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P3 topographies of different sensory modalities
testing the common pathway hypothesis of P3 generation
Daniel Attia
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Joint Degree Programme MEi :CogSci Cognitive Science
Betreuer*in
Zvezdan Pirtošek
DOI
10.25365/thesis.35152
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30030.57154.478459-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Mensch ist mit verschiedenen überlebenswichtigen Aufmerksamkeitsmechanismen ausgestattet um im Alltag und in Gefahrensituationen angemessen reagieren zu können. Die schnelle Erfassung von Veränderungen in unserer unmittelbaren Umgebung kann überlebenswichtig sein. Einer der bestuntersuchten physiologischen Marker der Aufmerksamkeit ist das P3-Potential (auch P300 genannt). Es ist ein ereigniskorreliertes Potential (EKP, engl.: ERP), das erstmals von Chapman und Bragdon (1964) gemessen und entdeckt wurde. Die maximale Amplitudenlatenz beträgt ungefähr 250 – 600ms und kann je nach Stimulusmodalität, Aufgabenstellung, Alter, Geschlecht (Katayama & Polich, 1998; Brumback, Arbel, Donchin, & Goldman, 2012; Polich & Kok, 1995) und einer Vielzahl anderer Einflüsse wie Ethanol, Marihuana und Nikotinzufuhr variieren (Polich & Criado, 2006; Evans, Maxfield, Van Rensburg, Oliver, Jentink, & Drobes, 2013). Es wird angenommen, dass das P3-Potential ein von der involvierten Sinnesmodalität (visuell, auditiv, somatosensorisch) unabhängiges, endogenes Potential ist (Donchin, Ritter & McCallum, 1978; Katayama & Polich, 1999). Ausschlaggebend für die Entstehung des P3-Potentials, das in Zusammenhang mit Aufmerksamkeits-, Evaluierungs-, Kategorisierungs- und Gedächtnisprozessen zu stehen scheint (Polich, 2007; Squires, Squires, & Hillyard, 1975; Comerchero & Polich, 1999), ist die Reaktion des Subjekts. Die “Context Updating Theorie“ nimmt an, dass nach anfänglicher sensorischer Verarbeitung der neu-eingehende Stimulus mit der vorherigen neuronalen Repräsentation des Stimulus und Stimuluskontexts, welche im Arbeitsgedächtnis gespeichert ist, verglichen wird (Polich, 2007). Wenn der neu-eingehende Stimulus gleich bleibt – oder dem vorhergehenden ähnlich genug ist – werden lediglich sensorisch evozierte Potentiale (N1, P2, N2) generiert. Unterscheidet sich der neue Stimulus jedoch signifikant, wird die gespeicherte neuronale Repräsentation aktualisiert und ein P3-Potential generiert (Polich, 2007; Polich, 2003).
Trotz der bereits mehr als 40 Jahre andauernden Forschung, sind grundlegende Fragen bezüglich der neuronalen Erzeuger noch unzureichend geklärt. Die meisten Studien gelangten zu dem Schluss, dass das P3-Potential ein klassisch-endogenes Potential ist, und dass die Oberflächenpotentialverteilung (engl.: „surface potential distribution“) zwischen verschiedenen Sinnesmodalitäten konstant ist. Diese Resultate basieren jedoch größtenteils auf niedrigauflösenden EEG-Aufzeichnungen, ohne die Verwendung hochauflösender Methoden wie die „Sherical-Spline-Laplacian (SSL)“ Methode. 17 gesunde Teilnehmer vollzogen einen sogenannten visuellen und auditiven „drei-stimulus Oddball Task“ („three-stimulus oddball task“), während deren EEG mit einem 128-Kanal-System aufgezeichnet wurde. Ein Vergleich von amplitudennormalisierten SSL Oberflächenpotentialen und die Analyse von räumlichen und zeitlichen Korrelationen, weisen auf signifikante Unterschiede zwischen der visuell und auditiv evozierten Modalität hin. Auf Grundlage dieser Resultate kommen wir zu dem Schluss, dass es zumindest sensorisch-spezifische neuronale Generatoren des P3-Potentials geben muss.
Abstract
(Englisch)
In everyday life, the rapid detection of changes in our environment is crucial for survival. For that reason several attentional mechanisms have evolved. One of the best-studied physiological “windows” on attention is the P3 potential (also called P300 or late positive component), first measured by Chapman and Bragdon (1964). It is an event related potential (ERP), with a maximum amplitude latency of roughly 250 - 600ms that can vary depending on the stimulus modality, task conditions, age, gender (Katayama & Polich, 1998; Brumback, Arbel, Donchin, & Goldman, 2012; Polich & Kok, 1995) and a multitude of environmental factors, such as ethanol, marijuana and nicotine intake (Polich & Criado, 2006; Evans, Maxfield, Van Rensburg, Oliver, Jentink, & Drobes, 2013). The P3 is considered to be an endogenous potential (Donchin, Ritter & McCallum, 1978; Katayama & Polich, 1999), generated irrespectively of the actual sensory modality (visual, auditory, somatosensory).
The subject’s reaction is crucial for the generation of the P3 potential, which has been tied to attentional, evaluative, categorization and memory processes (Polich, 2007; Squires, Squires, & Hillyard, 1975; Comerchero & Polich, 1999). The context updating theory proposes that after initial sensory processing, the new incoming stimulus is compared with the previous neural representation of the stimulus environment, which is stored in the working memory (Polich, 2007). If the stimulus remains the same or similar enough, only sensory evoked potentials (N1, P2, N2) are generated. However, if the incoming stimulus is significantly different, the stored neural representation of the environment gets updated, resulting in the generation of P3 potential (Polich, 2007; Polich, 2003). In spite of more than 40 years of research, fundamental questions regarding the nature of its neural generators remain unresolved. Most studies concluded that the P3 is a genuine classical endogenous potential, and that its surface potential distribution remains constant across sensory modalities. These results are largely based on low-density EEG recordings, without the use of high-resolution methods such as the spherical spline Laplacian (SSL). In this study, 17 healthy participants performed a three-stimulus oddball task in visual and auditory modality while their EEG was recorded using a 128-channel system. The comparison of amplitude-normalized SSL derived P3 brain-surface potentials and the analysis of spatial and temporal correlations revealed significant differences between visual and auditory evoked P3 topography. Based on these results we conclude that there must be at least some sensory-modality specific neuronal generators of the P3.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
P3 P300 topography topographies scalp distribution comparison auditory visual sensory modality sensory modalities
Schlagwörter
(Deutsch)
P3 P300 Topographie Topographien Verteilung Vergleich auditiv visuell Sinnesmodalitäten
Autor*innen
Daniel Attia
Haupttitel (Englisch)
P3 topographies of different sensory modalities
Hauptuntertitel (Englisch)
testing the common pathway hypothesis of P3 generation
Paralleltitel (Deutsch)
P3 Topographien verschiedener Sinnesmodalitäten
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
89 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Zvezdan Pirtošek
AC Nummer
AC12247624
Utheses ID
31164
Studienkennzahl
UA | 066 | 013 | |