From feature extraction to consciousness: Linking perceptual processes to neural dynamics
Final Report Abstract
Die Entschlüsselung der neuronalen Mechanismen der Entstehung von Bewusstsein sind ein hoch-aktuelles und -relevantes Forschungsthema. Hierbei kommen verschiedene experimentelle Paradigmen zum Einsatz, die jeweils die Aufgabe haben, das Ausmaß oder den Inhalt von subjektiven Wahrnehmungszuständen zu manipulieren. Visuelle Maskierung ist eines dieser Paradigmen. Im vorliegenden Projekt wurden zum einen Theorien der visuellen Maskierung überprüft, und zum anderen neuronale Korrelate ermittelt, die entweder den Mechanismus der Maskierung abbilden sollten, oder Korrelate subjektiver Wahrnehmung aufzeigen sollten. Es konnte gezeigt werden, dass Metakontrastmaskierung (MM) innerhalb und zwischen ortsfrequenzspezifischen Kanälen der visuellen Verarbeitung abläuft. Hemmung innerhalb von Kanälen führt zu starker Sichtbarkeitsreduktion bei eher kurzes SOAs (50 ms) und ist abhängig vom Orientierungskontrast. Hemmung zwischen Kanälen ist schwächer, maximal bei SOAs um 80 ms und ist unabhängig vom Orientierungskontrast. Bezüglich der Hemmungsprozesse innerhalb von Kanälen konnte gezeigt werden, dass sie ca 120 ms nach Erscheinen des Zielreizes in okzipitalen Arealen stattfinden. In einer weiteren Studie wurde der zeitliche Verlauf der MM relativ zum zeitlichen Verlauf von Merkmalsintegration untersucht. Es wurde gezeigt, dass die Hemmungswirkung von MM der Merkmalsintegration vorangeht, also sich auf ungebundene Einzelmerkmale eines Reizes auswirkt. Zum Zeitpunkt der maximalen Maskierung (SOA = 50 – 60 ms) scheint die Merkmalsintegration jedoch weitestgehend abgeschlossen zu sein. Durch parametrische Variation von Zielreiz- und Maskenhelligkeit konnten Korrelate von subjektiver Helligkeit von Korrelaten physikalischer Helligkeit getrennt werden. Währen letztere im EEG ca 80 ms nach Erscheinen des Reizes okzipital auftauchen, setzen Korrelate subjektiver Sichtbarkeit nach ca. 120 ms ein, einem Zeitfenster, das mit dem Eintreffen von Feedbackinformation in visuelle Areale korrespondiert. Es zeigten sich keiner Korrelationen zwischen der Aktivität frontaler Regionen und subjektiver Helligkeit. Dies korrespondiert zu Ergebnissen zum sogenannten No-report-Paradigma, bei dem Versuchspersonen (genau wie im vorliegenden Fall) keine Antworten auf die Reize geben mussten. Wir vermuten, dass im Gegensatz zu Theorien von Dehaene und Kollegen, frontale Areale für die Entstehung subjektiver Zustände nicht notwendig sind. Als weiteres Paradigma untersuchten wir sogenannte transiente Formen, die durch die Aufeinanderfolge von Zufallspunkten gebildet wurden. Während hier die physikalische Stimulation unter 1 ms liegt, wird für ca. 500 – 800 ms ein Objekt wahrgenommen, das abrupt erscheint und graduell verblasst. Wir konnten zeigen, dass die Dauer dieser perzeptuellen Persistenz von der Größe und Dicke des dargestellten Stimulus abhängt und, dass vermutlich ein Filling-In-artiger Prozess die Dauer der Persistenz beeinflusst. In einer MEG-Studie zur sichtbaren Persistenz haben sich unerwarteter Weise keine deutlichen Korrelate zwischen der Dauer der illusorischen Wahrnehmung und der Stärke des evozierten Feldes ergeben. Aktuell wird ein vielversprechender Ansatz verfolgt, der sogenannte Rekurrenzmaße berechnet. Es deutet sich an, dass das Vorliegen eines subjektiven Wahrnehmungszustandes durch eine Abnahme an Chaotizität des neuroalen Systems gekennzeichnet ist.
Publications
- Metacontrast masking within and between visual channels: Effects of orientation and spatial frequency contrasts. Journal of Vision 10, Nr. 6 (16. Juni 2010): 1–14
Bruchmann, Maximilian, Bruno G. Breitmeyer, und Christo Pantev
(See online at https://doi.org/10.1167/10.6.12) - The effects of spatial and temporal cueing on metacontrast masking. Advances in Cognitive Psychology 7 (2011): 132–41
Bruchmann, Maximilian, Philipp Hintze, und Simon Mota
(See online at https://doi.org/10.2478/v10053-008-0093-1) - The Time Course of Feature Integration in Plaid Patterns Revealed by Meta- and Paracontrast Masking. Journal of Vision 12, Nr. 13 (14. Dezember 2012)
Bruchmann, Maximilian, Philipp Hintze, und Johannes Vorwerk
(See online at https://doi.org/10.1167/12.13.13) - (2015). Visible Persistence of Single-Transient Random Dot Patterns: Spatial Parameters affect the Duration of Fading Percepts. Plos ONE. Dio: 10.1371
Bruchmann, Maximilian, Thaler, Kathrin, und Vorberg, Dirk
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0137091)
