Elektrophysiologie und virtuelle Realität als Mittel zur Untersuchung ...

..... PSYCHOLOGIE
verbunden sind. Die so genannten ereigniskorrelierten
Potenziale oder EKPs zeichnen sich durch eine
charakteristische Wellenform aus, die sich in unterschiedliche
Komponenten einteilen lassen (Abb. 3,
links). Jede dieser Komponenten wird dabei bestimmten
Verarbeitungsschritten im neurokognitiven
System zugeordnet, etwa der sensorischen Verarbeitung
eines Reizes, der kognitiven Bewertung oder
der Initiierung einer motorischen Reaktion auf den
Reiz. Damit lassen sich Aussagen machen über
bestimmte Prozesse, die an der Informationsverarbeitung
beteiligt sind, und ihre zeitliche Abfolge. Mit
geeigneten Modellierungsverfahren lassen sich
sogar die beteiligten neuronalen Strukturen identifizieren,
wenn auch mit geringerer räumlicher Auflösung
als in der funktionalen Kernspintomographie
(fMRI). Ein großer Vorteil ist jedoch die hohe zeitliche
Auflösung des EEGs, die im Millisekundenbereich
liegt und hierin dem fMRI überlegen ist. Außerdem
ist der apparative Aufwand des EEGs vergleichsweise
gering und macht eine Nutzung im VR-Labor möglich.
Neuere Ansätze wie die parallele fMRI- und
EEG-Aufzeichnung versprechen eine Kombination
der hohen zeitlichen Auflösung des EEGs mit der
hohen räumlichen Auflösung des fMRI.
Mit Hilfe von verschiedenen EKP-Studien konnten
wir zeigen, dass ein hoher Anteil der visuellen Informationsverarbeitung
automatisch und auf der Ebene
sensorischer Verarbeitungsschritte erfolgt. Bereits im
sensorischen System wird eine Repräsentation über
Invarianten der visuellen Umgebung abgespeichert,
auf deren Basis auch zeitlich getrennt präsentierte
Reize verglichen und bewertet werden, um schon
nach wenigen Millisekunden und ohne Zuwendung
von Aufmerksamkeit unerwartete Veränderungen zu
detektieren (siehe Berti & Schröger, 2004). In Abb. 3
ist das Ergebnis dieser Studie zusammengefasst: Es
zeigt sich, dass bereits nach 200 Millisekunden ein
deutlicher Unterschied bei der Verarbeitung der veränderten
Reize zu beobachten ist. Diese Verarbeitung
ist in dem Sinne automatisch, als dass die Versuchspersonen
ihre Aufmerksamkeit auf einen anderen
Aspekt der visuellen Stimulation richteten. Die
Fähigkeit, möglichst schnell Veränderungen in der
visuellen Umwelt zu entdecken, die nicht im Fokus
der Aufmerksamkeit liegen, ist etwa im Straßenverkehr
von besonderer Bedeutung. Während im Alltag
allerdings deutliche Veränderungen wie das plötzliche
Erscheinen eines Objektes oder Bewegungs- und
Geschwindigkeitsänderungen Aufmerksamkeit anziehen,
zeigt sich in unseren Laborexperimenten,
dass auch vergleichsweise geringe Veränderungen
auf Basis eines sensorischen Gedächtnisvergleichsprozesses
erkannt werden. Die Verteilung der EKPs
(Abb. 3, rechts) auf der Schädeloberfläche legt die
Vermutung nahe, dass die primären, visuellen Areale
Quelle dieser Prozesse sind. Dies ist ein weiterer Hinweis
darauf, dass dieser Gedächtnisvergleichsprozess
tatsächlich eine Leistung des sensorischen Systems
ist und in diesem Sinne kognitive Funktionen
deutlich früher in der Informationsverarbeitung verankert
sind, als man oftmals annimmt.
Zur Zeit messen wir EKPs, die bestimmten Phasen
der Kontaktzeitschätzung zugeordnet werden können,
um der bislang ungeklärten Frage nachzugehen,
ob es beim Menschen ein Modul (etwa Kortexareal
MT) gibt, das bei jeder Kontaktzeitschätzung aktiv
wird, ähnlich wie man es bei Tauben gefunden hat.
Ebenso sind wir dabei, Blickbewegungen und EKPs
miteinander in Beziehung zu setzen, um Prozessen
der Objekterkennung auf die Spur zu kommen.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die
Kombination von VR mit neurowissenschaftlichen
Methoden eine weitgehend einmalige Chance darstellt,
um die Prozesse zu analysieren, die der visuellen
Wahrnehmung zugrunde liegen. Diese Methodenkombination
werden wir in Zukunft weiterentwickeln,
um die daraus erwachsenden Chancen in
Mainz zu nutzen.
■ Summary
We explore the processes underlying human visual
perception. To do so, during the last two years we
have assembled a technology that allows us to simulate
complex scenes, as for example vehicles approaching
an observer on collision course. It also enables
us to relate behavioral measures such as reaction
time with electrophysiological parameters such as
evoked brain potentials. The integrative approach,
set within a virtual reality laboratory, combines computer
science, electrophysiology, and cognitive psychology.
We report findings that support the advantage
of this approach.
Literatur
Berti, S., Schröger, E. (2004). Distraction effects in vision: behavioral and event-related brain potential indices. Neuroreport
15, 665-669.
Hecht, H., Savelsbergh, G. J. P. (Eds.) (2004). Time-to-contact. Amsterdam: Elsevier Science Publishers.
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