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The N2 event-related potential component indicates differential target representations for eye and hand movements

Claudia Wehrspaun

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Psychologie

Betreuer*in

Uta Sailer

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DOI

10.25365/thesis.9263

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29463.81321.475755-4

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In diversen alltäglichen Situationen benötigen Menschen eine präzise Auge-Hand- Koordination. Diese gewährleistet, dass wir sinnvoll mit unserer Umwelt interagieren können und beispielsweise die Fähigkeit zu geplanten, genaueren Greif- oder Zeigebewegungen haben. Aufgrund der Vielfalt von Situationen und Anforderungen, beziehungsweise der großen Masse an Information, welche schon während des Vorgangs der Wahrnehmung bewältigt werden muss, stellt sich die Frage, in welchen Schritten das menschliche Gehirn diese Verarbeitung vornehmen kann. Die vorliegende Studie setzt sich mit dieser Frage auseinander, indem die ERPKomponente N2 im Vergleich bei Sakkaden zu einem Ziel oder einer entsprechenden Zeigebewegung untersucht wird. Die N2-Komponente erscheint hier besonders geeignet, da sie einen Zusammenhang mit Zielverarbeitung oder Stimulusklassifikation zeigt und durch Aufmerksamkeit moduliert werden kann (Holguín et al., 2009). Aufgrund dessen wurde angenommen, dass die Notwendigkeit einer effizienteren Zielverarbeitung in der Zeige-Bedingung zu einer stärker negativ ausgeprägten N2 führen würde. Während des Experiments führten die Teilnehmer Zeigebewegungen und Sakkaden zu einem Stimulus aus und lediglich Sakkaden zu einem anderen. Anhand dieser Aufgabe konnte der erwartete Unterschied in der Amplitude der N2- Komponenete gezeigt werden, welche in der Zeigebewegung stärker negativ ausgeprägt war. Bezüglich der Latenzen stellten sich die beiden Bedingungen als gleichwertig heraus. Dies könnte an zwei einander ausgleichenden Einflüssen liegen: Zum einen muss das Ziel für die Zeige-Bedingung effizienter verarbeitet werden, zum anderen ist eine größere Menge an Information zu bewältigen. Im Hinblick auf eine mögliche Interpretation der Ergebnisse muss genauer zwischen den Subkomponenten der N2 unterschieden werden. Die Tatsache, dass der beobachtete Effekt an der zentralen Elektrode am größten war, an der parietalen Seite noch zu sehen war, aber in Richtung frontal verschwand, spricht für einen Einfluss der Bedingung auf die posteriore N2p. Hierbei ist zu sagen, dass keine eindeutige Unterscheidung von der N2b getroffen werden kann, welche im Zusammenhang mit abweichenden Stimuli untersucht wurde (Patel und Assam, 2005). Allerdings wurde die N2b mit dem superioren Temporalcortex in Verbindung gebracht, welcher, sowie Teile 56 des Parietalcortex, zum dorsalen Pfad der Verarbeitung der visuellen Wahrnehmung gehört (Bruce et al., 2003). Aus diesem Grund wären beide Subkomponenten mit der Bildung von Augen- und Handbewegungen verbunden. Wesentlich ist bei der vorgegeben Aufgabe der Einfluss der Aufmerksamkeit. Studien haben gezeigt, dass bereits während der ersten Verarbeitungsschritte Modulationen durch Ausrichtung der Aufmerksamkeit wirksam werden können (Maunsell, 1995). In diesem Sinne könnte der N2-Effekt durch ungleiche Verteilung von Aufmerksamkeit zustande gekommen sein, da die Zeige-Bedingung wahrscheinlich als die anstrengendere von beiden wahrgenommen wurde. Dazu ist zu sagen, dass andere Untersuchungen, welche Augen- und gerichtete Handbewegungen nutzten, keinen ausschlaggebenden Einfluss von Aufmerksamkeit durch eine zusätzliche Kontrollbedingung zeigen konnten (Astafiev et al., 2004). Diese Beobachtungen sprechen für eine komplexere Ursache des N2-Effektes. Eine weitere entscheidende Grundlage bezüglich der Auge-Hand-Koordination ist, welche Koordinatensysteme für die Berechnung des Bewegungsvektors verwendet werden. McGuire und Sabes (2009) präsentieren eine Studie, bei der Fehler in den Augenbewegungen am besten durch ein Model vorausgesagt werden konnten, bei dem Beiträge von retinotopen und körperzentrierten Koordinatensystemen mit einbezogen wurden. Aufgrund der posterioren Verteilung der N2-Komponente könnte die retinotope Organisation des parietalen Cortex dazu führen, dass für die Überleitung zum stärker körperzentriert strukturierten frontalen Cortex (McGuire und Sabes, 2009) eine effizientere Verarbeitung im Falle der Zeige-Bedingung von Nöten ist. Dadurch könnte eine stärker negative N2-Komponente entstehen. Die Untersuchung von Sailer et al. (2002) weist auf einen weiteren Aspekt hin. In einem Verhaltensexperiment hatten Versuchspersonen Augen- und Zeigebewegungen zu Zielen mit unterschiedlichen Charakteristika durchzuführen. Hierbei kam es zu Unterschieden bei der Zeigebewegung. Dies kann als Hinweis auf die Bedeutung von Zielcharakteristika bei der Bildung einer Zielrepräsentation gewertet werden. Da diese offenbar nur im Falle der Zeige-Bedingung relevant waren, kommt es anscheinend zur Bildung von unterschiedlichen Zielrepräsentationen, je nach Relevanz für spätere Bewegungen. Im Sinne von Maunsell (1995) könnte man auch von multiplen Zielrepräsentationen sprechen, welche in den unterschiedlich organisierten Schichten 57 der Verarbeitungsbahnen gebildet werden, um relevante Information für das Individuum sinnvoll zu gewichten. Im Zusammenhang mit dem beobachteten Effekt bei der N2-Komponente könnte die unterschiedliche Gewichtung einen Einfluss haben, da in der Zeige-Bedingung andere Zielcharakteristika analysiert und gewichtet werden müssen. So gesehen könnte eine möglichst komplette Erklärung des N2-Effektes lauten, dass verschiedene Zielrepräsentationen ausgebildet werden, welche sich unterscheiden im Hinblick des Beitrages von Koordinatensystemen und außerdem bezüglich der relativen Gewichtung von Zielcharakteristika. Natürlich könnte auf allen Stufen dieses Verarbeitungsprozesses Aufmerksamkeit eine wesentliche Rolle spielen.

Abstract

(Englisch)

During multiple tasks, we are in need of a very precise eye-hand-coordination. Taking into account the variable factors of influence, like attentional demands, changing context or limited information, the question arises, how the brain is able to develop a target representation which is best suited to all kinds of situations in everyday-life. Generally, studies reached different results regarding possible reference frames or the processing of different target features. Whether movements’ trajectories or corresponding errors are correlated, depends largely on the paradigm which is used in a certain experiment. In consequence, some researchers rather focused on the relative contribution of different informative frame works on multiple target representation than on comparing the probabilities of concurrent models. Behavioral and functional studies provide evidence that not solely an implementation of different reference frames for a movement vector is necessary, but also the relative weighting of target features in relation to the required eye- or hand movement (McGuire and Sabes (2009); Sailer et al. (2002)). In addition, shifts of attention have been suggested to modulate nearly all steps of eyehand- coordination (Maunsell, 1995). In this context, the present study tries to further investigate the underlying principles for generating coupled saccades and pointing movements. The method of choice is the comparison of an ERP-component, the N2, during a task, where participants had to either fixate or perform a reaching movement at a target. The N2 is of interest in this behalf, because it has been linked to target processing, classification of stimuli and is influenced by attention (Holguín et al., 2009). During the experiment, the N2 showed a significantly more pronounced negativity during the pointing condition. This can be interpreted as a need for higher efficiency during target processing that leads to a limb movement, because additional and more complex information has to be taken into account. Accordingly, the results fit a model based on multiple rather than one common target representation. The specific differences could result either from a more complex computation concerning reference frames for the pointing movement or a weighting procedure of relatively important target features.

Autor*innen

Claudia Wehrspaun

Haupttitel (Englisch)

The N2 event-related potential component indicates differential target representations for eye and hand movements

Paralleltitel (Deutsch)

Die ERP-Komponente N2 zeigt Unterschiede in der Zielrepräsentation für Augen- und Handbewegungen

Paralleltitel (Englisch)

The N2 event-related potential component indicates differential target representations for eye and hand movements

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

64, XXX S. S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Uta Sailer

Klassifikation

77 Psychologie > 77.05 Experimentelle Psychologie

AC Nummer

AC08095427

Utheses ID

8353

Studienkennzahl

UA | 298 | | |

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Schlagwörter