fMRI studies on pathways caused by unidentifiable stimuli

This project investigates similarities and differences between conscious and non-conscious stimulus processing in humans. It builds on previous work that used reaction times and event-related EEG potentials (ERPs) to investigate the effect of metacontrast-masked ('priming') stimuli on the processing of subsequent stimuli. Both the masked priming stimuli and the subsequent stimuli triggered parietal stimulus-related and frontal response-related ERP components. Here, functional magnetic resonance imaging (fMRI) will be used to localize these activations and thereby describe the processing pathways responsible for facilitating identification and response in the fronto-parietal system. Both completely and incompletely masked (i.e., both unidentifiable and effortfully identifiable) priming stimuli will be investigated. The results are intended to contribute to understanding the physiological basis of the difference between conscious and unconscious processing. The project aims to apply the principles discovered here to the understanding of the pathological hemi-neglect and extinction phenomenon in right parietal lesions. Methodologically, the project aims to explore and expand the possibilities and limitations of jointly measuring ERPs and MR signals.

Das Projekt untersuchte mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT), wie sich die Aktivierung von Gehirn Vorgängen durch die Wahrnehmung von Reizen verändert, die nicht bewusst identifizierbar sind. Vorarbeiten hatten gezeigt, dass die Reaktionszeiten auf bewusst wahrnehmbare Reize durch vorangehende unidentifizierbare Reize mehr oder weniger stark modifiziert werden können, abhängig davon, ob die unidentifizierbaren Reize den bewusst wahrnehmbaren Reizen häufig entsprechen oder ihnen häufig widersprechen. Unsere fMRT-Analyse zeigte nun, dass der „Pförtner", der den Einfluss der unidentifizierbaren Reize auf Wahrnehmung und Handlung zulässt oder nicht, im prä-supplementären motorischen Areal angesiedelt werden kann. In einem zweiten Experiment wurde systematisch der Zeitabstand zwischen zwei Reizmustern variiert, sodass das erste Reizmuster, das bei kurzem Abstand völlig unerkennbar war, mit wachsendem Abstand immer klarer erkannt wurde. Damit einher gingen nur wenige fMRT-Aktivierungserhöhungen in visuellen Arealen; vielmehr spiegelte fMRT durch Aktivierung in motorischen Arealen vor allem den größeren motorischen Bahnungseffekt wider, der sich durch den wachsenden Zeitabstand ergab. Drittens wurden, wie an Spielautomaten, zwei schnelle Reizserien gleichzeitig links und rechts gezeigt; die Probanden mussten zwei Zielreize identifizieren. Vorarbeiten hatten gezeigt, dass die Identifikation des zweiten Zielreizes dann am meisten leidet, wenn er rechts ist und der erste Zielreiz links; dies weist auf eine Unterlegenheit der linken Hemisphäre in dieser Aufgabe hin. Ein entsprechender deutlicher Aktivierungsvorteil der rechten Hemisphäre zeigte sich jedoch im fMRT nicht. Die negativen Befunde in den beiden letzteren Experimenten könnten durch eine zu geringe Empfindlichkeit des fMRT auf schnelle Gehirn Vorgänge zurückzuführen sein. Daher sollte in künftigen Experimenten an einer Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses gearbeitet werden.