Inhaltszusammenfassung:
Jeden Tag sind wir in unserem Umfeld fortlaufend vielfältigen Geräuschquellen (bspw. Stimmen, Melodien, Klingeltöne unserer Smartphones und vielem mehr) ausgesetzt, welche in erster Instanz von unseren Ohren aufgenommen werden und anschließend in unserem Gehirn weiterverarbeitet werden. Auf dieser Basis sind wir beispielsweise in der Lage für uns wichtige oder abweichende (sogenannte deviante) Reize zu identifizieren. Dieser Prozess ist außerordentlich wichtig, um effizient und adäquat mit unserem (akustischen) Umfeld interagieren zu können.
Experiment 1.
Bereits zahlreiche elektrophysiologische und funktionell bildgebende Studien haben durch den Einsatz von ereigniskorrelierten Potentialen (EKPs) sowie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) die grundlegenden neuronalen Korrelate der auditiven Devianz- und Zielreizdetektion während passiver und/oder aktiver Experimetalbedingungen untersucht. Eine detailierte Beschreibung der räumlich-zeitlichen Zusammenhänge wie bspw. der involvierten Netzwerke, welche der passiven und aktiven Devianz- sowie Zielreizdetektion zugrunde liegen, sind jedoch bis heute trotz einiger aussagekräftiger Studien noch nicht hinreichend geklärt. Daher wurde in Experiment 1 sowohl die passive als auch die aktive Devianz- und Zieldetektion durch Analyse der Amplitudenmodulationen von frühen und späten evozierten EKP-Komponenten sowie darauf aufbauend die grundlegenden Generatorquellen mittels standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA) näher untersucht. Hierbei wurden EKPs mithilfe eines 64-Kanal-EEGs aufgezeichnet, während Versuchspersonen (VPn, N = 12) im Zuge eines passiven und aktiven Oddball-Paradigmas über Kopfhörer Sinustöne dargeboten wurden. Jedes der beiden Oddball-Paradigmen bestand aus zwei unterschiedlichen akustischen Reizen: (1) einem Sinuston mit niedriger Frequenz (500 Hz) als sehr häufig dargebotenen ‚Standard‘-Reiz sowie (2) einem Sinuston mit hoher Frequenz (1000 Hz) als sehr selten dargebotenen ‚Deviant‘-Reiz. Die Auftretenswahrscheinlichkeit der ‚Deviant‘-Reize betrug p = 0.1875 (respektive p = 0.8125 für ‚Standard‘-Reize). Während der passiven Oddball-Bedingung mussten sich VPn die dargebotenen Töne lediglich anhören. Während der aktiven Oddball-Bedingung wurden sie instruiert, auf die dargebotenen Töne zu achten und so schnell und so akkurat wie möglich auf per Tastendruck auf sehr selten dargebotene ‚Deviant‘-Reize zu reagieren. Während beider Experimetalbedingungen wurden eine frühe N1-, späte P3-Komponente sowie als Differenzpotential eine frühe Mismatch Negativität (MMN, teilweise überlappend mit der N1-Komponente) evoziert. Einerseits waren die Amplituden der evozierten P3-Komponenten in Reaktion auf sehr selten dargebotene ‚Deviant‘-Reize während beider Experimentalbedingungen unterschiedlich stark ausgeprägt (P3 passive Oddball-Bedingung < P3 aktive Oddball-Bedingung). Anderseits waren die Amplituden der evozierten MMN-Komponenten während beider Experimentalbedingungen gleich stark ausgeprägt (MMN passive Oddball-Bedingung = MMN aktive Oddball-Bedingung). Für die passive Oddball-Bedingung zeigten sich signifikante Unterschiede der hirnelektrischen Aktivität (Kontrast: Deviants > Standards) während des N1/MMN-Zeitfensters im rechten Gyrus temporalis superior (STG) und in beiden Gyri lingualis (bilateral) sowie während des P3-Zeitfensters in der rechten und linken Insula. Während der aktiven Oddball-Bedingung zeigten sich signifikante Unterschiede (Kontrast: Deviants > Standards) der hirnelektrischen Aktivität im N1/MMN-Zeitfenster im rechten inferioren Parietallappen (IPL) sowie im P3-Zeitfenster in mehreren räumlich voneinander getrennten Hirnregionen (z.B. Praecuneus). Die gewonnenen Resultate untermauern die Hypothese, dass sowohl der passiven als auch der aktiven Devianz- und Zielreizdetektion kortikale Aktivierungen in räumlich voneinander getrennten Hirnregionen und Netzwerken einschließlich des ventralen Aufmerksamkeitsnetzwerkes (VAN), des dorsalen Aufmerksamkeitsnetzwerkes (DAN) sowie des Salienznetzwerks (SN) zugrunde liegen. Basierend auf den ERP- und sLORETA-Befunden wird ein theoretisches Modell der passiven und aktiven Devianz- und Zielreizdetektion vorgeschlagen, das in zukünftigen Studien validiert werden kann.
Experiment 2.
Tagtäglich nehmen wir nicht nur die unterschiedlichsten Geräusche in unserer Umwelt wahr, sondern können diese auch einer eindeutigen Geräuschquelle zuordnen. Dabei stellen wir oft selbst eine zentrale Geräuschquelle dar. Wie diese von uns (selbst) erzeugten auditiven Informationen von unserem Gehirn verarbeitet werden, ist bis heute noch nicht hinreichend geklärt. In Experiment 2 wurde daher untersucht, ob selbst- im Gegensatz zu fremderzeugte Fingerschnippgeräusche auf kortikaler Ebene unterschiedlich verarbeitet werden. Hierbei wurden EKPs erneut mithilfe eines 64-Kanal-EEGs aufgezeichnet, während VPn (N = 12) über Kopfhörer zuvor aufgenommene selbst- und fremderzeugte Fingerschnippgeräusche während eines passiven Oddball-Paradigmas bestehend aus zwei Experimentalblöcken („Selbst“ als ‚Standard‘- und „Fremd“ als ‚Deviant‘-Reiz und umgekehrt) dargeboten wurden. Um Reihungseffekte zu vermeiden, wurden beide Blöcke pro VPn in einer randomisierten Reihenfolge präsentiert. Den VPn wurde im Vorfeld zur Kontrolle ein passives Ton-Oddball-Paradigma mit zwei unterschiedlichen Sinustönen (500 & 1000 Hz) dargeboten (vgl. Experiment 1). Während des passiven Ton-Oddball-Paradigmas konnten signifikante EKP-Befunde im frühen N1/MMN- sowie P3-Zeitfenster gefunden werden (vgl. Experiment 1), während sich diese während des „Selbst-Fremd“-Oddball-Paradigmas im Zeitfenster der N2a/MMN- sowie der darauffolgenden P3-Komponenten zeigten. Im Gegensatz zum passiven Ton-Oddball-Paradigma mit Sinustönen konnte eine frühe N1-Komponete während des „Selbst-Fremd“-Oddball-Paradigmas nicht beobachtet werden. Mithilfe einer anschließenden sLORETA-Analyse konnte insbesondere während der Verarbeitung von selbst- im Gegensatz zu fremderzeugten Fingerschnippgeräuschen im N2a/MMN-Zeitfenster eine erhöhte hirnelektrische Aktivität im rechten anterioren/posterioren cingulären Cortex (ACC/PCC) sowie während des P3-Zeitfensters zusätzlich im rechten Lobulus parietalis inferior (IPL) lokalisiert werden. Ebenfalls zeigte sich während des „Selbst-Fremd“-Oddball-Paradigmas in beiden Zeitfenstern eine erhöhte hirnelektrische Aktivierung in Teilen des primären motorischen Cortex (M1) sowie des supplementär-motorischen Areals (SMA). Keine dieser Hirnregionen zeigte erhöhte hirnelektrische Aktivität während des Ton-Oddball-Paradigma mit Sinustönen (vgl. Experiment 1). Die gewonnenen Ergebnisse von Experiment 2 zeigen deutlich, dass in besonderem Maße motorische Areale während der Verarbeitung bewegungsbezogener Geräusche involviert sind (unabhängig davon, ob diese selbst- oder fremderzeugt sind) und die kortikale Verarbeitung selbst- im Gegensatz zu fremderzeugten Fingerschnippgeräuschen zusätzlich in räumlich voneinander getrennten Hirnregionen stattfindet
Self perception
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