System automatischer Steuerung
- es gibt viele Definitionen von Aufmerksamkeit
- die Grundfunktion von Aufmerksamkeit: als Warnsystem melden, wenn etwas kritisches passiert
Attentional Alerting-System
- hier ist ein Makakenhirn (Primat) dargestellt à dessen Hirn ist etwas vereinfacht im Vgl. du dem des Menschen
- die sensorischen Areale stehen auch unter der Steuerung des attentional alterting-system
- das attentionale alerting system besteht aus unspezifischen Bahnen
- es gibt Feedbackschleifen
-> wenn man schläfrig wird, kann man sich bewusst aktiver halten
- auf der Ebene des Hirnstamms gibt es ein System, das den Neokortex moduliert/aktiviert (z.B. den Prozess des Aufwachens)
- primär bottom-up-Steuerung
- Aktivierung und Arousal
- Der Locus caeruleus (von lateinisch locus ‚Ort' und caeruleus ‚himmelblau') ist ein Kerngebiet im Bereich der rückenseitigen Brückenhaube im Hinterhirn.
-> Der Locus caeruleus ist den gesamten Tag basal aktiv und ist dabei hauptsächlich für den Sympathikustonus verantwortlich. Er ist lediglich während der REM-Schlafphasen inaktiv. Der Locus caeruleus ist damit auch für das Aufwachen aus einem Traum verantwortlich.
-> der Locus coeruleus ist ein weitreichendes Netzwerk
- Reize, die ausreichend salient sind, ziehen Aufmerksamkeit auf sich
Aufsteigendes Retikuläres Aktivierungssystem (ARAS)
- das ARAS erlaubt es, ohne große Vorverarbeitung den Zustand des Neokortex zu modellieren
- das ARAS ist getrieben von Systemen, die schon auf der Hirnstammebene vorhanden sind
- die Formatio reticularis ist netzartig und ein evolutionär grundlegendes Steuersystem
-> Die Formatio reticularis ist eine netzartige Anordnung aus grauer (Substantia grisea) und weißer Substanz (Substantia alba), die den ganzen Hirnstamm bis zum Rückenmark durchzieht. Sie besteht aus diffus verteilten Kerngebieten, die netzförmig miteinander verbunden und makroskopisch schwer abgrenzbar sind.
Die Orientierungsreaktion
- die Orientierungsreaktion (OR) ist eine automatische Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt
-> dabei geht es nicht nur um Stimuli; es kann auch das Ausbleiben eines Reizes eine OR auslösen -> hier wird es subjektiv und psychologisch à Bsp.: spielende tobende Kinder werden auf einmal ruhig
- bei der OR wird es „ruck-zuck kognitiv“
- Aufmerksamkeit: beinhaltet bereits kognitive Aspekte à Bsp.: OR auf den eigenen Namen (semantische Verarbeitung)
- Orientierung: motorische Handlung
- die Aktivierung des Körpers geht hoch
- formatio reticularis & Endhirn, Neokortex
- Aufmerksamkeit ist nicht nur rein neokortikal
- Aufgabe des Hippocampus: OR vermitteln
- Hautpotential: elektrodermale Aktivität (EDA) à indirektes maß für die Aktivität eines Organismus à bei Veränderung hat eine OR stattgefunden
- hier: Vgl. zweier Gruppen à eine mit Hirnschäden durch Schlaganfall (Gruppe 1) und eine mit gesundem Hirn (Gruppe 2) im gleichen Alter
-> Gruppe 1: an 7 verschiedenen Schnittebenen werden die Überlappungen der Hirnschäden dargestellt à mind. der Hippocampus ist bei allen geschädigt
-> bei Gruppe 1 gab es im Vgl. zu Gruppe 2 keine signifikante Veränderung der Aktivierung
Hirnstammpotentiale auditorischer Stimuli
- Hirnstammpotentiale sind im EEG messbar
- Hirnstammpotentiale sind präzise, aus ihnen kann man rekonstruieren, welcher Vokal gehört wurde (vorliegende Studie) -> funktioniert besonders gut im auditorischen Bereich
- links: über die Zeit sit die Energie eingetragen à je rötlicher, desto mehr Energie
- „ba“ im Vgl. zu „wa“: minimale Unterschiede, wenn die Energie steigt
- die Silbe „ba“ ist „explosiver“ als „wa“
- rechts: zeitliche Chrarakteristik des Reizes; die Peaks des Graphen folgen den Energiemaxima, welche links dargestellt sind
- EKPs: ereigniskorrelierte Potentiale
- auf der Ebene des Hirnstamms gibt es bereits Vorverarbeitung
Amplitude des Frequency Following Response
- Deviant (Reiz): Oddball
- Standard: der physikalische Input ist identisch mit dem Deviant
- „ba ba ba ba wa ba ba ba ba“; „wa wa wa wa ba wa wa wa wa“
-> Unterschiede, die nicht auf die Sensorik, sondern auf den Kontext zurückzuführen sind
- F0: Basisfrequenz
- in bestimmten Anteilen erkennt das System, dass sich etwas verändert hat
Neuronale Korrelate der Aufmerksamkeit
- Veränderungen in den Signalen
EEG-Korrelat der Orientierungsreaktion
- typisch für den auditiven Bereich à Rundumradar (das räumliche ist im auditiven System nicht so wichtig)
- die OR findet auf mehreren Ebenen statt (Neokortex und Körper)
- links: Altersvergleich
-> standards: häufig präsentiert
-> novels: Oddball (selten präsentiert)
· die OR funktioniert bei jüngeren Menschen besser (Peak bei 100ms)
· rechts: Peak bei der älteren Gruppe -> Unterbrechungsfunktion
· größerer Effekt bei der Oddball-Bedingung à bei der OR ist der Kontext entscheidend
- hier wurde mit einem EEG gemessen
- bottom-up
- 10 sec ISI: bei diesem Paradigma wrid klassisch eine OR erwartet
- novel = deviant
EKP-Korrelat räumlicher Aufmerksamkeit
- verdeckt und offene Aufmerksamkeitszuwendung
- top-down
- räumliche Aufmerksamkeit wird hauptsächlich im visuellen System untersucht
- Instruktion: in die Mitte schauen
- valide: Reaktionsvorteil
- invalide: Reaktionszeitnachteil
-> je größer die Differenz, desto besser wurde die Aufmerksamkeit gelenkt
- P1: frühe selektive Aufmerksamkeit und initiale Verarbeitung visueller Reize; 100-200ms nach Reizbeginn, größere Negativierung in der invaliden Bedingung -> verdeckte Aufmerksamkeitsausrichtung
- N1: frühe sensorische Verarbeitung, modulierbar durch räumliche Aufmerksamkeit; 70-100ms nach Reizbeginn
- N2pc: selektive Aufmerksamkeit auf einen bestimmten räumlichen Ort
- viel Aufmerksamkeit -> höhere Aktivität -> top-down
- linke Hemisphäre: verarbeitet bevorzugt Reize aus dem rechten visuellen Feld
- rechte Hemisphäre: verarbeitet bevorzugt Reize aus dem rechten visuellen Feld
fMRI-Korrelate räumlicher Aufmerksamkeit
- fMRI ist hier die Leitmethode
- Instruktion: in die Mitte schauen und Aufmerksamkeit auf ein bestimmtes Kästchen lenken
- räumliche Zuwendung der Aufmerksamkeit
-> das betreffende Objekt, auf dem die Aufmerksamkeit liegt, kann besser verarbeitet werden
- LGN: lateraler Kniehöcker (im Thalamus)
-> schon hier gibt es Effekte der Aufmerksamkeitszuwendung
- rechts: neuronales Korrelat der Aufmerksamkeitszuwendung
- die Aktivität im Visuellen Cortex erhöht sich je nach Ausrichtung à Retinotopie
fMRI-Korrelat objektorientierter Aufmerksamkeit
- fMRI-Korrelat: erhöhte Aktivität bei Aufmerksamkeitszuwendung à Mechanismus/Korrelat ist gleich bei räumlichen und objektbasierten Reizen
- Instruktion: Fokussiere auf das (nicht) bewegte Objekt.
- zwei Objekte auf dem selben Raum
- Erklärung: Zuwendung der Aufmerksamkeit auf ein spezifisches Objekt
-> objektbasierte Aufmerksamkeit
- ffa: fusiform face area (liegt im Temporallappen) à zuständig für Gesichtserkennung
-> fusiform = spindelförmig
- ppa: parahippocampal place area
Aufmerksamkeitsnetzwerke im Gehirn
- Aufmerksamkeit ist supermodal
Netzwerke der Aufmerksamkeitskontrolle
- Orientierungsleistung und exekutive Kontrolle werden getrennt gesehen, da es unterschiedliche Aufgaben sind
- das frontoparietale Kontrollsystem und cingulo-operculares System (Aufrechterhaltung von Tasks) werden unterschieden
Fronto-parietales Aufmerksamkeitsnetzwerk*
- Zusammenarbeit des auditiven und visuellen Systems -> Überlappungen, Integration
- top-down control: visuell kontrolliert, räumliche Information
- stimulus-driven control: automatische OR, zeitliche Information
Salienzkarten im visuellen System
- Verarbeitung räumlicher Information
- feature maps: visuelle (sensorische) Eigenschaften
- priority map: Salienzkarte -> Verteilung der visuellen Eigenschaften über den Raum
-> bestimmte Bereiche im visuellen Feld haben eine herausgehobene Bedeutung
-> hierarchische Anordnung der maps
- exekutive Kontrolle
- top-down- und bottom-up-Prozesse -> arbeiten zusammen
Salienzkarten und Aufmerksamkeitssteuerung*
- Beleg der Salienzkarten
-> Verortung im Gehirn
Integration bottom-up & top-down Steuerung*
- versch. Feedbackschleifen -> Netzwerkgedanke
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