Neuronale Korrelate der Vorhersage hierarchischer Stimulussequenzen

Kühn, Anne; Koch, Iring

doi:3942

Neuronale Korrelate der Vorhersage hierarchischer Stimulussequenzen = Neural correlates of the prediction of hierarchical stimulus sequences

Kühn, Anne (Author)

2011 & 2012

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Anne Kühn, geb. Buller

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2011

Umfang260 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Zsfassung in dt. und engl. Sprache. - Prüfungsjahr: 2011. - Publikationsjahr: 2012

Genehmigende Fakultät
Fak07

Hauptberichter/Gutachter
Koch, Iring (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2011-12-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-39425
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62904/files/3942.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Psychologie (721110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Kognition (Genormte SW) ; Funktionelle NMR-Tomographie (Genormte SW) ; Chunking (Genormte SW) ; Erwartung (Genormte SW) ; Episodisches Gedächtnis (Genormte SW) ; Explizites Gedächtnis (Genormte SW) ; Präfrontaler Cortex (Genormte SW) ; Anpassung (Genormte SW) ; Abruf (Genormte SW) ; Psychologie (frei) ; Vorhersagefehler (frei) ; zeitliche Reorientierung (frei) ; frontomedianer Kortex (frei) ; Brodmann Areal BA9m (frei) ; cognitve neuroscience (frei) ; fMRI (frei) ; prediction of sequences (frei) ; frontomedian cortex (frei) ; reorientation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 150

Kurzfassung
Täglich sind wir von sich verändernden Strukturen – sog. Stimulussequenzen – umgeben, die wir visuell, auditiv und taktil wahrnehmen und verstehen lernen. Auf dieser Grundlage können Stimulussequenzen später vorhergesagt und das eigene Verhalten entsprechend geplant und angepasst werden. So ist zum Beispiel der Schritt auf die sich bewegende Rolltreppe aufgrund unserer Erfahrung planbar und führt in der Praxis nicht zum Sturz. Steht die Rolltreppe jedoch unvermittelt still, während wir einen Schritt auf sie machen, so stellt dieses einen Vorhersagefehler dar, und wir müssen unser routiniertes Verhalten anpassen. Die vorliegende Dissertation untersucht mittels der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) nicht nur die neuronalen Korrelate der Reorientierung innerhalb einer Stimulussequenz in Abhängigkeit der Stärke der Vorhersagefehler, sondern stellt ebenfalls die Frage, in welchen kortikalen Arealen sich zeitlich entfernte Effekte nach einem Vorhersagefehler widerspiegeln. Weiterhin wird gezeigt, welche kortikalen Areale das effiziente Vorhersagen von langen, hierarchisch strukturierten Stimulussequenzen ermöglichen. Die Daten zeigen, dass insbesondere die Aktivierungsstärke des frontopolaren Kortex (Brodmann Areal (BA 10)) mit der Hierarchieordnung von vorherzusagenden Stimulussequenzen korreliert. Weiterhin kann bezüglich der zeitlich entfernten Effekte nach Vorhersagefehlern gezeigt werden, dass die Aktivität des dorsalen frontomedianen Kortex (BA 9m) mit der Stabilität einer Vorhersage korreliert. Bei destabilisierten Vorhersagen ist die Aktivität im BA 9m geringer als bei stabilen Vorhersagen. Das Reorientieren direkt nach einem Vorhersagefehler, also die Suche nach der passenden Vorhersage spiegelt sich in einem komplexen kortikalen Netzwerk wider, in dem die (medianen) parietalen Areale als eine regulierende Schnittstelle zwischen der Top-down-Information präfrontaler Areale und der Bottom-up-Information temporaler Areale interpretiert werden können. Darüber hinaus Steigt die Aktivität des anterioren ventrolateralen präfrontalen Kortex umso mehr, je seltener eine solche Reorientierung notwendig ist.

In daily life, we are enclosed by constantly changing structures. We perceive and learn to appreciate these so called stimulus sequences in order to appropriately adapt our behavior. For example, a step onto a moving escalator is exactly planned to avoid stumbling. But in case of an escalator not moving, the planning of the step has to be altered and adapted to the new situation. Such an adaptation of well experienced behavior is necessary after breaches of expectancy. In this dissertation, functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies observe neural correlates of reorientation within well-known stimulus sequences after breaches of expectancy of different strength, and, of temporally remote effects after such breaches of expectancy. Moreover, it is described which cortical areas allow to efficiently predict long and hierarchically structured stimulus sequences. Data show that especially the activation of the frontopolar cortex (Brodmann Area (BA 10)) correlates with the hierarchical order of to-be-predicted stimulus sequences. While the temporally remote effect after breaches of expectancy is reflected in an attenuation of the dorsal frontomedian activity (BA 9m), the immediate reorientation, i.e. search for appropriate prediction, is reflected in activation of a complex cortical network. Thereby the (median) parietal areas can be interpreted as a regulating interface between the top-down information of prefrontal areas and bottom-up information of temporal areas. Furthermore, the anterior ventrolateral prefrontal cortex is activated the more, the less reorientation was necessary.

Fulltext:
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