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Titel:Multisensorische Integration von redundanten Reizen
Autor:Gondan, Matthias
Weitere Beteiligte: Röder, Brigitte (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2005
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2005/0099
DOI: https://doi.org/10.17192/z2005.0099
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2005-00998
DDC: Psychologie
Titel(trans.):Multisensory integration of redundant signals

Dokument

Schlagwörter:
Visuelle Wahrnehmung, Experimentelle P, Elektroencephalogramm, Lautwahrnehmung, Multisensorische Integration, Wahrnehmungspsychologie, Visuelle Aufmerksamkeit, Aufmerksamkeit, Multisensory processes
Referenziert von:

Zusammenfassung:
Wenn eine Versuchsperson die Aufgabe hat, in der gleichen Weise auf Reize zweier Modalitaeten (z.B. ein Licht- und ein Tonsignal) zu reagieren, beobachtet man deutlich schnellere Reaktionen, wenn die beiden Reize gleichzeitig dargeboten werden, als wenn nur einer der beiden Reize dargeboten wird. Dieser Effekt wird als Redundanzeffekt (redundant target effect) bezeichnet. Die schnelleren Reaktionen auf die redundanten Reize sind ein Hinweis darauf, dass die Informationen aus den Sinnessystemen in irgendeiner Weise integriert werden. Auf welche Weise diese Integration stattfindet und wovon sie abhaengig ist, wurde in der vorliegenden Arbeit in fuenf Teilstudien untersucht, wobei die Anzahl der redundanten Reize, Reihenfolgeeffekte, die raeumliche Beziehung der Reizkomponenten und die raeumliche Aufmerksamkeit betrachtet wurden. Neben Reaktionszeiten wurden in zwei Teilstudien (Kap. 3 und 4) auch ereigniskorrelierte Potentiale gemessen, um Hinweise auf diejenigen Hirnregionen zu gewinnen, die in spezifischer Weise auf multimodale Reize antworten. In Kapitel 1 wird gezeigt, wie spezifische Redundanzgewinne bei dreifach redundanten Reizen (Ton, Licht und Tastreiz) untersucht werden koennen. Es wird insbesondere gezeigt, dass die beobachteten Redundanzgewinne bei trimodalen Reizen vollstaendig durch paarweise bisensorische Redundanzgewinne erklaert werden koennen. In Kapitel 2 wird der Einfluss von Modalitaetswechselkosten untersucht: In zufaelligen Sequenzen von auditiven und visuellen Reizen sind die Reaktionen auf einen Teil der Reize verlangsamt, dann naemlich, wenn sich die Modalitaet des aktuellen Reizes von der Modalitaet des Vorgaengerreizes unterscheidet. Da bei den redundanten Reizen immer mindestens eine Stimuluskomponente dem Vorgaengerreiz entspricht, sind die redundanten Reize hiervon nicht betroffen. Ein Teil des Redundanzgewinns koennte daher auch auf Modalitaetswechselkosten zurueckgehen. In Kapitel 2 wird gezeigt, wie man mit diesem Problem umgehen kann und dass Modalitaetswechsel zwar einen Redundanzgewinn verursachen koennen, dass es aber gleichwohl deutliche Hinweise auf multisensorische Integration bei auditiv-visuellen, auditiv-taktilen und visuell-taktilen redundanten Reizen gibt. In Kapitel 3 wird eine Methode vorgestellt, mit der Wechselwirkungen des Seh- und Hoersystems mit ereigniskorrelierten Potentialen (EKPs) untersucht werden koennen. In bisherigen Untersuchungen wurde hierfuer haeufig das EKP auf einen auditiv-visuellen Reiz (AV) mit der Summe der EKPs auf einen auditiven und einen visuellen Reiz (A+V) verglichen. Ein Problem dieser Vergleichsmethode ist, dass AV, A und V keinerlei gemeinsame Aktivitaet enthalten duerfen. In Kapitel 3 wird eine Alternativmethode vorgestellt, die robust gegenueber gemeinsamer Aktivitaet ist. In Kapitel 4 wird untersucht, inwieweit die raeumliche Beziehung der beiden Komponenten eines redundanten Reizes die multisensorische Integration und den Redundanzgewinn beeinflusst. Es zeigt sich, dass redundante Reize, die am gleichen Ort praesentiert werden, effizienter verarbeitet werden als redundante Reize, die an unterschiedlichen Orten praesentiert werden. Die raeumliche Beziehung der Reize wirkt sich auch auf die kortikale Verarbeitung aus: Bei Reizen, die am gleichen Ort praesentiert wurden, konnte eine EEG-Veraenderung an parietalen Elektroden beobachtet werden, was auf eine spezifische Beteiligung polymodaler Hirnareale im Parietallappen an der multisensorischen Integration hinweist. In Kapitel 5 wird gezeigt, dass der Redundanzgewinn in hohem Masse davon abhaengig ist, ob sich die Versuchsperson auf den Ort der Reizpraesentation konzentriert. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die multisensorische Integration von redundanten Reizen weniger ein reizgesteuerter bottom up-Prozess ist, sondern eher auf der Ebene von Reiz-Reaktions-Assoziationen stattfindet, wie es in neueren Modellen der Verarbeitung von visuellen Informationen vorgeschlagen wird.

Summary:
If participants simultaneously receive two target stimuli of different modalities (e.g. auditory and visual), they respond to them faster than would be expected from their reaction times to simple stimuli (redundant target effect, RTE). This speeding of reaction time indicates that the information of the two sensory channels is integrated at a particular processing stage. The present thesis investigates this reaction time gain in five experiments in which the number of redundant targets, sequence effects, the spatial relationship and spatial attention were varied systematically. In addition to reaction time analyses, event-related potentials were measured in two experiments. In chapter 1, a new method to investigate redundancy gains in the reaction times to trimodal auditory-visual-tactile stimuli is described. Especially it is shown that redundancy gains in trimodal stimuli can entirely be explained within the framework of bisensory interactions. Responses to ipsimodal stimuli (e.g. an auditory stimulus following another auditory stimulus) are faster than to crossmodal stimuli (e.g. an auditory stimulus following a visual stimulus). Since the modality of at least one component of a bimodal stimulus always matches the modality of the preceding stimulus, it could be argued that bimodal stimuli are always ipsimodal. In chapter 2, it is demonstrated that this can yield artificial redundancy effects, and a method to avoid this potential problem is described. A frequent approach to study interactions of the auditory and the visual system with event-related potentials (ERPs) is to measure the ERP to auditory-visual stimuli (AV) and to compare it with the sum of the ERPs to auditory and visual stimuli (A+V). A problem of this ERP comparison is that the three ERPs should be free of common activity. In chapter 3, I describe an alternative comparison which is robust with respect to common activity. Does the spatial relationship of the two components of a bimodal stimulus affect the way in which the information of the two sensory channels is integrated? In chapter 4, it is shown that processing of spatially congruent redundant stimuli is more efficient than if the two stimuli are presented at different locations. Moreover, ERPs to spatially congruent bimodal stimuli differed from the ERPs to spatially incongruent stimuli, at parietal recording sites. This indicates that polymodal areas in the parietal cortex might be involved in the processing of bimodal stimuli. In chapter 5, it is shown that the redundancy gain depends on whether the participant is focusing the location of the bimodal stimulation. This indicates that multisensory integration of redundant stimuli is not only a stimulus-driven 'bottom up' process. It seems rather to occur at higher levels of processing, as suggested by recent models of visual information processing.


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