Ein neues Paradigma zur Untersuchung des neuronalen Mechanismus der zeitlichen Integration von visueller Information

Mit ambiguösen visuellen Stimuli lassen sich bistabile Perzepte induzieren, anhand deren sich der Integrationsmechanismus der dargebotenen Primärinformation zu Perzepten untersuchen lässt. Dabei kommt es zu einem regelmäßigen, unwillkürlichen Wechsel des wahrgenommenen Perzepts, welcher sich im Zeitraum von wenigen Sekunden wiederholt. Bisherige Untersuchungen haben sich dieses Paradigma zu Nutze gemacht, um den Prozess der Perzeptgeneration zu untersuchen. Dahingegen bleibt der Mechanismus der zeitlichen Integration der kontinuierlich dargebotenen Information unklar (Leopold & Logothetis 1999, Mauk & Buonomano 2004).

Anhand der bisherigen Paradigmen lässt sich letztlich nicht differenzieren, in wieweit die beobachtete Aktivierung den wahrgenommenen Perzeptwechsel oder den zu Grunde liegenden zeitlichen Integrationsprozess wiederspiegelt. Mithilfe des im folgenden vorgestellten Paradigmas ist es möglich, einen ambiguösen Perzeptwechsel extern zu triggern. Im Kontrast zum spontanen Perzeptwechsel lassen sich so Rückschlüsse über die dem spontanen Perzeptwechsel zu Grunde liegende zeitliche Integration der dargebotenen Information ziehen.

Über zwei Bilder mit kreisförmig angeordneten Punkten, welche alternierend und zueinander versetzt projiziert werden, wird beim Betrachter eine bistabile subjektive Drehbewegung induziert, welche ähnlich klassischen ambiguösen Figuren wie dem Necker-Würfel einen spontanen Perzeptwechsel vollzieht (Wohlschläger 2000, s. Abb. 1).

In einer Verhaltensstudie an 27 Probanden konnten wir experimentell zeigen, dass sich der ambiguöse Perzeptwechsel durch einen kurzen Frequenzshift der dargebotenen Bilder triggern lässt und zeitlich signifikant mit diesem korreliert (p < ,003). Dabei wurde der Frequenzshift randomisiert vor dem selbstgenerierten Perzeptwechsel eingestreut und nicht bewusst wahrgenommen (Tab. 1).

Auf Basis des so validierten Paradigmas wurde eine weiterführende bildgebende Untersuchung des, der zeitlichen Integration von visueller Information zu Grunde liegenden, neuronalen Mechanismus begonnen.

Referenzen:

Leopold, D. A. & Logothetis, N. K. Multistable phenomena: changing views in perception. Trends Cogn Sci 3, 254–264 (1999).

Mauk, M. D. & Buonomano, D. V. The neural basis of temporal processing. Annu Rev Neurosci 27, 307–40 (2004).

Wohlschlager, A. Visual motion priming by invisible actions. Vision Res 40, 925–30 (2000).

Tab. 1

Frequenzshift in ms (N)	0 (806)	100 (344)	200 (332)
Mittlerer Zeitpunkt des Frequenzshifts (s)	–	1,49	1,55
Mittlerer Zeitpunkt des Perzeptwechsels (s)	3,38	3,08	2,79
Standardabweichung (s)	1,78	1,56	1,37
Asymptotische Signifikanz * der Gruppendifferenz	0,07
		0,01
	0,000		0,000
Asymptotische Signifikanz ** der Gruppendifferenz	0,000
27 Probanden, Projektionsfrequenz 5Hz * Mann-Whitney-Test ** Kruskal-Wallis-Test