Funktionelle Organisation des inferior-frontalen Kreuzungsareals und seiner Nachbarregionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Kognitive Kontrolle ermöglicht es uns, Gedanken und Handlungen an mental repräsentierten Zielen auszurichten. Sie spielt zum Beispiel dann eine Rolle, wenn potentiell verhaltensrelevante Reize präsentiert werden und entschieden werden muss, ob eine bestimmte Handlung initiiert werden soll oder nicht. Eine solche Entscheidung ist zum Beispiel im Kontext eines bestimmten Aufmerksamkeitsparadigmas, der Inbesitznahme der Aufmerksamkeit (engl. attentional capture), notwendig. Meist wird dieses Phänomen auf folgende Weise untersucht: Es werden sehr schnell hintereinander visuelle Reize präsentiert. Üblicherweise sind drei dieser Reize nebeneinander angeordnet. Probanden werden instruiert, dass sie nur die mittleren Reize beachten müssen. Zudem wird Probanden mitgeteilt, dass eine Antwort nur dann erforderlich ist, wenn der mittlere Reiz eine bestimmte Farbe hat (z.B. rot). Wenn es sich bei den verwendeten Reizen um Buchstaben handelt, werden die Probanden z.B. instruiert, wenn ein roter Buchstabe in der Mitte erscheint (ein sog. Zielreiz), zu entscheiden, ob dieser aus der ersten oder der zweiten Hälfte des Alphabets stammt. Die übrigen Buchstaben in der Mitte werden in mehreren verschiedenen anderen, jeweils irrelevanten Farben präsentiert. Die seitlich angeordneten Buchstaben werden in einheitlich grauer Farbe präsentiert. Das eigentliche Capture-Phänomen wird folgendermaßen erzeugt: Hin und wieder erscheint einer der seitlich angeordneten Buchstaben in der aufgabenrelevanten Farbe. Wird kurz nach der Präsentation eines solchen Distraktors ein Zielreiz präsentiert, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Zielreiz übersehen oder darauf mit der falschen Taste reagiert wird, an. Als Kontrollbedingung werden hin und wieder seitlich angeordnete Distraktoren in einer nicht-aufgabenrelevanten Farbe präsentiert. Frühere Bildgebungsstudien haben gezeigt, dass u.a. ein bestimmtes Areal im seitlichen Präfrontalcortex aktiviert ist, wenn man Distraktoren in aufgabenrelevanter Farbe mit Distraktoren in nichtaufgabenrelevanter Farbe vergleicht. Bei diesem Areal handelt es sich um das sog. inferiorfrontale Kreuzungsareal. Aktivierungen dieses Areals im oben genannten Vergleich könnten darauf zurückzuführen sein, dass das Areal durch die Aufmerksamkeitsverschiebung hin zum Distraktor aktiviert wird. Alternativ wäre es denkbar, dass die Aktivierung des Areals mit der Verarbeitung von aufgabenrelevanten Reizen (unabhängig von einer Verschiebung der räumlichen Aufmerksamkeit) in Verbindung steht. Ziel der aktuellen funktionellen Magnetresonanztomographiestudie war es, zwischen diesen beiden Möglichkeiten zu unterscheiden. Dazu wurde das üblicherweise verwendete Paradigma dahingehend abgeändert, dass zwei relevante Reizkategorien präsentiert wurden (Gesichter und Häuser). Dies ermöglichte es, auch in der Mitte Distraktoren zu präsentieren. Zum Beispiel wurden Probanden instruiert, nur auf rot umrahmte Gesichter in der Mitte zu achten. Rot umrahmte Häuser in der Mitte waren hingegen aufgabenirrelevant. Ein Vergleich von mittig präsentierten Distraktoren mit seitlich präsentierten Distraktoren, resultierte in ausgeprägten Aktivierungen des IFK. Dies legt nahe, dass Aktivierungen des IFK nicht mit Aufmerksamkeitsverschiebungen in Zusammenhang stehen, sondern mit der Verarbeitung von direkt aufgabenrelevanten Reizen. Die Ergebnisse der Studie zeigten weiterhin, dass Aufmerksamkeitsverschiebungen hin zu einem seitlich präsentierten Distraktor vor allem mit Aktivierungen in occipitalen und temporo-occipitalen Arealen assoziiert waren. Zusammengenommen weisen die Ergebnisse dieser Studie darauf hin, dass das IFK eine zentrale Rolle bei der Ausübung kognitiver Kontrolle spielt. Es ist insbesondere dann aktiviert, wenn ein potentiell verhaltensrelevanter Reiz im Zentrum der Aufmerksamkeit präsentiert wird und entschieden werden muss, ob auf diesen reagiert werden muss oder nicht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2017) Distractor-resistant Short-Term Memory Is Supported by Transient Changes in Neural Stimulus Representations. Journal of cognitive neuroscience 29 (9) 1547–1565
Derrfuss, Jan; Ekman, Matthias; Hanke, Michael; Tittgemeyer, Marc; Fiebach, Christian J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1162/jocn_a_01141) - (2016). Different roles of direct and indirect frontoparietal pathways for individual working memory capacity. Journal of Neuroscience, 36(10), 2894–2903
Ekman, M., Fiebach, C. J., Melzer, C., Tittgemeyer, M., & Derrfuss, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1376-14.2016)
