The present thesis deals with behavioral and neurophysiological aspects of interhemispheric processing. Studies and models on interhemispheric processing suggest various sometimes controversial mechanisms how the two hemispheres might process information. One aspect of interhemispheric processing is examined within tasks with bilateral redundant stimulus presentation. Previous behavioral studies revealed superior performance after bilateral redundant stimulation compared to unilateral stimulation. This effect has been called bilateral advantage and was obtained for meaningful stimuli (e.g. words, familiar faces) but not for meaningless stimuli (e.g. pseudowords, unfamiliar faces).

Within this thesis the bilateral advantage was examined with different experimental designs. The first experiment replicated earlier findings regarding the bilateral advantage, which was present for words but absent for pseudowords. Furthermore, evoked potential and minimum norm data indicated that bilaterally presented words were accompanied by more negative amplitudes and higher source activation than pseudowords and unilaterally presented words. The second experiment revealed a bilateral advantage for objects compared with non-objects, which supported the assumption that only meaningful stimuli having neural representations might elicit a bilateral advantage. With the third experiment the question was addressed, whether a processing advantage in bilateral conditions depended on bi-hemispheric stimulation or on redundant stimulus presentation. The comparison of the two effects indicated a larger bilateral than unilateral redundancy advantage. Bi-hemispheric stimulation caused a wider distributed activation and interhemispheric summation might therefore outrange intrahemispheric summation regarding behavioral performance. The fourth experiment examined bilateral processing with auditory stimulation a passive oddball paradigm. Binaurally presented words were found to elicit a larger mismatch negativity (MMN) than monaurally presented words and binaurally presented pseudowords. This neurophysiological manifestation of a word-specific bilateral redundancy gain is interpreted as evidence for interhemispheric cooperation in the automatic access to memory traces for spoken words. Accordingly, word-related cortical networks distributed over both hemispheres may allow summation of neural activity between and within hemispheres, thereby potentiating the word-related MMN.

In summary, the neurophysiological results demonstrate that a behavioral bilateral processing advantage might be explained with summation of neuronal activation. Moreover, a neurophysiological correlate of the bilateral advantage was revealed during visual as well as auditory stimulus presentation and independently of subjects focused attention. These findings indicate that cooperation between the two cerebral hemispheres might be influenced by certain aspects of processing. Interhemispheric cooperation in terms of superior behavioral performance or higher cortical activation was observed for different kinds stimuli (verbal and non-verbal) and for different perceptual channels (visual and auditory). However, interhemispheric cooperation might depend on task requirements. Tasks requiring full stimulus processing generate only a bilateral advantage when previously learned meaningful stimuli are processed as opposed to meaningless stimuli. In contrast, tasks requiring only stimulus detection, generate a bilateral advantage independently of stimulus type, due to a summation of perceptual activation.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit behavioralen und neurophysiologischen Aspekten der interhemisphärischen Verarbeitung. Studien und Modelle der interhemisphärischen Verarbeitung schlagen vielfältige und teilweise kontroverse Mechanismen vor, wie die beiden Hemisphären Information verarbeiten könnten. Ein Aspekt der interhemisphärischen Verarbeitung wird mit Aufgaben untersucht, die eine bilateral redundante Stimuluspräsentation verwenden. Frühere behaviorale Studien zeigen überlegene Leistungen nach bilateraler verglichen mit unilateraler Stimulation. Dieser Effekt wurde als Bilateralvorteil bezeichnet und konnte nur für bedeutsame Stimuli (z.B. Wörter, bekannte Gesichter) gezeigt werden, nicht aber für bedeutungslose Stimuli (z.B. Pseudowörter, unbekannte Gesichter).

In dieser Arbeit wurde der Bilateralvorteil mit verschiedenen experimentellen Paradigmen und Methoden untersucht. Das erste Experiment replizierte frühere Befunde bezüglich des Bilateralvorteils, welcher für Wörter aber nicht für Pseudowörter gezeigt werden konnte. Darüber hinaus ergab die Analyse evozierter Potentiale und die Minimum Norm Analyse, dass bilateral präsentierte Wörter von einer stärkeren Negativierung bzw. stärkeren Aktivierungen begleitet werden als bilateral präsentierte Pseudowörter und unilateral präsentierte Wörter. Das zweite Experiment erbrachte einen Bilateralvorteil für Objekte im Vergleich zu Non-Objekten, was die Annahme unterstützt, dass nur bedeutungsvolle Stimuli, welche über eine neuronale Repräsentation verfügen, einen Bilateralvorteil hervorrufen. Mit dem dritten Experiment sollte herausgefunden werden, inwiefern der Verarbeitungsvorteil nach bilateraler Stimulation auf der bi-hemisphärischen Stimulation bzw. auf redundanter Stimulusdarbietung beruht. Der Vergleich zwischen Bilateral- und Redundanzvorteil weißt darauf hin, dass der Bilateralvorteil größer ist als der unilaterale Redundanzvorteil. Eine mögliche Erklärung für diesen unterschiedlichen Verarbeitungsvorteil könnte darin liegen, dass bi-hemisphärische Stimulation eine weiter verteile Aktivierung verursacht. Dadurch könnte die interhemisphärische Summation stärker ausfallen als intrahemisphärische Summation. Im vierten Experiment wurde die bilaterale Verarbeitung mit auditorischer Stimulation im Rahmen eines Oddball-Paradigmas untersucht. Die Analyse der Mismatch Negativity (MMN) ergab eine größere MMN für Wörter als für Pseudowörter. Weiterhin differenzierte die MMN auch zwischen der binauralen und monauralen Bedingung. Binaral präsentierte Wörter lösten eine größere MMN Amplitude aus als binaural präsentierte Pseudowörter und monaural präsentierte Wörter. Diese neurophysiologische Manifestation des wort-spezifischen Bilateralvorteils wird als Bestätigung für das Vorhandensein interhemisphärischer Kooperation beim automatischen Zugriff auf Gedächtnisrepräsentationen gesprochener Worte betrachtet.

Die neurophysiologischen Ergebnisse unterstützen die Annahme dass der behaviorale Verarbeitungsvorteil nach bilateraler Stimulation auf die Summation von neuronaler Aktivierung erklärt werden kann. Darüber hinaus, konnte ein neurophysiologisches Korrelat des Bilateralvorteils sowohl bei visueller als auch bei akustischer Verarbeitung gezeigt werden, wobei dies unabhängig von aufmerksamer Verarbeitung zu sein scheint. Diese Ergebnisse weisen jedoch auch darauf hin, dass die Zusammenarbeit zwischen den beiden Hemisphären von bestimmten Aspekten der Verarbeitung beeinflusst werden. Interhemisphärische Zusammenarbeit, im Sinne einer besseren Verhaltensleistung oder größerer kortikaler Aktivierung, konnte für verschiedene Stimulusarten (verbale und nonverbale) und für verschiede Sinneskanäle (visuell und auditiv) gezeigt werden. Interhemisphärische Zusammenarbeit scheint jedoch auch von den Anforderungen der jeweiligen Aufgabe abzuhängen. Aufgaben, bei denen eine Stimulusverarbeitung erfolgt, um eine Reaktion bestimmen zu können, erzeugen nur für gelernte, bedeutungsvolle Stimuli einen Bilateralvorteil. Bedeutungslose Stimuli dagegen erzeugen keinen Bilateralvorteil. Andererseits, können Aufgaben bei denen lediglich eine Stimuluserkennung erforderlich ist, einen Bilateralvorteil unabhängig von Stimuluseigenschaften auslösen. Dies könnte mit Summationsprozessen auf perzeptueller Ebene erklärt werden.