The study of the brain processes underlying perceptual decision-making is a central objective of cognitive neuroscience. While previous experiments have focused on the identification of brain areas and their relationship with decision processes, the importance of task design has often been overlooked. The premise of this dissertation is that traditional perceptual decision-making experiments, which are based on multiple alternative choice tasks, may limit our understanding of the underlying neural mechanisms by constraining decisions to predefined categories. Perceptual decisions are not inherently categorical. Rather, the distribution of every visual feature, on which decisions are grounded, exists on a continuum. The first experiment presented in this dissertation extends the traditional Random Dot Kinematogram to a feature-continuous format, allowing participants to make decisions on motion directions without categorical limitations. The study compares multiple stimulus types and report methods, revealing that perceptual choices in the continuous domain can be affected by both. Nonetheless, the results indicate that adopting a report method which decouples the action of reporting from the perceived direction can eliminate motor variability, and that perceptual variability can be mitigated with specific stimulus types. The second study investigates the brain mechanisms underlying encoding of feature-continuous perceptual choices. In the experiment, participants were required to perform the task developed in the first study while their brain activity was recorded during fMRI sessions. The results indicate that models of perceptual decision-making should account for the continuous nature of stimulus representation. Indeed, the activity in visual areas was modulated by both graded variations of the stimulus directions and participants’ choices, even when the stimulus carried no directional cues. The two presented studies illustrate that moving beyond categorical approaches in perceptual decision-making enables a more detailed description of behavioral performance and brain activity. The findings challenge the predominant view of perceptual decision-making as selection between motor plans, suggesting instead that the neural mechanisms recruited during sensory encoding may also play a role in computing perceptual choices.
Die Erforschung der kognitiven Prozesse, die der wahrnehmungsbezogenen Entscheidungsfindung zugrunde liegen, ist ein zentrales Ziel der Neurowissenschaften. Während sich frühere Experimente auf die Identifizierung von Hirnarealen und deren Beziehung zu Entscheidungsprozessen konzentrierten, wurde die Bedeutung der Aufgabengestaltung oft übersehen. Die Grundannahme dieser Dissertation ist, dass traditionelle Experimente zur Wahrnehmungsentscheidung, die vorwiegend auf Multiple-Choice-Aufgaben beruhen, unser Verständnis der zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen einschränken können, da sie Entscheidungen auf vordefinierte Kategorien eingrenzen. Die visuelle Wahrnehmung ist jedoch nicht auf wenige Kategorien beschränkt. Vielmehr kön-nen viele visuelle Merkmale, auf denen die Entscheidungen beruhen, kontinuierlich wahrgenommen werden. Das erste in dieser Dissertation vorgestellte Experiment erweitert die Stimulation mittels Random-Dot-Kinematogramm von einem kategorischen zu einem kontinuierlichen Format. Es ermöglicht den Teilnehmern, Entscheidungen über Bewegungsrichtungen ohne die Einschränkungen von vorgegebenen Kategorien zu treffen. Die Studie vergleicht verschiedene Stimulusarten und Reportmethoden und zeigt, dass Wahrnehmungsentscheidungen im kontinuierlichen Bereich von beiden beeinflusst werden können. Im Verlauf der Studie wird deshalb eine neue Reportmethode vorgestellt, welche die Entscheidungsrichtung von motorischen Bewegungen entkoppelt und so mögliche Motorvariabilität fast vollständig eliminiert. Außerdem kann durch die Wahl des richtigen Stimulus die Wahrnehmungsvariabilität mediiert werden. Die zweite Studie untersucht die kognitiven Mechanismen, die der Kodierung von merkmalskontinuierlichen Wahrnehmungsentscheidungen zugrunde liegen. In diesem Experiment mussten die Teilnehmer die in der ersten Studie entwickelte Aufgabe ausführen, während ihre Gehirnaktivität mittels fMRI aufgezeichnet wurde. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass vorherrschende Modelle der visuellbasierten Entscheidungsfindung die kontinuierliche Natur der Stimuli berücksichtigen sollten. Tatsächlich war die gemessene Aktivität in visuellen Arealen sowohl durch die Stimulusrichtungen als auch durch die Entscheidungen der Teilnehmer bedingt, selbst wenn der Stimulus keine eindeutige Bewegungsrichtung aufwies. Die beiden vorgestellten Studien veranschaulichen, dass kontinuierliche Experimentaldesigns zur Untersuchung visuellbasierter Entscheidungen eine detailliertere Beschreibung der Verhaltensleistung und der Gehirnaktivität ermöglichen. Die Ergebnisse stellen die vorherrschende Ansicht in Frage, wonach es sich bei wahrnehmungsbezogenen Entscheidungen um eine Auswahl vorgegebener motorischer Pläne handelt. Stattdessen spielen auch die neuronalen Mechanismen, die während der sensorischen Kodierung rekrutiert werden, eine Rolle bei der Generierung wahrnehmungsbezogener Entscheidungen.
