P3, Decision, and Gestalt Circle: Towards Understanding the Function of the P3b Component of the Event-Related EEG Potential as a Bridge Between Perception and Action

The P3 complex of fronto-central P3a and parietal P3b is among the most conspicuous components of the human EEG potential as may be recorded from the scalp. Yet, even after hundreds of studies, the role played by the cortical activation measured as P3b is still not well understood. Classical assumptions are that P3b indicates updating of working memory and is affected by perceptual parameters only, rather than by parameters of behavioral responses. Though falsified since long, these assumptions have still not been replaced by better suggestions. A more recent view holds that P3b is related to the process of decision about what to do in response to perceived stimuli. But the exact nature of this relationship has remained unclear.This project is designed to take this discussion further, above all by scrutinizing the long-neglected relation between P3b and stimulus-response-links. Our recent preliminary studies have led to this working hypothesis: P3b reflects activation of an existing stimulus-response link. P3b will be the larger, the stronger is this stimulus-response link and the less it has presently been primed.The proposed experiments will test and refine this hypothesis through studying effects exerted on P3b by decoupling responses from perception. This will be done in modifications of the two basic paradigms used for measuring P3: the oddball task and the prediction of events. New data-analytic methods will be applied.The final aim is to arrive at a detailed, evidence-based theory of P3b. It is hoped that, by understanding P3b, the integrative cognitive function reflected by P3b, tying perception and action together, will be better understood as well.

Bedeutsame Ereignisse lösen in der von der Kopfhaut abgeleiteten Hirnstromkurve (EEG) menschlicher Versuchspersonen einen auffälligen Ausschlag positiver Polarität aus. Dies ist der sog. P3-Komplex, mit der P3b-Komponente als Hauptbestandteil. Jedoch ist auch nach Hunderten von Studien die psychologische Funktion dieser Spannungsänderung in der Großhirnrinde nicht gut verstanden. Die klassischen Annahmen sind, dass die P3b Neustrukturierung des Arbeitsgedächtnisses ausdrückt und da sie nur von Parametern der Wahrnehmung, nicht der Reaktion, beeinflusst wird. Diese Annahmen sind seit langem falsifiziert, jedoch nicht durch bessere Vorschläge ersetzt. Eine aktuelle Meinung besagt, dass die P3b mit dem Entscheidungsprozess zusammenhängt darüber, was mit einem wahrgenommenen Reiz zu tun ist. Was aber genau dieser Zusammenhang ist, blieb bislang unklar. Das Projekt sollte hier weiterführen, mit der Arbeitshypothese: Die P3b zeigt Aktivierung einer vorhandenen Reiz-Reaktions-Verbindung an (z.B. bei Reiz X rechte Taste drücken, also X -> rechts). Sie ist um so größer, je fester diese Reiz-Reaktions-Verbindung ist und je weniger diese aktuell gebahnt war. In 15 Experimenten konnten wir Belege für die folgenden Thesen beibringen und damit die Arbeitshypothese untermauern. 1) Die P3b verschwindet weitgehend, wenn die Information fehlt, wie auf den Stimulus zu reagieren ist. 2) Die Zeitverhältnisse zwischen P3b und Reaktion auf Ereignisse sind damit vereinbar, dass die P3b einen Prozess widerspiegelt, der zur Reaktion führt. 3) Auch die P3b auf zu erratende Ereignisse (obwohl auf diese Reize nicht reagiert werden muss – in einem solchen Paradigma wurde aber die P3 erstmals beschrieben) kann als Aktivierung einer festen Reiz-Reaktions-Verbindung interpretiert werden. Methodischen Fortschritt erzielte das Projekt in der Anwendung von Residue Iteration Decomposition (RIDE), ein von Hongkonger Physikern, in Zusammenarbeit mit Werner Sommer (Psychologie, HU Berlin), entwickeltes auf EEG-Potentiale maßgeschneidertes Verfahren zur unabhängigen Schätzung von rein reizbezogenen, rein reaktionsbezogenen und von weder-noch (oder sowohl-als-auch) Komponenten wie eben der P3b. Mit dem Verständnis der P3b hoffen wir, nicht nur diese Komponente, sondern auch die sich darin vermutlich ausdrückende kognitive Integrationsfunktion zwischen Wahrnehmung und Handlung besser verständlich zu machen.