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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-53817
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5381/


Der semantische Abgleich von visuellen und auditorischen Reizen im Arbeitsgedächtnis: eine multisensorische Elektroenzephalographie Studie

Tandler, Frithjof

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Freie Schlagwörter (Deutsch): EEG , multisensorisch , Arbeitsgedächtnis , EKP , Gamma Band Aktivität
Freie Schlagwörter (Englisch): Multisensory , Crossmodal , Working memory , Gamma , EEG
Basisklassifikation: 44.37
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Engel, Andreas (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 31.10.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 02.11.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Frühere Studien, welche die Integration innerhalb einzelner Sinnessysteme- wie etwa dem Sehsystem oder dem Hörsystem- untersuchten, fanden, dass die Verarbeitung von Reizen, die zum Inhalt des Arbeitsgedächtnis passen, vereinfacht ist, wenn eingehende sensorische Informationen zu einer Vorlage im Arbeitsgedächtnis passen. Es wurde zudem die Hypothese aufgestellt, dass dieser Abgleich im Arbeitsgedächtnis mit einer erhöhten Synchronisation von Neuronen im Gamma-Band einhergeht (Herrmann et al. 2004b). In der vorliegenden EEG-Studie wurde die Integration multisensorischer Informationen bei der Erkennung natürlicher Objekte in einem multisensorischen „delayed matching-to-sample“ Paradigma untersucht. Es wurden Verhaltensdaten, EKPs und die GBA für semantisch kongruente und semantisch inkongruente visuell-auditorische Reizpaare untersucht.
Für die kongruenten Reizpaare wurde dabei eine signifikant höhere Fehlerrate gefunden als für die inkongruenten, was auf eine erhöhte Schwierigkeit bei der Verarbeitung von semantisch kongruenten Reizpaaren hindeutet. Im Unterschied dazu wurden keine signifikanten Unterschiede in den Reaktionszeiten gefunden (in Übereinstimmung mit anderen Studien, hätte man kürzere RTs für kongruente Reizpaare erwarten können). Die Berechnung einer Kovarianzanalyse, welche die unterschiedlichen Schwierigkeitsgrade bei der Verarbeitung kongruenter und inkongruenter Reizpaare berücksichtigte, zeigte jedoch den vorhergesagten Unterschied für die RTs zwischen kongruenten und inkongruenten Reizpaaren. Mögliche Kongruenzeffekte in RTs scheinen in der vorliegenden Studie somit durch die unterschiedlichen Aufgabenschwierigkeiten verdeckt worden zu sein.
Für die EKPs wurden Effekte des semantischen Abgleichs auf die auditorischen Reize nach 120-170 ms über frontalen und posterioren Skalpregionen gefunden, was auf eine Beteiligung von Strukturen des Arbeitsgedächtnisses bei der Integration von multisensorischen Sinneseindrücken hinweisen könnte. Im Zeitintervall von 250-400 ms wurden Integrationseffekte über medio-zentralen Regionen beobachtet, was auf einen kontextabhängigen Integrationsprozess zwischen den visuellen und den auditorischen Reizen hindeuten könnte. Zukünftige Studien, in denen Quellenlokalisationsmethoden zur Anwendung kommen, könnten zu einem besseren Verständnis dazu führen, welche Hirnregionen an den berichteten Effekten in den EKPs beteiligt sind.
Zusätzlich wurde eine erhöhe GBA mit einer medio-zentralen Topographie nach 120-180 ms für kongruente Reizpaare im Vergleich zu den inkongruenten Reizpaaren gefunden. Dies zeigt, dass sich der multisensorische Abgleich von Sinneseindrücken im Arbeitsgedächtnis auch in der GBA widerspiegelt. Zudem deuten die berichteten Ergebnisse darauf hin, dass die dynamische Kopplung von neuronalen Populationen im Gamma-Band ein wichtiger Mechanismus bei der Integration multisensorischer Sinneseindrücke ist. Die vorliegende EEG-Studie leistet somit einen bedeutsamen Beitrag zu der Frage, wie der semantische Abgleich von multisensorischen Reizkombinationen im Arbeitsgedächtnis auf der neuronalen Ebene repräsentiert ist.

Kurzfassung auf Englisch: In real-world situations, the integration of
sensory information in working memory (WM) is an
important mechanism for the recognition of objects. Studies
in single sensory modalities show that object recognition is
facilitated if bottom-up inputs match a template held in
WM, and that this eVect may be linked to enhanced
synchronization of neurons in the gamma-band (>30 Hz).
Natural objects, however, frequently provide inputs to multiple
sensory modalities. In this EEG study, we examined
the integration of semantically matching or non-matching
visual and auditory inputs using a delayed visual-toauditory
object-matching paradigm. In the event-related
potentials (ERPs) triggered by auditory inputs, eVects
of semantic matching were observed after 120–170 ms at
frontal and posterior regions, indicating WM-speciWc
processing across modalities, and after 250–400 ms over
medial-central regions, possibly reXecting the contextual
integration of sensory inputs. Additionally, total gammaband
activity (GBA) with medial-central topography after
120–180 ms was larger for matching compared to nonmatching
trials. This demonstrates that multisensory matching
in WM is reXected by GBA and that dynamic coupling
of neural populations in this frequency range might be a
crucial mechanism for integrative multisensory processes.

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