Einleitung

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Prozesse des Erkennens und Erinnerns von Gesichtern sind wichtige und hochdifferenzierte Funktionen visueller Wahrnehmung. Menschen sehen im Laufe ihres Lebens tausende, sich meist nur in subtilen Aspekten voneinander unterscheidende Gesichter. Sie können diese dennoch mit einer solch erstaunlichen Genauigkeit erkennen und im Gedächtnis behalten, daß sowohl Kognitionswissenschaften als auch Neurowissenschaften der Gesichterwahrnehmung eine Sonderstellung innerhalb der Objektwahrnehmung eingeräumt haben und sich intensiv mit der Erforschung ihrer kognitiven und neuronalen Mechanismen beschäftigen. Dabei ist deutlich geworden, daß Gesichterwahrnehmungsprozesse aus unterschiedlichen kognitiven Verarbeitungsschritten bestehen (z.B. Bruce und Young, 1986), die von einem neuronalen Netzwerk in hinteren (occipitotemporalen) Kortexarealen gesteuert werden (Haxby, Hoffman und Gobbini, 2000). Die Teile des Netzwerkes bewältigen in Interaktion miteinander die unterschiedlichen Verarbeitungsschritte und erzeugen innerhalb von kaum mehr als einer halben Sekunde die bewusste visuelle Wahrnehmung eines Gesichts. Zu welchem Zeitpunkt im Verarbeitungsprozeß die verschiedenen Areale des Gesichternetzwerkes aktiviert sind und welches die genaue Funktion jedes Areals für die Gesichterverarbeitung ist, ist jedoch bislang noch nicht vollständig geklärt (Haxby, Hoffman und Gobbini, 2002).

Neuronale Verarbeitung bei Gesichterwahrnehmung kann in ihrer schnellen zeitlichen Dynamik bislang nur mit der Messung ihrer elektrophysiologischen Korrelate in Elektroenzephalogramm (EEG) und Magnetoenzephalogramm (MEG) abgebildet werden. Beide Verfahren messen prinzipiell die Aktivierung derselben neuronalen Quellen, unterscheiden sich aber in ihrer Fähigkeit zur Trennung der Beiträge einzelner Quellen in der gemessenen Aktivität und in ihrer Abbildung der räumlichen Quellorientierung voneinander (Hämäläinen, Hari, Ilmoniemi, Knuutila und Lounasmaa, 1993). Die gleichzeitige Messung beider Verfahren kann daher sich ergänzende Informationen im Hinblick auf die Erforschung elektrophysiologischer Prozesse der Gesichterverarbeitung liefern.

In der vorliegenden Arbeit wird die simultane Messung von MEG und EEG eingesetzt, um Prozesse der sogenannten impliziten Gedächtnisverarbeitung von Gesichtern zu untersuchen, die ohne eine Intention, sich die Gesichter bewusst einzuprägen, ablaufen. Dabei sollen die folgenden Fragen untersucht werden: Auf welchen zeitlichen Stufen elektrophysiologischer Aktivität werden Prozesse der impliziten Gedächtnisverarbeitung von Gesichtern in MEG und EEG abgebildet? Wie werden diese Gedächtnisprozesse vom zeitlichen Abstand, mit dem die Gesichter wiederholt werden, beeinflusst? Wie wirkt sich die mehrmalige Wiederholung derselben Gesichter auf die Stärke der impliziten Gedächtniseffekte aus? Unterscheidet sich die Verarbeitung der Gesichter, wenn sie visuell vertraut geworden sind, von der Verarbeitung derselben Gesichter, wenn sie unbekannt sind?

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Die neuronalen Quellorte von in MEG und EEG gemessener Aktivierung können aufgrund des inversen Problems, das die theoretische Unendlichkeit der Zahl neuronaler Quellkonstellationen einer an der Kopfoberfläche gemessenen elektrophysiologischen Aktivität benennt, nicht mit letztendlicher Sicherheit bestimmt werden. Das Verfahren der Dipollokalisation bietet jedoch die Möglichkeit, diese Quellen für einzelne, in MEG und EEG gemessene elektrophysiologische Komponenten zu modellieren. Die Untersuchung der neuronalen Ursprungsorte von EEG- und MEG-Aktivität bei Gesichterverarbeitung kann für die Aufklärung der Frage nach den Zeitpunkten der Aktivierung einzelner Areale des neuronalen Gesichternetzwerkes (Haxby et al., 2000 und 2002) wichtige Anhaltspunkte geben. In der vorliegenden Arbeit sollen die Ursprungsorte einer der wesentlichen Komponenten der Gesichterverarbeitung, die in MEG und EEG um 170 ms nach Beginn von Gesichterpräsentationen gemessen wird, modelliert werden. Dies wurde bereits in anderen Studien sowohl für MEG (z.B. Halgren, Raij, Marinkovic, Jousmäki und Hari, 2000) als auch EEG (z.B. Rossion, Joyce, Cottrell und Tarr, 2003) durchgeführt, führte jedoch zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen zwischen vergleichbaren Studien, so daß die Frage nach den wahrscheinlichsten neuronalen Generatoren der Aktivierung um 170 ms bislang noch kontrovers diskutiert wird.

Ein Beitrag zur Lösung dieser Kontroverse soll hier anhand der Durchführung von Dipollokalisationen simultan gemessener MEG- und EEG-Aktivität geliefert werden. Dabei liegt ein Fokus der Arbeit auf der Durchführung eines Dipollokalisationsverfahrens, das es durch ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis in den MEG- und EEG-Daten und anhand der Coregistrierung von strukturellen magnetresonanztomographischen Gehirnaufnahmen (MRT) erlaubt, die Quellorte für jeden einzelnen Probanden zu bestimmen und sie zwischen MEG und EEG zu vergleichen. Die Reliabilität der Lokalisationsergebnisse soll durch den Vergleich von Dipollokalisationen wiederholter MEG- und EEG-Messungen geprüft werden. In den Dipollokalisationen sollen jedoch nicht nur die neuronalen Quellen von Gesichterverarbeitung für Aktivierung um 170 ms, sondern auch für spätere Zeitbereiche ab 300 ms modelliert werden. Die Modellierung neuronaler Quellen zeitlich später MEG- und EEG-Korrelate der Gesichterverarbeitung kann für die Verortung von impliziten Gedächtnisprozessen der Gesichterverarbeitung, wie sie in der vorliegenden Arbeit gemessen werden sollten, von Bedeutung sein, da diese vor allem in späten Zeitbereichen nach Stimulusbeginn angenommen werden (z.B. Schweinberger, Pickering, Burton und Kaufmann, 2002).


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19.10.2006