The Electrophysiological Correlates of Processing Self- and Externally Generated Sensations

Studien und eine bei einer Fachzeitschrift eingereichte Studie), um Fragen im Zusammenhang mit den neuralen und verhaltensbezogenen Korrelaten des Vorwärtsmodells zu untersuchen. In Studie I wurden sensorische ERPs als Reaktion auf visuelle Reize untersucht, welche durch aktive (selbst initiierte) und passive (unfreiwillige; Finger wurde durch ein Gerät bewegt) Bewegungen ausgelöst wurden. Die Wahrnehmung der Reize wurde anhand einer Aufgabe zur Bewertung der Reizintensitäten gemessen. Die Amplituden der visuellen N1- und P2-ERPs waren in der aktiven Bedingung reduziert, was auf eine Unterdrückung des selbst initiierten sensorischen Inputs hindeutet. In der Verhaltensaufgabe zeigte sich jedoch kein Effekt des Bewegungstyps. Die Unterdrückung der P2-Komponente korrelierte jedoch mit Verhaltensmaßen der Unterdrückung. Diese Komponente könnte Prozesse auf höherer Verarbeitungsebene wie die bewusste Bewertung der wahrgenommenen Intensität widerspiegeln. In Studie II wurde untersucht, ob RP und LRP Informationen enkodieren, die mit der Antizipation der Kontingenz zwischen Handlungen und deren Konsequenzen sowie mit der Reizmodalität zusammenhängen. Wenn die Handlung unmittelbar von einem Reiz gefolgt wurde, unterschied sich RP zwischen aktiven und passiven Bewegungen etwa 200 ms vor dem Tastendruck. Dieser Unterschied war nicht vorhanden, wenn die sensorischen Konsequenzen um eine Sekunde verzögert wurden. Im Gegensatz dazu enkodierte LRP den Bewegungstyp, aber nicht die Kontingenz zwischen Handlungen und deren Konsequenzen. Dies zeigt eine Dissoziation zwischen RP und LRP, wobei RP Prozesse auf höherer Verarbeitungsebene wie die Antizipation bevorstehender Reize repräsentiert, und LRP mit Prozessen auf niedrigerer Verarbeitungsebene wie der Vorbereitung auf die Bewegungsausführung zusammenhängt. MVPA wurde ebenfalls verwendet, um zu untersuchen, ob die Vorhersage der Handlungskonsequenzen über den gesamten Kortex hinweg repräsentiert wurde. Der Bewegungstyp (aktiv vs. passiv) konnte ab etwa -800 ms in allen Bedingungen mit zunehmender Genauigkeit dekodiert werden und erreichte eine Genauigkeit von ca. 85% zum Zeitpunkt der Bewegung. Die Genauigkeit der Dekodierung war in der Kontrollbedingung etwa 200 ms vor der Bewegung niedriger als in den visuellen und auditiven Bedingungen. Die Reizmodalität (visuell vs. auditiv) war sowohl für aktive als auch für passive Bedingungen dekodierbar. Die aktive Bedingung konnte kurz vor der Bewegung mit besonders hoher Genauigkeit dekodiert werden. Die Ergebnisse legen nahe, dass die prämotorische EEG-Aktivität die Vorhersage der Handlungskonsequenzen enkodiert. In Studie III, zusätzlich zu aktiven (hier ausgeführt mit einer minimalen Latenz von 700 ms) und passiven Bewegungen, führten die Teilnehmer schnelle Bewegungen aus (so schnell wie möglich als Reaktion auf ein akustisches Signal). Die aktiven und die schnellen Bedingungen zeigten reduzierte N1-P2-Amplituden im Vergleich zur passiven Bedingung und unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Diese Bedingungen zeigten auch vergleichbare LRP-Amplituden, die signifikant größer waren als in der passiven Bedingung. Obwohl alle drei Bedingungen eine negative Verschiebung in der RP zeigten, wies die schnelle Bedingung geringere ERP-Amplituden auf als die aktive Bedingung, was auf Unterschiede in der motorischen Vorbereitung hinweisen könnte. Dies könnte mit zusätzlichen Vorbereitungsprozessen im Zusammenhang stehen, um die Bewegung so schnell wie möglich nach dem Signal auszuführen. Die Ergebnisse zeigten, dass, obwohl aktive und schnelle Bewegungen unterschiedlich vorbereitet wurden, dies letztendlich nicht zu Unterschieden in der Feedbackverarbeitung führte. Zusammenfassend liefert diese Arbeit neue Details zur Spezifikation des Efferenzkopie-Mechanismus. Es zeigte sich robuste Evidenz für eine neurale sensorische Unterdrückung visuellen Inputs. Zum ersten Mal wurde gezeigt, dass die Verarbeitung sensorischer Handlungskonsequenzen zwischen aktiven und schnellen Bewegungen ähnlich abläuft, obwohl sie sich in der Bewegungsinitiierung, der Bewegungsintention, der Aufgabenanforderung und der Vorbereitungszeit unterscheiden. Die Studien haben auch neue Ergebnisse zur Dissoziation von RP und LRP geliefert, welche zeigen, dass LRP vor passiven Bewegungen signifikant reduziert ist. Darüber hinaus gab es in drei Studien Hinweise darauf, dass RP motorische Vorbereitungsprozesse auf höherer Verarbeitungsebene, einschließlich der Antizipation von Handlungskonsequenzen, enkodiert, und zwar spezifisch für die aktive Bedingung. Diese Arbeit liefert auch Erkenntnisse über den Nutzen einer innovativen Analysemethode, bei der mittels MVPA die Vorhersage der Handlungskonsequenzen vor der Bewegung demonstriert wurde, unter Berücksichtigung von Aktivitätsmustern über den gesamten Kortex hinweg. Die in dieser Arbeit präsentierten Studien vertiefen unser Verständnis des Efferenzkopie-Mechanismus mit möglichen Auswirkungen auf zukünftige translationale Arbeiten. Diese könnten dazu beitragen, Defizite im Zusammenhang mit den Hauptsymptomen von Psychosen besser zu verstehen.