Neural mechanisms in multi element stimulus displays in the human brain

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Das menschliche Gehirn ist täglich mit einer Vielzahl von sensorischen Eindrücken konfrontiert. Um kohärentes und adaptives Verhalten zu ermöglichen, muss das Gehirn limitierte Verarbeitungskapazitäten auf relevante Stimuli fokussieren. Bisher wurden zur Untersuchung der Aufmerksamkeitsmechanismen im menschlichen Gehirn einzelne Stimuli mit sehr kurzen Darbietungszeiten (kleiner als 100 ms) verwendet, die durch relativ lange Zeitintervalle voneinander getrennt waren. Dieses Vorgehen scheint aber die Komplexität täglicher visueller Sinneseindrücke nur bedingt widerzugeben. Unsere Arbeiten auf dessen Ergebnissen das beantragte Projekt beruht (veröffentlicht unter anderen in 'Nature' und 'Nature Neuroscience') zeigen, dass bei der gleichzeitigen Darbietung mehrere Stimuli für eine längere Zeit offensichtlich andere Aufmerksamkeitsmechanismen zum Tragen kommen im Vergleich zu kurz dargebotenen Einzelstimuli. Im beantragten Projekt planen wir die damit verbundenen neuronalen Mechanismen selektiver visueller Stimulusverarbeitung zu untersuchen. Die Experimente sind auf dem Gerüst des 'biased competition' und 'feature similarity gain' Modells aufgebaut und wollen die Vorhersagen dieser Modelle empirisch prüfen. Unsere steady state Stimulationstechnik (Stimuli werden flackernd dargeboten) erlaubt uns die Aufmerksamkeitsallokation bei der gleichzeitigen Darbietung mehrerer Stimuli und die damit verbundenen neuronalen Prozesse mithilfe nichtinvasiver EEG-Ableitungen zu untersuchen. Dies ist mit herkömmlichen Methoden, wie z.B. der Analyse evozierter Potentiale, nicht möglich. Eine weitere Zielsetzung des beantragten Projektes ist die Erarbeitung genereller Leitlinien für experimentelle Designs mit multiplen Stimuli. Zur Verwirklichung dieses Zieles planen wir etablierte Designs aus dem Bereich der bildgebenden Verfahren zu adaptieren, um auf der einen Seite Synergien zwischen Bildgebung und EEG zu ermöglichen und auf der anderen Seite grundlegende neuronale Mechanismen aufzudecken, die mithilfe bildgebender Verfahren nicht untersucht werden können.