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Visio-haptic integration during binocular rivalry

studying the roles of international congruence and object familiarity

Dalibor Andrijevic

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Psychologie

Betreuer*in

Ulrich Ansorge

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DOI

10.25365/thesis.32470

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29884.28751.683069-5

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob haptischer Input als Mittel, handlungsrelevantes und konzeptuelles Wissen zu bahnen, multisensorische Integration erleichtert. Im Besonderen wurde der Frage nachgegangen, ob haptisch gebahnte funktionale und handlungsbezogene Informationen, die (zusätzlich zur Objektform bzw. strukturellen Beschreibungen) Alltagsobjekten innenwohnen, stärker visuo-haptische Integration während binokulärer Rivalität fördern als Objektform allein. Bei binokulärer Rivalität wird jedem Auge ein anderes Bild dargeboten, was dazu führt, dass die beiden Eindrücke nicht verschmelzen, sondern sich abwechseln. In vergangenen Jahren wurde binokuläre Rivalität eingesetzt, um multisensorische Wechselwirkungen zu untersuchen, bei welchen z. B. gezeigt wurde, dass auditive, olfaktorische und haptische Signale dasjenige visuelle Bild stabilisieren, welches mit dem nicht-retinalen Input kongruent ist. Während man in vorangegangenen Studien abstrakte Stimuli einsetzte (z. B. Gabor-Gitter), wurden in der vorliegenden Arbeit Alltagsobjekte verwendet, die über handlungsrelevante Informationen verfügen. Von diesen ist bekannt, dass sie bei Beobachtern ein dichtes top-down-Netzwerk von fronto-parietalen Gehirnarealen aktivieren, das auch bei semantisch-konzeptueller und unwillkürlicher Handlungsplanung beteiligt ist. Die neuronalen Signale konvergieren auf posteriore, visuo-haptische Verarbeitungsareale, wie den lateralen okzipitalen Komplex (LOC). Einige dieser Areale sind auch bei perzeptueller Stabilisierung während binokulärer Rivalität beteiligt. Zur Kontrolle wurden nicht-funktionale Objekte verwendet, die ein kleineres, somatosensorisches Netzwerk aktivieren, dessen Signale ebenso auf LOC kovergieren. Da die Interaktion mit bekannten und funktionalen Objekten das größere top-down-Netzwerk aktiviert, wurde angenommen, dass hierbei visuo-taktile Wahrnehmung während binokulärer Rivalität stärker stabilisiert wird. Während der Interaktion mit unbekannten, nicht-funktionalen Objekten, die das kleinere bottom-up-Netzwerk aktiviert, wird die visuo-taktile Wahrnehmung hingegen weniger stark stabilisiert. Wahrnehmungsstabilisierung wurde gemessen als die perzeptuelle Wechselfrequenz und die zeitliche Dominanzdauer der haptisch kongruenten visuellen Objekte. Zusätzlich wurden Effekte der visuo-haptischen Bahnung zu Beginn der Versuchsdurchgänge gemessen. Zwar konnte sowohl die visuelle Verarbeitung haptisch gebahnt, als auch die binokuläre Rivalität haptisch moduliert werden; bekannte, funktionale Objekte haben jedoch visuo-haptische Integration weder verstärkt noch die visuo-haptische Wahrnehmung stärker stabilisiert im Vergleich zu unbekannten Objekten. Dies impliziert, dass die top-down-Signale aus dem fronto-parietalen Arealen für die bekannten Objekte die visuo-haptische Verarbeitung gleichermaßen stabilisieren wie die Signale des bottom-up Netzwerks aus den somatosensorischen Zentren für unbekannte Objekte. Das suggeriert, dass das Nervensystem spärliche Repräsentationen während multisensorischer Verarbeitung bei Objekt-Interaktion verwendet, ohne notwendigerweise konzeptuelle Informationen heranzuziehen. Da der haptisch-perzeptuelle Raum invariant und sein Interpretationsrahmen stark begrenzt ist, kann das visuelle System sensorische Zweideutigkeiten allein nach strukturellen Objektbeschreibungen auflösen. Somit sind konzeptuelle Informationen während visuo-haptischer Integration nicht notwendig.

Abstract

(Englisch)

Does the nervous system take advantage of conceptual information during visuo-haptic integration? The present study investigated whether touch as a way to prime action-related and conceptual knowledge can facilitate multisensory integration. Specifically, it sought to test whether haptically primed, object-intrinsic information of affordances (in addition to the object shape information, its structural descriptions) would modulate stronger visuo-haptic processing during binocular rivalry than object shape information alone. During binocular rivalry, each eye receives a different visual input, resulting in alternating dynamics of perceptual switches. This phenomenon has been used to study the psychophysics and the neurobiology of visual perception. Only recently, it has also been used to study multisensory interactions. It has been demonstrated that auditory, olfactorial or haptic signals can stabilize the visual image which corresponds to the signal of the other sensory modality, presumably in early multisensory convergence zones. While previous studies used „minimal‟, abstract cross-modal stimuli pairs (like Gabor patches), in the current study multisensory effects were investigated with functional familiar objects which engage a dense network of fronto-parietal areas involved also during conceptual and involuntary motor processing. The network‟s signals converge on posterior visuo-haptic convergence areas, like the lateral occipital complex (LOC). Crucially, some of those areas are also involved in perceptual stabilization during binocular rivalry. In contrast, unfamiliar nonsense objects were used which engage a smaller somatosensory network which also converges on LOC. It was hypothesized that visuo-tactile integration during binocular rivalry would be stronger stabilized when observers interacted with familiar objects, engaging the denser fronto-parietal network with greater top-down signals, than with unfamiliar objects which engage the less dense bottom-up network. Perceptual stabilization was measured by the frequency of the perceptual switches and the duration of the perceptual dominance of the haptically congruent visual stimulus across the two object classes. In addition, effects of visuo-haptic priming were measured at the trial onset. Although initial cross-modal priming was present and binocular rivalry was consistently modulated by haptic input, familiar objects did not show an advantage in visuo-tactile binding over unfamiliar objects. This implies that the signals from the fronto-parietal top-down network of the familiar objects stabilize visuo-haptic processing comparably strong to the signals of the bottom-up somatosensory network of the unfamiliar objects. This suggests that the nervous system relies on sparse representations in multisensory processing during object interaction without necessarily taking advantage of conceptual information. Since haptic space is invariant and its interpretative frame is very limited, the resolution of ambiguities in the visual system can rely on structural descriptions alone, rendering conceptual information unnecessary during visuo-haptic integration.

Autor*innen

Dalibor Andrijevic

Haupttitel (Englisch)

Visio-haptic integration during binocular rivalry

Hauptuntertitel (Englisch)

studying the roles of international congruence and object familiarity

Paralleltitel (Deutsch)

Visuo-haptische Integration während binokulärem Wettstreit: Der Einfluss intermodaler Kongruenz und Objekt-Familiarität

Paralleltitel (Englisch)

Visuo-haptic integration during binocular rivalry: Studying the roles of intermodal congruence and object familiarity

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

60 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Ulrich Ansorge

Klassifikation

77 Psychologie > 77.40 Wahrnehmungspsychologie

AC Nummer

AC11850971

Utheses ID

28835

Studienkennzahl

UA | 066 | 013 | |

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Schlagwörter