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Elektroenzephalografische (EEG) Korrelate der selektiven Wahrnehmung

English title Electroencephalographic (EEG) correlates of selective perception
Applicant Krummenacher Joseph
Number 121333
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Département de Psychologie Université de Fribourg
Institution of higher education University of Fribourg - FR
Main discipline Psychology
Start/End 01.01.2009 - 31.12.2009
Approved amount 83'160.00
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Keywords (8)

electroencephalography (EEG); event-related potentials (ERP); attention; perception; selective processing; selection; eeg; eeg correlates of perception

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Die Umwelt ist so reich an Informationen, so dass unsere sensorischen Systeme, die Umweltreize zur Steuerung von Denken und Handeln verarbeiten, eine Selektion treffen müssen. Wie aber „weiss“ beispielsweise das visuelle System, welche Ausschnitte einer Szene wichtig oder relevant sein könnten, d.h. selektiert werden sollten, bevor deren Bedeutung bekannt ist? Eine vielversprechende Antwort auf diese Frage liegt in der Annahme von sogenannten Salienz-Signalen; diese kodieren ausschliesslich die Auffälligkeit von Objektmerkmalen wie etwa Farbe, Orientierung oder Bewegung relativ zu anderen Merkmalen. Die der Selektion zugrundeliegenden kognitiven Prozesse werden mit Experimenten untersucht, in denen Probanden so schnell wie möglich über die An- bzw. Abwesenheit eines vordefinierten Objekts unter Distraktorobjekten entscheiden müssen. Die Natur der beteiligten kognitiven Mechanismen wird mithilfe von Reaktionszeitverfahren analysiert.Eigene Forschungsarbeiten zeigen, dass die Integration der verschiedenen merkmalsbasierten Salienzsignal zu einer integrierten Repräsentation entscheidend von der auszuführenden Aufgabe abhängt. Muss einzig über die Anwesenheit auffälligen Objekts geurteilt werden, so werden Salienzsignale in einer ko-aktiven Weise integriert, was zu sehr schnellen Reaktionen führt. Formal erfolgt die Verarbeitung durch einen Oder-Operator. Muss jedoch das Objekt identifiziert werden, so erfolgt die Integration durch einen Und-Operator. Ein Hauptziel des aktuellen Projekts liegt in der Untersuchung der Frage, ob die Integration in Entdeckungs- bzw. Identifikationssituationen durch unterschiedliche Verarbeitungssysteme vermittelt wird, oder ob ein und derselbe Mechanismus durch die Aufgabe moduliert wird. Eine entsprechende Unterscheidung kann jedoch auf der Grundlage von Reaktionszeitdaten nicht, bzw. nur in eingeschränkter Weise, getroffen werden. Die Messung von elektrischen Gehirnpotentialen, die sogenannte Elektro-Enzephalografie (EEG), eröffnet die Möglichkeit, mentale bzw. kognitive Prozesse kontinuierlich vom Beginn der Stimulation bis zur Reaktion zu analysieren.Durch die Verwendung von EEG wird die präzise Beschreibung der funktionalen kognitiven Architektur, d.h. der auf der Grundlage der Reaktionszeitverfahren postulierten Teilprozesse der Selektion, sowie deren Abbildung auf bekannte kortikale Verarbeitungspfade möglich.Weiter wird es möglich, die zeitlichen Charakteristika der kognitiv-neuronalen Verarbeitung mit hoher Auflösung zu untersuchen, um Modulationen in Teilprozessen der Wahrnehmung, wie der Strukturierung eine Szene, der Selektion, der Antwortkodierung und -ausführung, im Detail zu identifizieren.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
110543 Selective visual processing: An integrative neurocognitive account based on psychological research methods 01.09.2006 SNSF Professorships

Abstract

Im Forschungsprojekt “Selective visual processing: An integrative neurocognitive account based on psychological research methods“ (PP001-110543), das vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) gefördert wird, werden in einer Reihe aktuell laufender empirischer Arbeiten die Mechanismen untersucht, die der Kontrolle der selektiven Aufmerksamkeit zugrunde liegen. Dem Gedanken des Projekts folgend, basieren die Untersuchungen auf psychophysischen Methoden der Reaktionszeitanalyse sowie der Theorie der Signalentdeckung.Die durchgeführten Experimente haben zur Identifikation bisher nicht bekannter Teilprozesse bei der Selektion von Informationen zur Steuerung von Handeln und Denken geführt. Die Methoden der Reaktionszeitmessung haben jedoch den Nachteil, dass die verfügbaren Daten sich auf einen einzigen Zeitpunkt nach Abschluss der kognitiven Verarbeitung beschränken, nämlich der Abgabe einer manuellen Reaktion. Dadurch wird die präzise Lokalisierung solcher Teilprozesse in Modellen der funktionalen kognitiven Architektur bzw. die Abbildung von beobachteten Effekten auf bekannte kortikale Verarbeitungspfade stark eingeschränkt.Diese Einschränkung kann umgangen werden mit der Messung von elektrischen Gehirnpotentialen, der Elektro-Enzephalografie (EEG). Dieses Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die Wirkung von mentalen Prozessen in ihrem kontinuierlichen Verlauf vom Beginn der Stimulation bis zur Reaktion zu beobachten und zu messen. Untersuchungsergebnisse können darüber hinaus so interpretiert werden, dass sie sowohl kognitiven als auch neurobiologischen theoretischen Anforderungen genügen müssen. Dabei können sich die beiden Theoriefelder gegenseitig befruchten, und Mängel können identifiziert und gezielt adressiert werden.Insbesondere im Bereich der Wahrnehmungsforschung hat das EEG-Verfahren in den vergangenen zehn Jahren eine herausragende Bedeutung gewonnen hat. Aufgrund der bisher vorliegenden Forschungsergebnisse in meinem Projekt hat sich gezeigt, dass durch Analysen auf der Ebene kontinuierlicher Veränderungen über die gesamte Verarbeitungszeit hinweg ein erheblicher theoretischer Gewinn erzielt werden könnte.Aus diesem Grund beantrage ich in Kooperation mit dem Departement für Psychologie der Universität Fribourg eine Teilfinanzierung der Beschaffung einer Messanlage zur Elektro-Enzephalografie am Departement Psychologie der Universität Fribourg im Rahmen des Programms „R’Equip“ des Schweizerischen Nationalfonds.Die geplanten EEG-Untersuchungen stellen eine Erweiterung und Vertiefung der bisher durchgeführten Arbeiten dar und befassen sich im Detail mit den Fragen i) der Aufgabenabhängigkeit kognitiver Mechanismen der Informationsintegration; ii) der Integration von Signalen über verschiedene Sinnesmodalitäten hinweg; iii) den Verarbeitungsschritten, in denen irrelevante Information ausgeschlossen wird; sowie iv) den Mechanismen, die an der Verarbeitung einzelner im Vergleich zu mehreren Objekten beteiligt sind. Neben diesen grundlagenorientierten Forschungsgegenständen, sollen in Vergleichsstudien mit gesunden Probanden mithilfe elektrokortikaler Korrelate die kognitiven Funktionen identifiziert werden, die für neuropsychologischen Beeinträchtigungen, z.B. bei Neglect-Patienten, verantwortlich sind. Es wird erwartet, dass durch die geplanten elektroenzephalografischen Untersuchungen die aktuell vorliegenden theoretischen Annahmen bezüglich der Mechanismen selektiver Verarbeitung entscheidend erweitert werden können. Der Einsatz elektroenzephalografischer Messverfahren würde der psychologischen Forschung im Bereich von Wahrnehmung und Aufmerksamkeit zu einer Stärkung verhelfen, die nicht auf die Universität Fribourg beschränkt ist. Da kognitive Prozesse der Wahrnehmung und Informationsselektion einen Grundpfeiler des Verständnisses des gesamten menschlichen Erlebens und Verhaltens sowohl in seiner normalen als auch in seiner beeinträchtigten Form bilden, würden alle Teildisziplinen der Psychologie profitieren.Im Folgenden werden die über das vorliegende Forschungsprojekt hinaus gehende Bedeutung des EEG-Verfahrens für Forschung und Lehre sowie die intendierte Entwicklung am Departement für Psychologie ausgeführt.Das Fach Psychologie ist gegenwärtig gekennzeichnet durch eine immer stärkere Integration mit den Neurowissenschaften, die insbesondere die Bereiche der Allgemeinen und der Klinischen Psychologie betrifft. Die Schnittstelle zwischen den beiden Fächern bildet die kognitive Neuropsychologie, die sowohl allgemeinpsychologische Grundlagen als auch klinische Beeinträchtigungen in ihre Theoriebildung einbezieht. Kognitive Neuropsychologie ist momentan an der Universität Fribourg in der Forschung und Lehre nicht vertreten; allerdings ist das Departement bestrebt, dieses für die Psychologie wichtige Fach aufzubauen. Die Verfügbarkeit einer EEG-Messanlage wird diese Zielsetzung erheblich unterstützen, da sie eine forschungs- und projektbezogene Lehre im Bereich der Kognitiven Neuropsychologie - wie natürlich auch in der Allgemeinen und der Klinischen Psychologie - ermöglichen würde.Bisher konnten neuropsychologische Fragestellungen der Allgemeinen Psychologie zu komplexen kognitiven Prozessen wie Entscheidungspsychologie oder kognitive Humorverarbeitung im Departement für Psychologie nur in Zusammenarbeit mit Institutionen untersucht werden, welche über die entsprechende apparative Ausstattung verfügen (z.B. Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Leipzig). Ein grosser Teil dieser Fragestellungen könnte mit der beantragten EEG-Messanlage mit wesentlich geringerem Aufwand hier am Ort bearbeitet werden.Psychophysiologische Methoden wie die Elektroenzephalografie werden verstärkt auch in den psychologischen Teildisziplinen eingesetzt, die sich mit Fragen der interpersonellen Kommunikation sowie des Einflusses von emotionalen Zuständen auf das Verhalten und Erleben befassen. In diesem Bereich erschliesst die EEG-Methode die Möglichkeit innovativer Projekte für die Klinischen Psychologie und die Diagnostik.Darüber hinaus wird EEG auch als Indikator für Belastungen im Bereich der Angewandten Psychologie und der Ergonomie eingesetzt. Dies bedeutet, dass die EEG-Methode von allen Abteilungen des Departements Psychologie genutzt werden kann.Die EEG-Methode wird von international führenden Exponenten des Fachs (z.B. Prof. Steven Luck von der University of Iowa) als die „Reaktionszeitmethode für das 21. Jahrhundert“ bezeichnet. Zusammen mit den sowohl in der Fachpresse stark vertretenen als auch einem breiteren Publikum bekannten Bild gebenden Verfahren (z.B. funktionelle Magnetresonanztomografie) stellt die EEG einen Zugang dar, der für (zukünftige) Studierende der Psychologie eine hohe Attraktivität hat. Das bedeutet, dass Lehre und Forschung im Bereich EEG einen entscheidenden Standortfaktor für die Psychologie in Fribourg darstellen können. Das Fehlen von Lehrangeboten in Inhalten der kognitiven Neuropsychologie und der EEG-Methode hat der Einschätzung des Departements Psychologie zufolge u.a. die Konsequenz, dass Studierende, die sich auf diese zukunftweisenden Bereiche spezialisieren wollen, momentan bessere Möglichkeiten sehen, ihre Studienziele in Bern bzw. Genève zu erreichen.
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