Neuronale Grundlagen aufmerksamkeitsabhängiger Verhaltensleistungen: Zum Zusammenwirken von feinzeitlichen neuronalen Aktivitätsmustern, neuronaler Variabilität und neuronaler Latenz auf Reaktionszeiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurden mit Hilfe von Multielektrodenableitungen neuronale Antworten von Einzelzellen und kleinen Multi-Unit Clustern aus den Arealen V1 und MT aufgenommen, während die Tiere eine Verhaltensaufgabe absolvierten, durch die Aufmerksamkeit sowohl räumlich als auch zwischen verschiedenen Eigenschaftsdimensionen ausgelenkt wurde. Die Ergebnisse der Untersuchungen belegen in Übereinstimmung mit EEG-Befunden der Autoren erstmals neurophysiologisch, dass selektive visuelle Aufmerksamkeit die neuronale Aktivität in dem kortikalen Modul, in dem die Verarbeitung der verhaltensrelevanten Eigenschaftsdimension erfolgt, unabhängig von der Stimuluspräferenz der Neurone global moduliert. Diese Ergebnisse stellen eine wichtige Vertiefung des Verständnisses der neuronalen Mechanismen eigenschaftsbasierter Aufmerksamkeit und allgemein der endogenen Modulation sensorischer Verarbeitung dar. Sie zeigen weiterhin, dass neuronale Antwortlatenzen global durch nicht-räumliche Aufmerksamkeit moduliert werden und bestätigen eine Vorhersage, die sich aus früheren Ergebnissen der Arbeitsgruppe ableitete, in denen der Einfluss aufmerksamkeitsabhängiger visueller Verarbeitung auf visuelle Verhaltensleistungen untersucht wurde. Die Modulation der Antwortlatenz (und damit zusammenhängend der Reaktionszeit der Verhaltensantwort) ist unabhängig von der mittleren Aktivität und der Varianz der MT-Neurone vor der verhaltensrelevanten Stimulusänderung, sondern wird durch den Zeitpunkt der maximalen Gamma-Energie der MT-Antwort relativ zur Phase niederfrequenter oszillatorischer Aktivität im afferenten Areal V1 beeinflusst. Damit ist ein zentraler zu Grunde liegender neuronaler Mechanismus aufmerksamkeitsabhängig verbesserter Verhaltensleistungen beschrieben und nachgewiesen, dass kognitive Prozesse durch komplexe raumzeitliche Interaktionen verteilter neuronaler Aktivität bestimmt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014). Attentional spreading to task-irrelevant object features: Experimental support and a 3-step model of attention for object-based selection and feature-based processing modulation. Frontiers in Human Neuroscience 8: 414
Wegener D, Galashan FO, Aurich MK, and Kreiter AK
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(2015). Human feature-based attention consists of two spatiotemporally distinct processes. Journal of Vision 15: 8
Gledhill D, Grimsen C, Fahle M, and Wegener D
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(2015). Transient activity in monkey area MT represents speed changes and is correlated with human behavioral performance. Journal of Neurophysiology 113: 890-903
Traschütz A, Kreiter AK, and Wegener D
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(2017). Investigating how the brain shapes perception. Scientia 111: 21-24
Wegener D
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(2017). Task-specific, dimensionbased attentional shaping of motion processing in monkey area MT. Journal of Neurophysiology 118: 1542-1555
Schledde B, Galashan FO, Przybyla M, Kreiter AK, and Wegener D
