Bio II und so

Frühe Selektion (Filtertheorie):

Sensorischer Input-> sensorische Verarbeitung -> Filter (Selektion der relevanten Infos)

-> semantische Verarbeitung und Enkodierung

Top Down Einfluss

Infos Auswahl erfolgt auf Basis der Gedächtnisinhalte + exekutiver Kontrolle

Problem:

Pop out Effekt (cocktail) -> manche unbeachtete Infos werden trotzdem weiterverarbeitet

Späte Selektion (teilweise semantische Entkodierung)

Sensorischer Input-> sensorische Verarbeitung-> semantische Verarbeitung und Entkodierung

->Filter-> weitere Verarbeitung bis zum Bewusstsein

Idee: nicht beachtete Infos werden gedämpft-> nur sehr saliente Infos kommen automatisch ins Bewusstsein

-nötig um aus mehreren Stimuli oder Zielen die relevanten selektieren zu können

-es entscheidet für welche Situationen /Aufgaben Ressourcen bereitgestellt werden in Form zB willentlicher Aufmerksamkeit

-Allerting (Vigilanz)

Fähigkeit, Verhaltensbereitschaft zu erhöhen und aufrecht zu erhalten

->Konzentration/Fokussierung über langen Zeitraum

-Orienting (Orientierung)

Fähigkeit der Infoselektion -> Komponente der Aufmerksamkeitsselektion (verdeckt vs offen=

-Executive (exekutive Kontrolle)

Fähigkeit zur Kontrolle der Aufmerksamkeit

Sich von Konflikten/Irrelevanten lösen-> Aufmerksamkeit erhöhen/ verringern

Targets und Cues-> dann Beobachtung wie versch. Konstellationen auf gemessene RT auswirken

RT und Fehlerraten sind linear ansteigend

1) Allerting: cue ohne eindeutige Vorhersage

wenige Fehler, obwohl cue sehr inkongruent

2) Ortienting: endogen: cue muss gelernt sein

                      exogen:   cue muss nicht gelernt sein

target wird besser entdeckt, wenn an selber stelle vorher exogener oder endogener cue ist

3) exekutive Kontrolle: Fehler, RT steigen linerar an von kongruent über neutral zu inkongruent

• Stroop: muss inhibieren
• Flanker: besser wenn Flanker repräsentiert
• Simon: schneller wenn pfeil rechts oben, da rechte Taste gedrückt werden muss

Ist diese Bedeutung des Hinweisreizes gelernt, dass ist die Reaktionszeit in

Validen trials am kürzesten

Invaliden am längsten

-> deutet der Pfeil (der Hinweisreiz) also in die Richtung, in der der Zielreiz tatsächlich erscheinen wird, verbessern sich die Reaktionen der VPn

-schnellere Reaktionen auf gecuete zielreize, also auf Reize an deren Stelle zuvor ein exogener Hinweisreiz präsentiert wurde

Allerdings nur dann wenn Hinweisreiz und Zielreiz schnell genug hintereinander dargeboten werden

Sonst: inhibition of return

Liegt zu viel Zeit zwischen den Reizen, zeigt sich sogar eine Verschlechterung der Reaktionen an gecutem Ort (langsamere Rts) im Vergleich zu ungecuten Zielreizen

-> Phänomen des inhibition of return

-grund: ständige reflexive Orientierung würde zu permanenter Ablenkung führen.

-wenn Zielreiz "zu spät2 auftaucht, richtet man die Aufmerksamkeit nicht sofort wieder auf den Ort

Nur bei reflexiver Aufmerksamkeit und endogenen Cues!

Zielreize wie rotes O unter Distraktoren wie grüne X möglichst schnell erkenen

Dabei kann Zielreiz sich

A) in einem Merkmal von Distrakoren ->pop out suche

B) in einer Merkmalskombination von den Distraktoren unterscheiden ->konjugationssuche

Maß: Reaktionszeit

Ergebnis: Pop Out suche ist einfacher

Bei zunehmender Anzahl an Stimuli:

A) pop out: bleibt die Reaktionszeit gleich

B) konjugationssuche: zeigt sich ein linearer Anstieg der RT

op out: Unterscheidung in einem Merkmal

Konjugation: Unterscheidung in Merkmalskombination

-einzelne Merkmalskanäle können präattentiv analysiert werden, eine Merkmalskombination erfordert hingegen räumliche Aufmerksamkeit

Bei der Pop out Suche kann eine parallele Suche erfolgen

Bei Konjunktionssuche erfolgt eine serielle Suche

Es muss ein Stimulus nach dem anderen betrachtet werden

Daher nimmt die RT mit steigender Anzahl der Stimuli zu

Aufmerksamkeit die sich auf bestimmte Stimuluselemente richtet unabhängig vom Ort bzw auch wenn diese am gleichen Ort mit anderen Stimuli präsent sind

Man kann also seine Aufmerksamkeit auf Merkmale richten, ohne dass diese eine Verschiebung der räumlichen Aufmerksamkeit bedarf.

Großes Sehfeld -> aber nur kleiner Bereich des scharfen Sehens

Fixierung mit den Augen:

Punkt der fokussiert wird, auf den also unsere Augen gerichtet sind, kann besonders scharf wahrgenommen werden

Maximale Sehschärfe in Fovea: danach rascher Abfall

Instruktion variieren

1. Freie Betrachtung           -> Stimulus driven

1. Beschreibung der materiellen Umstände der Familie
2. Schätzung des Alters der abgebildeten Personen
3. Beschreibung der vorangegangen Situation
4. Merken der Bekleidung
5. Merken der Position der abgebildeten Personen
6. Schätzung der Dauer des Zeitraums die der "unerwartete Besuch" abwesend war

-> Goal driven

-Umrechnung der physikalischen Infos des Bildes

-typische Kontrolle (systematisch) von Bottom up Aufmerksamkeit wird in einer 2 dimensionalen Salienzkarte präsentiert

-präattentive Erkennungsmechanisem (Farbe, Intensität) -> Arbeitet parallel

-winner take all network (entdecken des Puktes mit der höchsten salienz) -> salienzkarte entscheidet wo Aufmerksamkeit als erstes hingerichtet wird

-Verarbeitung der physikalischen Infos des Bildes zu einer Salienzkarte

-in verschiedenen Kategorien zerlegt -> was sticht heraus?

Farbe, Intensität, Orientierung

Am Ende Salienzkarte-> was wird aller Wahrscheinlichkeit nach fixiert

-> saliente Bildregionen werden tatsächlich bevorzugt betrachtet

-Alltag: starke Konzentration auf visuelle Infos (primäre Sinnesmodalität)

-Visuelle Infos sind sehr gut ausgeprägt verarbeitet (besser als bei anderen sensorischen Kanälen)

-Retinotope Organisation des Okzipital Cortex

Ziel: Schnelligkeit der Aufmerksamkeitseffekte feststellen

Methode:

Quatifizierung (EEG Messung) der elektrokortikalen Veränderungen auf identische Reize unter Manipulation der verdeckten Aufmerksamkeit

UV: Aufmerksamkeit auf Target- Ort gerichtet vs nicht target otz

Ergebnis: in Elektroden über dem kontralateralen Okzipitallappen zeigen sich stärkere Amplituden auf beachtete im Vergleich zu nicht beachteten Stimuli

Erste Effekte schon nach 70-100 ms in der P1 Komponente des EKPs

-> höhere Komponente, wenn Aufmerksamkeit am Ort des Targets liegt

-Zielreize im beachteten visuellen Halbfeld zeigen höhere sensorische Aktivierung über kontralateralen EEG Elektroden

Insbesondere bei P1 und N1 Komponenten

Verbundene mit einer besseren Entdeckungsleistung & kürzeren Reaktionszeiten

Auch bei verdeckter Aufmerksamkeitsverschiebung

-Interpretation:

(verdeckte) visuelle Aufmerksamkeit führt zu einer Verbesserung der sensorischen Verarbeitung

Je mehr Aufmerksamkeit auf den Target Ort gerichtet ist, desto größer ist der Verarbeitungsvorteil

Exogene räumliche Aufmerksamkeit

Bei kurzen Zeitintervallen (Latenzzeit zwischen Cue~Target, ISI< 250 ms) höhere sensorische Aktivoerung

Bei längeren Zeitintervallen (Isi> 250 ms) kehrt sich dieser Effekt um, also keine erhöhte EKP Komponente beim Entdecken des Targets => elektokortikale Korrelat des Inhibition of Return

Methode: VPs blicken auf Mitte des Bildschirms

-verschiedene irrelevante Distraktoren und relevantes Targets werden durch Testreize hervorgehoben

-EEG Messung elektrokortikale Veränderungen auf diesen kurzen Testreiz

Ergebnis: größere P1 Amplitude wenn der Testreiz am Ort des Targets auftaucht

Interpretation: -> Hinweis auf räumliche Allokation (verschiebung) der Aufmerksamkeit

Effekt nicht auf den visuellen Cortex beschränkt, sondern bereits auf Ebene des Corpus geniculatum laterale (Kerngebiet im Thalamus) -> frühe Aufmerksamkeitsmodulation

Methode: Vps sollen Helligkeitsunterschied im Schachbrett links oder rechts entdecken

        Helligkeitsunterschiede treten parallel auf beiden Seiten  auf

        VP bekommt Instruktion, seine Aufmerksamkeit auf einer der Seiten zu richten

Ergebnis: Aufmerksamkeit auf beachtetes Halbfeld verstärkt neuronale Aktivierung in der kontralateralen Hemisphäre

                 Effekte nicht nur im visuellen Kortex, sondern auch bereits auf Ebene des Corpus geniculatum laterale

Frage:

Visuell abgegrenzten Verarbeitungsareale und wo diese liegen

Welche Aktivierungsveränderungen (im visuellen Kortex) können welchen räumlichen Positionen im visuellen Feld zugeordnet werden

Aufgabe:

-Quadranten des visuelle Feldes beachten

-> Messung der Gehirnaktivität mittels fMRT

Fazit:

Benachbarte Orte auf der Netzhaut sind auch an benachbarten Stellen im visuellen Kortex abgebildet /repräsentiert

Anordnung im visuellen Kortex punktgespiegelt

Aufmerksamkeitseffekte:

Schon bei primärer Sehrinde (V1) zu entdecken

Stärkere Aufmerksamkeitseffekte auf hierarchisch höheren Verarbeitungsebnen (V2, V3, V4)

Hemmende Effekte auf nicht attentierte Orte

Vps sollen auf Fixationsort schauen

Je nach Instuktion sollen VPs Quadranten des visuelleb Feldes verdeckt betrachten (Aufmerksamkeit dorthin richten)

Wenn in einem Quadrant ein visueller Reiz erscheint -> VP soll reagieren mit Tastendruck

Außerdem: Aktivität wird in den retinotopen Arealen der 4 Quadranten gemessen

Ergebnis:

Erhöhte neuronale Aktivität an beachteten Ort (an dem Reiz erscheint)

Aber: abgedämpfte Aktivität in V1 an benachbarten Positionen

Bereich von Sinnesrezeptoren, der an ein einziges nachgeschaltetes Neuron Infos weiterleitet

Bsp: anhand von Photorezeptoren (stäbchen und Zapfen)

Rezeptive Felder für Stäbchen groß

-> mehere Stäbchen mit einem Ganglion verschaltet

->geringere Sehschärfe, hohe Lichtempfindlichkeit

Rezeptive Felder für Zapfen viel kleiner

->jeder Zapfen ist mit einer Ganglionzelle verschaltet

-> csharfes Sehen möglich, großes Auflösungsvermögen, geringe Lichtempfindlichkeit

Je weiter weg von V1, desto größer werden die rezeptiven Felder

Methode:

Makaken richten ihre Aufmerksamkeit verdeckt auf einen Ort um dort leichte Farbänderungen zu dektektieren

Dabei wird die Aktivität von Neuronen in V1, V2, V4 mit überlappenden rezeptiven Feldern gemessen

Ergebnis

Aufmerksamkeit erhöht neuronale Aktivität an beachteter Lokation

Effekte treten in höheren Stufen der visuellen Verarbeitung früher auf

Verwirrung:

Frühere Aufmerksamkeitseffekte bei höheren Studen der visuellen Verarbeitung (V4<V2<V1)

-> frühester signifikanter Unterschief von attentiert zu nicht attentiert bei Feuerrate der Neurone

Visuelles Signal/Info kommt aber schon zuerst in LGN, dann V1 an und geht dann zu höheren Verarbeitungsstufen weiter (aber Aufmerksamkeiteffekte zeigen sich früher bei V4)

Verschiedene Stimuli liegen im selben rezeptiven Feld eines Neurons

-> Wettstreit der Stimuli wer das Rennen gewinnt: wer also die Stärke der Feuerrate bestimmt

Lösung: durch Biased Competition, indem durch Aufmerksamkeit auf einen Stimuli Bias- Signale abgegeben werden

-Feuerrate des Neurons wird stärker durch attentiertem als durch nicht attendierten Stimulus bestimmt

-Makaken richten ihre Aufmerksamkeit verdeckt auf einen Ort

-an Ort (gleiches rezeptives Feld wie V4) erscheinen einzeln oder gepaart verschiedene Symbole (reference vs Probe)

Bedingungen

-Reference alleine (präferierter Reiz) & Probe alleine

-Paar aus Reference & Probe OHNE Aufmerksamkeit

-Paar aus Reference & Probe MIT Aufmerksamkeit auf Stimulus (Reference)

Ergebnis

-OHNE Aufmerksamkeit entspricht die neuronale Antwort einen Mittelwert auf den beiden konkurrierenden Stimuli

-MIT Aufmerksamkeit wird die neuronale Antwort auf den beachteten Stimulus Anteil verstärkt -> Aufmerksamkeit löst den Wettstreit

Methode

-Gesichter und Häuser werden überlagert präsentiert

-eines der beiden Bilder bewegt sich leicht

-VP sollen Aufmerksamkeit entweder auf statisches oder bewegtes Bild richten

Ergebnis

.-bei attentierten statischen Reizen (Haus oder Gesicht) erhöht sich die dazugehörige spez. Areale:

-FFA für Gesichter

-PPA für Häuser

-gleiches Prinzip bei attentierten bewegten Reizen

Interpretation

Innerhalb des sens. Kortex gibt es verschiedenen Areale die spez. Merkmale/Eigenschaften verarbeiten

Aufmerksamkeit erhöht die neuronale Aktivität der funktional spezifischen Kortexregionen

->merkmalsbasierte Verschiebung der Aufmerksamkeit

1. Messung neuronaler Aktivität bei Aufmerksamkeitslenkung im Vergleich zu einer Kontrollbedingung (zB passive Stimulation)

Tier: Einzelableitung

Mensch: nicht invasive bildgebene Techniken (EEG, fMRT)

1. Manipulation neuronaler Aktivität in vermuteten Kontrollregionen

Tier: elektrische Stimulation

Mensch: transkranielle Magnetstimulation

1. Untersuchung der Auswirkungen von Läsionen in vermuteten Kontrollregionen

Tier: künstlich heibeigeführte Läsion

Mensch: "natürlich" entstandene Läsionen

-Die FEF (Frontal Eye Fields) sind im PFC verortet, vor dem primären motorischen Cortex, also vor dem sulcus centralis

-bidirektionale Verbindung mit extrastiären visuellen Regionen

-Mikrostimulation löst Sakkaden aus

Wichtig für

-bewusste Steuerung6Kontrolle von Augenfolgebewegungen

-visuelle Aufmerksamkeit

-Lokalisation

-räumliche Orientierung

Methode

-Neurone im FEF von Makkaken werden unterschwellig stimuliert (damit keine Sakkaden ausgelöst werden) während im zugehörigen rezeptiven Feld (im V4) ein visueller Reiz präsentiert wird

-Aktivität von V4 Neurone wird während Reizdarbietung & FEF Stimulation registriert

Ergebnis

-unterschwellige FEF Stimulation erhöht die Feuerrate der V4 Neuronen wenn im zugehörigen rezeptiven feld ein visueller Reiz vorhanden ist

->deutet darauf hin, dass die Neurone in den FEF die auch Sakkaden auslösen wichtig für verdeckte Lenkung Aufmerksamkeit sind, d.H. die Aufmerksamkeit verschieben ohne dass eine Augenbewegung stattfindet

Wichtig ist, dass nur dann Aufmerksamkeitslenkung möglich ist (also nur dann erhöhte Aktivität in V4 Neuone durch eine Mikrostimulation in FEF Neurone) wenn auch ein visueller Reiz da ist, also das rezeptive Feld einem visuellen Stimulus ausgesetzt ist

Die sensorische Aktivität als Folge auf einen visuellen Stimulus zeigt sich zuerst im

1. Corpus geniculatum laterale dann
2. Striären und dann im
3. Extrastriären Cortex

-Die aktivierung auf einen visuellen Reiz ist im FEF vor dem extrastriären Cortex zu beobachten

-> wichtig für eine schnelle Aufmerksamkeitslenkung

FEF- frontale Augenfelder

Ips- intraparietaler Sulcus

MFG rechter mittlerer frontaler Gyrus

VFC AI rechter ventraler frontaler Kortex, anteriore Insula

TPJ rechte temporal parietal junction

Dorsales Netzwerk

-Top Down Prozesse -> bewusste Lenkung der Aufmerksamkeit

-Regionen -> va frontoparietale Regionen IPS FEF

Ventrales Netzwerk

Bottom up Prozesse -> automatische Lenkung der Aumerksamkeit (stimulus driven)

Regionen-> TPJ, inferior frontaler Gyrus, eher rechts lokalisiert

Zu beiden Netzwerken

Regionen-> rMFG, rFEF, rlPs

Hier kann Kommunikation zwischen den Systemen stattfinden

Seltene invalide Zielreize führen zu Aktivierungsanstieg in Ips, TPJ und frontalen Arealen