Strukturelle und funktionelle Determinanten der attentionalen Ressourcenzuweisung beim Verfolgen multipler Objekte und Merkmale

B05

Unsere sich immer mehr beschleunigende multimediale Welt erfordert zunehmend, dass wir die Flut von visuellen Eindrücken effizient verarbeiten können. Dies erfordert insbesondere das simultane Verfolgen von visuellem Input, was schnell an Leistungsgrenzen stößt, die von der Geschwindigkeit und Flexibilität der Zuwendung von Aufmerksamkeitsressourcen ab-hängen. Zudem nimmt im Alter die Effizienz und Geschwindigkeit der Parallelverarbeitung ab. Dieses Projekt versucht mithilfe von zeitlich und räumlich hochauflösenden Neuro-imaging-Methoden (EEG, MEG, fMRI) sowie strukturellen Imagingverfahren herauszufinden, welche Prozesse und strukturellen Eigenschaften des menschlichen Kortex einer effizienten Parallelverarbeitung von visueller Information zugrunde liegen. Im Zentrum steht dabei der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit von kortikalen Prozessen und dem Grad der Myelinisierung des Kortex als Funktion des Alters. Zu experimentellen Erfassung von Parallelver-arbeitung nutzen wir das simultane Verfolgen von sich bewegenden Objekten (sog. multiple object tracking, MOT) sowie das Verfolgen mehrerer sich gleichzeitig ändernder Objektmerkmale (multiple feature tracking, MFT).

Gruppenleitung

Prof. Dr. med. Jens-Max Hopf

Prof. Dr. med. Mircea Ariel Schoenfeld

Prof. Dr. med. Jens-Max Hopf

Jens-Max Hopf ist Leiter der Abteilung für Kognitive Neurophysiologie und Inhaber des Lehrstuhls für Kognitive Neurophysiologie an der medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg sowie Leiter der Gast-Forschergruppe Visuelle Aufmerksamkeit am Leibniz Institut für Neurobiologie in Magdeburg. Im Zentrum seines Interesses steht die Erforschung von Mechanismen der Aufmerksamkeitsorientierung im menschlichen visuellen Kortex. Hierfür kommen eine Reihe von nicht-invasiven Neuroimaging Verfahren, wie elektomagnetische Ableitungen (MEF/EEG) sowie das funktionelle MRT zum Einsatz.

Institut:Otto-von Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät

Project Title:B05 Strukturelle und funktionelle Determinanten der attentionalen Ressourcenzuweisung beim Verfolgen multipler Objekte und Merkmale

Prof. Dr. med. Mircea Ariel Schoenfeld

Ariel Schoenfeld ist Leiter der Abteilung für Experimentelle Neurologie und Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Neurologie und funktionelle Bildgebung an der medizinischen Fakultät der Otto von Guericke Universität Magdeburg, sowie medizinischer Direktor der Kliniken Schmieder Heidelberg. Er befasst sich mit den neuralen Mechanismen der Wahrnehmung und Bewertung visueller Informationen bei gesunden Probanden und Patienten mit Läsionen im zentralen Nervensystem. Im Vordergrund der Forschung stehen grundlagenwissenschafliche, aber auch klinisch-pathologische Aspekte, die mit nicht-invasiven Neuroimaging Verfahren (Strukturelles und funktionelles MRT, sowie zeitlich hochauflösendes EEG und MEG) untersucht werden.

:Otto-von Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät

:Kliniken Schmieder

:B05 Strukturelle und funktionelle Determinanten der attentionalen Ressourcenzuweisung beim Verfolgen multipler Objekte und Merkmale

Gruppenmitglieder

Dr. Mandy Bartsch

Anna-Maria Felßberg

Dr. Hendrik Griep

Dr. Christian Merkel

Nadine Schönemann

Dr. Mandy Bartsch

Ich arbeite als Postdoc in der Arbeitsgruppe von Prof. Jens-Max Hopf am LIN und interessiere mich vor allem für menschliche Aufmerksamkeit und Wahrnehmung sowie Wissenschaftskommunikation. Um die raumzeitliche Dynamik der kortikalen Prozesse zu erfassen, die der Aufmerksamkeitsverteilung zugrunde liegen, messe ich EEG und MEG an gesunden Probanden, während diese Aufgaben am Bildschirm durchführen.

Anna-Maria Felßberg

coming soon

Dr. Christian Merkel

coming soon

Nadine Schönemann

coming soon.

Geschwindigkeit der Aufmerksamkeitszuwendung als Limit der Parallelverarbeitung

Unsere zentrale Arbeitshypothese besteht darin, dass mehrere Eigenschaftswerte (z.B. verschiedene Farben) eines Objektes nicht wirklich gleichzeitig attendiert werden können, sondern dass diese einzeln aber schnell wiederkehrend in den Fokus genommen werden, so dass introspektiv der Eindruck der simultanen Verarbeitung entsteht. Im Kern wäre Parallelverarbeitung jedoch ein seriell-zyklischer Prozess, dessen Limit auf die Geschwindigkeit der wiederkehrenden Aufmerksamkeitszuweisung zurückzuführen ist. Es existiert ein klarer Zusammenhang zwischen der Myelinisierung von Neuronen und deren Geschwindigkeit und Präzision Signale zu verarbeiten, woraus sich die Fragestellung nach dem Zusammenhang der kortikalen Myelinisierung und der Effizienz von Parallelverarbeitung ergibt.

Visuelle Aufmerksamkeit

Unter visueller Aufmerksamkeit versteht man die Fähigkeit, auf Details einer visuellen Szene präferiert zu ‚achten’, was ermöglicht diese besser und schneller wahrzunehmen, zu diskriminieren und entsprechende Handlungen auszulösen. Auch ohne direktes Hinsehen (außerhalb des fovealen Sehens), können Details einer Szene präferiert beachtet werden. Dies wird als verdeckte visuelle  Aufmerksamkeit bezeichnet. Zudem kann sich visuelle Aufmerksamkeit auf Objekte, Orte und Merkmale beziehen, was jeweils als objektbasierte, ortsbasierte und merkmalsbasierte Aufmerksamkeit bezeichnet wird. 

Object Tracking

Diese Funktion unseres visuellen Systems lässt sich für realistische, dynamische Szenen beobachten. Hierbei können junge gesunde Personen unabhängige Bewegungen von etwa vier Objekten in der Umgebung simultan verfolgen (sog. multiple object tracking). Es gibt Hinweise darauf, dass dies auch für andere visuelle Dimensionen wie Farbe oder Formen zutrifft.

Die Ziele unseres Projektes

Das Projekt untersucht die kortikalen Mechanismen und Limitationen der flexiblen Zuweisung von Aufmerksamkeitsressourcen beim simultanen atten-dieren von bewegten Objekten und sich ändernden Merkmalswerten. Dabei wollen wir involvierten Hirnstrukturen beschreiben sowie die Geschwindigkeit zyklischer Aktivierungsmuster als Grundlage von Ressourcenlimits analysieren. Zudem versuchen wir zu verstehen, inwieweit strukturelle Eigenschaften wie die intrakortikale Myelinisierung des Gehirns mit der Effizienz der Parallelver-arbeitung beim  MOT und MFT im Zusammenhang stehen. Das Potential dieser flexiblen kognitiven Ressource für die Vitalisierung des alternden Gehirns soll untersucht werden.

Publikationen des Projektes B05