Visio-haptic integration during binocular rivalry

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob haptischer Input als Mittel, handlungsrelevantes und konzeptuelles Wissen zu bahnen, multisensorische Integration erleichtert. Im Besonderen wurde der Frage nachgegangen, ob haptisch gebahnte funktionale und handlungsbezogene Informationen, die (zusätzlich zur Objektform bzw. strukturellen Beschreibungen) Alltagsobjekten innenwohnen, stärker visuo-haptische Integration während binokulärer Rivalität fördern als Objektform allein. Bei binokulärer Rivalität wird jedem Auge ein anderes Bild dargeboten, was dazu führt, dass die beiden Eindrücke nicht verschmelzen, sondern sich abwechseln. In vergangenen Jahren wurde binokuläre Rivalität eingesetzt, um multisensorische Wechselwirkungen zu untersuchen, bei welchen z. B. gezeigt wurde, dass auditive, olfaktorische und haptische Signale dasjenige visuelle Bild stabilisieren, welches mit dem nicht-retinalen Input kongruent ist. Während man in vorangegangenen Studien abstrakte Stimuli einsetzte (z. B. Gabor-Gitter), wurden in der vorliegenden Arbeit Alltagsobjekte verwendet, die über handlungsrelevante Informationen verfügen. Von diesen ist bekannt, dass sie bei Beobachtern ein dichtes top-down-Netzwerk von fronto-parietalen Gehirnarealen aktivieren, das auch bei semantisch-konzeptueller und unwillkürlicher Handlungsplanung beteiligt ist. Die neuronalen Signale konvergieren auf posteriore, visuo-haptische Verarbeitungsareale, wie den lateralen okzipitalen Komplex (LOC). Einige dieser Areale sind auch bei perzeptueller Stabilisierung während binokulärer Rivalität beteiligt. Zur Kontrolle wurden nicht-funktionale Objekte verwendet, die ein kleineres, somatosensorisches Netzwerk aktivieren, dessen Signale ebenso auf LOC kovergieren. Da die Interaktion mit bekannten und funktionalen Objekten das größere top-down-Netzwerk aktiviert, wurde angenommen, dass hierbei visuo-taktile Wahrnehmung während binokulärer Rivalität stärker stabilisiert wird. Während der Interaktion mit unbekannten, nicht-funktionalen Objekten, die das kleinere bottom-up-Netzwerk aktiviert, wird die visuo-taktile Wahrnehmung hingegen weniger stark stabilisiert. Wahrnehmungsstabilisierung wurde gemessen als die perzeptuelle Wechselfrequenz und die zeitliche Dominanzdauer der haptisch kongruenten visuellen Objekte. Zusätzlich wurden Effekte der visuo-haptischen Bahnung zu Beginn der Versuchsdurchgänge gemessen. Zwar konnte sowohl die visuelle Verarbeitung haptisch gebahnt, als auch die binokuläre Rivalität haptisch moduliert werden; bekannte, funktionale Objekte haben jedoch visuo-haptische Integration weder verstärkt noch die visuo-haptische Wahrnehmung stärker stabilisiert im Vergleich zu unbekannten Objekten. Dies impliziert, dass die top-down-Signale aus dem fronto-parietalen Arealen für die bekannten Objekte die visuo-haptische Verarbeitung gleichermaßen stabilisieren wie die Signale des bottom-up Netzwerks aus den somatosensorischen Zentren für unbekannte Objekte. Das suggeriert, dass das Nervensystem spärliche Repräsentationen während multisensorischer Verarbeitung bei Objekt-Interaktion verwendet, ohne notwendigerweise konzeptuelle Informationen heranzuziehen. Da der haptisch-perzeptuelle Raum invariant und sein Interpretationsrahmen stark begrenzt ist, kann das visuelle System sensorische Zweideutigkeiten allein nach strukturellen Objektbeschreibungen auflösen. Somit sind konzeptuelle Informationen während visuo-haptischer Integration nicht notwendig.