dc.contributor.author
Weilnhammer, Veith Andreas
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:49:27Z
dc.date.available
2015-02-10T09:23:44.238Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6440
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10639
dc.description.abstract
In bistable perception, ambiguous stimuli elicit spontaneous (endogenous)
transitions between two mutually exclusive percepts while sensory stimulation
remains constant. Such endogenous perceptual transitions have been studied in
comparison with stimulus-induced changes in perception generated in a so-
called “replay” condition. In the replay condition, perceptual transitions are
created by a disambiguated version of the stimulus and designed to be as
similar as possible to their ambiguous counterparts with respect to quality
and timing. In a number of studies using functional magnetic resonance imaging
(fMRI), the statistical comparison between endogenous and stimulus-induced
perceptual transitions has shown that significantly higher “Blood Oxygen Level
Dependent” (BOLD) responses in right hemispheric frontal and parietal brain
areas are associated with endogenous perceptual transitions. The functional
role of this frontoparietal network has remained controversial, however. On
the one hand, it has been argued that this enhanced activity might reflect
causal influences of regions in frontal and parietal cortex on the processing
in sensory brain areas and thus point to the importance of “top-down”
processes for bistable perception. On the other hand, it has been proposed
that differences in the BOLD signals measured might result from discrepancies
in the perceptual quality of transitions between the two conditions. This
“bottom–up” explanation focuses above all on possibly longer durations of
perceptual transitions in the bistable as compared to the replay condition,
being reflected by differences in frontoparietal activity. The goal of this
experiment was to disentangle these two hypotheses in a fMRI experiment on 15
healthy human participants. Using a rotating Lissajous figure, we elicited
endogenous and stimulus-induced changes in perception, whereby participants
rated the perceived duration of these events. Furthermore, we used
“Statistical Parametric Mapping” (SPM) to test the BOLD activity associated
with perceptual transitions in the bistable condition against the replay
condition. Finally, we applied “Dynamic Causal Modeling” (DCM) in order to
determine the neural model that most readily explains the observed BOLD signal
in terms of effective connectivity. We replicated previous findings of
enhanced activity in frontoparietal brain regions for endogeneous perceptual
transitions whilst controlling for potential confounds of differences in
transition duration between the two conditions. Our DCM results indicated that
enhanced activity for perceptual transitions during bistability is associated
with a modulation of “top-down” connectivity from frontal to visual cortex.
Taken together, these findings suggest that activity in frontoparietal brain
areas is crucially involved in perceptual transitions during bistable
perception in terms of “top–down” connectivity.
de
dc.description.abstract
Während bistabiler Wahrnehmung rufen ambige Stimuli bei konstanter
sensorischer Stimulation spontane (endogene) Wechsel zwischen zwei distinkten
Wahrnehmungsinhalten hervor. Eine Möglichkeit der Erforschung dieser
perzeptuellen Ereignisse besteht darin, endogene Wahrnehmungswechsel mit
Stimulus-induzierten Änderungen der Wahrnehmungsinhalte zu vergleichen, welche
in einer sogenannten „Replay“ Bedingung erzeugt werden. Diese experimentelle
Bedingung versucht, durch eine disambiguierte Version des Stimulus die
perzeptuellen Eigenschaften von Wahrnehmungswechseln der bistabilen Bedingung
in Qualität und zeitlicher Abfolge möglichst genau nachzubilden. Der
statistische Vergleich zwischen den mit endogenen und Stimulus–induzierten
Wahrnehmungswechseln assoziierten „Blood Oxygen Level Dependent“ (BOLD)
Signalen der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) erbrachte in einer
Reihe von Studien eine signifikant höhere Aktivität in rechtshemisphärisch
lokalisierten frontalen und parietalen Gehirnarealen für endogene perzeptuelle
Wechsel. Die funktionelle Bedeutung dieses frontoparietalen Netzwerks blieb
bislang jedoch umstritten. Einerseits wird angenommen, die erhöhte Aktivität
von Regionen im frontalen und parietalen Kortex spiegele deren kausale
Beteiligung an der Verarbeitung des ambigen Stimulus in sensorischen
Gehirnarealen wider und liefere damit einen Hinweis auf die Bedeutung von
„top–down“ Prozessen für die bistabile Wahrnehmung. Andererseits wird
argumentiert, eine solche frontoparietale Aktivität resultiere aus den
unterschiedlichen perzeptuellen Eigenschaften der Wahrnehmungswechsel in
beiden Bedingungen. Dieser „bottom–up“ Ansatz verwies insbesondere auf die im
Vergleich zur „Replay“ Bedingung möglicherweise längere zeitliche Ausdehnung
von Wahrnehmungswechseln in der bistabilen Bedingung, welche sich in einer
erhöhten frontoparietalen Aktivität niederschlagen könne. Das Ziel der
vorliegenden Untersuchung war es, diese beiden Hypothesen in einem fMRT
Experiment an 15 gesunden Probanden voneinander abzugrenzen. Hierzu haben wir
mit Hilfe einer rotierenden Lissajous–Figur spontane und Stimulus–induzierte
Wahrnehmungswechsel erzeugt und die zeitliche Ausdehnung dieser Ereignisse von
den Studienteilnehmern bewerten lassen. Des Weiteren haben wir die mit den
Wahrnehmungswechseln assoziierten BOLD Signale in beiden Bedingungen unter
Verwendung von „Statistical Parametric Mapping“ (SPM) gegeneinander getestet.
Schließen haben wir mit Hilfe von „Dynamic Causal Modeling“ (DCM) dasjenige
neuronale Modell identifiziert, welches den Zeitverlauf des BOLD Signales
während unseres Experiments im Sinne effektiver Konnektivität am besten
erklärt. Im Gegensatz zu früheren Studien konnten wir potentielle Störfaktoren
im Sinne einer unterschiedlichen zeitlichen Ausdehnung der Wahrnehmungswechsel
zwischen beiden Bedingungen ausschließen. Eine erhöhte frontoparietale
Aktivität für endogene Wahrnehmungswechsel konnten wir hingegen bestätigen.
Die Ergebnisse unserer DCM Analyse zeigten, dass die erhöhte BOLD Aktivität
für bistabile Wahrnehmungswechsel mit einer Modulation der Konnektivität vom
frontalen zum visuellen Kortex einhergeht. Zusammenfassend legen diese Befunde
nahe, dass die Aktivität in frontoparietalen Gehirnarealen im Sinne einer
„top–down“ Konnektivität entscheidend an perzeptuellen Wechseln der bistabilen
Wahrnehmung beteiligt ist.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
visual perception
dc.subject
bistable perception
dc.subject
dynamic causal modeling
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Frontoparietal Cortex mediates perceptual transitions in bistable perception
dc.contributor.contact
veith-andreas.weilnhammer@charite.de
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2015-02-27
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000098076-9
dc.title.translated
Perzeptuelle Wechsel bei bistabiler Wahrnehmung werden durch den
Frontoparietalen Kortex mediiert
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000098076
refubium.note.author
Aus urheberrechtlichen Gründen beinhaltet diese elektronische Version nicht
die Originalpublikation, aus der meine Dissertation hervorgangen ist. Der
Lebenslauf ist aus datenschutzrechtlichen Gründen nicht enthalten.
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000016222
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
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