für Anwendungen in der Psychologie

- ist ein Vorbild für technische Innovationen (z.B. Entwicklung von Programmen, die teilweise arbeiten können, wie das Gehirn -> wichtig für die Wirtschaft)

- wichtig für viele Bereiche der Kognitionsforschung

Experimentelle Kognitive Psychologie, Kongitive Neuropsychologie, Kognitive Neurowissenschaft, Komputationale Kognitionswissenschaft

durch Aufzeichnung von Verhalten bei der Bewältigung kognitiver Aufgaben (z.B. werden viele Bilder kurz gezeigt - an was erinnert man sich?)

Reiz->Aufmerksamkeit->Wahrnehmung->Denken (Gedächtnisabruf, wie Bibliothek, Integration)->Entscheidung->Reaktion

uerst ist ein Reiz von außen da (bottom), der dann vom Gehirn verarbeitet wird (up).

uerst existiert ein Ziel / eine Erwartung im Gehirn (top), welches dann in der Außenwelt umgesetzt wird (down).

Sie untersucht Patienten mit Schädigung des Gehirns (auch) um Kognition bei Personen ohne diese Schädigung zu verstehen

etwas über Gesetzmäßigkeiten der Kognition zu lernen, nicht (nur) über den materiellen Aufbau des Gehirns

funktionale Modularität, anatomische Modularität, Einheitlichkeit der funktionalen Architektur über Personen, Subtraktivität