Zusammenfassung: Eine neue Studie beleuchtet den komplizierten Zusammenhang zwischen unseren Handbewegungen und der Aufmerksamkeit, die sie erregen.
Während es allgemein bekannt ist, dass Handbewegungen die Art und Weise beeinflussen, wie wir visuelle Reize verarbeiten, zeigt diese Studie die überraschende Unabhängigkeit zwischen dem Ziel einer Handbewegung und unserer selbstgesteuerten oder „endogenen“ Aufmerksamkeit.
Durch die Manipulation von Handbewegungen und die Verfolgung der Gehirnaktivität der Teilnehmer mithilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG) stellten die Forscher fest, dass die visuelle Verarbeitung der zukünftigen Handposition auch dann noch erfolgt, wenn die Aufmerksamkeit auf andere Bereiche gerichtet ist, was darauf hindeutet, dass diese Prozesse unterschiedlich sind.
Wichtige Fakten:
- Das Forschungsteam der Universität Tohoku nutzte EEG-Messungen und eine Methode namens SSVEP (Steady-State Visual Evoked Potential), um die selektive Aufmerksamkeit des Gehirns während des Experiments zu messen.
- Die Studie ergab, dass selbst dann, wenn die Aufmerksamkeit von oben nach unten weit vom zukünftigen Handstandort entfernt war, visuelle Verarbeitung für diesen Standort noch stattfand, was auf separate Prozesse hindeutet.
- Die Ergebnisse dieser Studie könnten dazu beitragen, Systeme zur Aufrechterhaltung angemessener Aufmerksamkeitszustände zu entwickeln und das Lernen komplexer Bewegungen und Manipulationen zu verbessern.
Quelle: Tohoku-Universität
Unsere Hände können mehr als nur Gegenstände halten. Sie erleichtern auch die Verarbeitung visueller Reize. Wenn Sie Ihre Hände bewegen, nimmt Ihr Gehirn zunächst sensorische Informationen wahr und interpretiert sie. Anschließend wählt es den entsprechenden Bewegungsplan aus, bevor es die gewünschte Bewegung einleitet und ausführt.
Die erfolgreiche Ausführung dieser Aufgabe wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, beispielsweise von der Leichtigkeit, davon, ob äußere Reize vorhanden sind (Ablenkungen) und wie oft jemand diese Aufgabe ausgeführt hat.
Nehmen wir zum Beispiel einen Baseball-Outfielder, der einen Ball fängt. Sie möchten sicherstellen, dass der Ball, wenn er in ihre Richtung fliegt, in ihrem Handschuh landet (dem Handbewegungsziel).
Sobald der Schlagmann den Ball trifft und dieser auf den Außenfeldspieler zufliegt, beginnt er, visuell wahrzunehmen und auszuwählen, welche Vorgehensweise am besten ist (Vorbereitung der Handbewegung).
Sie werden dann vorhersehen, wo sie ihre Hand und ihren Körper in Bezug auf den Ball positionieren sollten, um sicherzustellen, dass sie ihn fangen (Position der zukünftigen Hand).
Schon lange fragen sich Forscher, ob das Ziel der Handbewegung die endogene Aufmerksamkeit beeinflusst. Endogene Aufmerksamkeit wird manchmal auch als Top-Down-Aufmerksamkeit bezeichnet und wirkt wie unser ganz persönlicher Scheinwerfer. Wir entscheiden, wo wir es erstrahlen lassen.
Dies kann in der Suche nach einem Gegenstand, dem Versuch, Ablenkungen während der Arbeit auszublenden, oder dem Sprechen in einer lauten Umgebung geschehen. Die Aufklärung der Mechanismen hinter Handbewegungen und Aufmerksamkeit kann zur Entwicklung von KI-Systemen beitragen, die das Erlernen komplizierter Bewegungen und Manipulationen unterstützen.
Nun hat ein Forscherteam der Tohoku-Universität herausgefunden, dass die Zielaufmerksamkeit bei Handbewegungen unabhängig von der endogenen Aufmerksamkeit funktioniert.
„Wir haben zwei Experimente durchgeführt, um festzustellen, ob die Vorbereitung der Handbewegung die endogene Aufmerksamkeit auf das Ziel der Handbewegung verlagert oder ob es sich um einen separaten Prozess handelt, der die visuelle Verarbeitung erleichtert“, sagte Satoshi Shioiri, Forscher am Forschungsinstitut für elektrische Kommunikation der Universität Tohoku ( RIEC) und Co-Autor des Artikels.
Im ersten Experiment isolierten die Forscher die Aufmerksamkeit des Handbewegungsziels von der visuellen Aufmerksamkeit von oben nach unten, indem sie die Teilnehmer ihre Hände basierend auf Hinweisen entweder an die gleiche Stelle wie ein visuelles Ziel oder an eine andere Stelle als das visuelle Ziel bewegen ließen. Die Teilnehmer konnten ihre Hände nicht sehen.
In beiden Fällen gab es eine Kontrollbedingung, bei der die Teilnehmer nicht aufgefordert wurden, ihre Hand zu bewegen.
Im zweiten Experiment wurde untersucht, ob die Reihenfolge der Hinweise auf das Handbewegungsziel und das visuelle Ziel die Sehleistung beeinflusst.
Satoshi und sein Team verwendeten ein Elektroenzephalogramm (EEG), um die Gehirnaktivität der Teilnehmer zu messen. Sie konzentrierten sich auch auf das visuell evozierte Potenzial im Steady State (SSVEP).
Wenn eine Person einem visuellen Reiz ausgesetzt ist, beispielsweise einem blinkenden Licht oder einem sich bewegenden Muster, erzeugt ihr Gehirn rhythmische elektrische Aktivitäten mit derselben Frequenz. SSVEP ist die auftretende Änderung des EEG-Signals und hilft dabei, das Ausmaß zu beurteilen, in dem unser Gehirn visuelle Informationen, also das räumliche Fenster, selektiv wahrnimmt oder verarbeitet.
„Basierend auf den Experimenten kamen wir zu dem Schluss, dass die visuelle Verarbeitung des zukünftigen Handstandorts immer noch stattfindet, wenn die Aufmerksamkeit von oben nach unten auf einen Ort gerichtet ist, der weit vom zukünftigen Handstandort entfernt ist. Wir haben auch herausgefunden, dass dieser Prozess ein viel engeres räumliches Fenster hat als die Aufmerksamkeit von oben, was darauf hindeutet, dass die Prozesse getrennt sind“, fügt Satoshi hinzu.
Die Forschungsgruppe hofft, dass die Erkenntnisse aus der Studie zur Entwicklung von Systemen genutzt werden können, die bei verschiedenen Gelegenheiten angemessene Aufmerksamkeitszustände aufrechterhalten.
Über diese Neuigkeiten aus der visuellen Neurowissenschaft und Bewegungsforschung
Autor: Öffentlichkeitsarbeit
Quelle: Tohoku-Universität
Kontakt: Öffentlichkeitsarbeit – Universität Tohoku
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News
Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
„Verschiedene Mechanismen für visuelle Aufmerksamkeit am Ziel der Handbewegung und endogene visuelle Aufmerksamkeit“ von Satoshi Shioiri et al. Zeitschrift für kognitive Neurowissenschaften
Abstrakt
Verschiedene Mechanismen für visuelle Aufmerksamkeit am Handbewegungsziel und endogene visuelle Aufmerksamkeit
Die visuelle Wahrnehmung steht in engem Zusammenhang mit Körperbewegungen und -handlungen, und es ist bekannt, dass die Verarbeitung visueller Reize an der Hand oder am Ziel der Handbewegung erleichtert wird. Eine solche Erleichterung deutet darauf hin, dass möglicherweise ein Aufmerksamkeitsprozess mit den Händen oder Handbewegungen verbunden ist.
Um die zugrunde liegenden Mechanismen der visuellen Aufmerksamkeit bei einem Handbewegungsziel zu untersuchen, haben wir zwei Experimente durchgeführt, um zu untersuchen, ob die Aufmerksamkeit bei dem Handbewegungsziel ein von endogener Aufmerksamkeit unabhängiger Prozess ist.
Endogene Aufmerksamkeit ist Aufmerksamkeit, die absichtlich auf einen Ort, ein Merkmal oder ein Objekt gerichtet ist. Wir kontrollierten das Handbewegungsziel und die endogene Aufmerksamkeit getrennt, um die räumlichen Profile der beiden Arten von Aufmerksamkeit zu untersuchen.
Ein visuelles Ziel wurde entweder am Ziel der Handbewegung (gleiche Bedingung) oder an der gegenüberliegenden Seite (entgegengesetzte Bedingung) präsentiert, während das visuell evozierte Potential im Steady-State (SSVEP) verwendet wurde, um die räumlichen Verteilungen des Erleichterungseffekts aus den beiden abzuschätzen Arten der Aufmerksamkeit rund um das Handbewegungsziel und rund um das visuelle Ziel durch EEG.
Wir haben das räumliche Profil der Aufmerksamkeitsmodulation für das Handbewegungsziel geschätzt, indem wir den Unterschied in der SSVEP-Amplitude zwischen Zuständen mit und ohne Handbewegung genommen haben, wodurch wir allein den Effekt der visuellen endogenen Aufmerksamkeit erhalten haben.
Die Ergebnisse zeigten einen Spitzenwert beim Handbewegungsziel, unabhängig von der Position des visuellen Ziels, auf das die Teilnehmer ihre Aufmerksamkeit absichtlich richteten (endogene Aufmerksamkeit). Wir fanden auch Unterschiede im räumlichen Ausmaß der Aufmerksamkeitsmodulation.
Die räumliche Abstimmung war eng auf das Handbewegungsziel ausgerichtet (d. h. Aufmerksamkeitserleichterung nur am Zielort), war jedoch weitgehend auf den Fokus der endogenen Aufmerksamkeit abgestimmt (d. h. Aufmerksamkeitserleichterung, die sich über benachbarte Reizorte ausbreitet), die aus der Bedingung ohne erreicht wurde Handbewegung.
Diese Ergebnisse legen die Existenz zweier unterschiedlicher Mechanismen nahe, von denen einer der Aufmerksamkeit auf das Ziel der Handbewegung zugrunde liegt und ein weiterer endogener Aufmerksamkeit zugrunde liegt.