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Dissertation

Autor(en): Christina Scheibe
Titel: Processing of prior probability – combined evidence from EEG and fMRI data
Gutachter: Werner Sommer; Hauke Heekeren; Isabell Wartenburger
Erscheinungsdatum: 21.07.2010
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100174640)
Fachgebiet(e): Psychologie
Schlagwörter (ger): A priori Wahrscheinlichkeit, Antwortvorbereitung, CNV, EEG/fMRT simultan
Schlagwörter (eng): Prior probability, Response preparation, CNV, simultaneous EEG/fMRI
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät II
Zitationshinweis: Scheibe, Christina: Processing of prior probability – combined evidence from EEG and fMRI data; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät II , publiziert am 21.07.2010, urn:nbn:de:kobv:11-100174640
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Abstract (ger):
Um eine Entscheidung zu treffen, muss Information interpretiert und in eine Handlung übersetzt werden. Dafür wird die a priori Wahrscheinlichkeit bezüglich der Entscheidungsalternativen in den Prozess der Entscheidungsfindung integriert und löst Mechanismen der Handlungsvorbereitung aus. In der vorliegenden Dissertation habe ich untersucht, welche Vorbereitungsprozesse aufgrund von wahrscheinlichkeitsbasierter Vorinformation stattfinden und welche Gehirnareale mit der Integration dieser Information assoziiert sind. Um diese Fragen zu beantworten, habe ich eine Verhaltensstudie, eine Studie mit Ableitung des Elektroenzephalogramms (EEG) und eine Studie mittels der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) mit simultaner Ableitung des EEGs durchgeführt. Die Versuchspersonen bearbeiteten währenddessen eine Zahlenvergleichsaufgabe mit einem Hinweisreiz, der Wahrscheinlichkeitsinformation bezüglich der erforderlichen Antwort enthielt. Die Reaktionszeit wurde durch die wahrscheinlichkeitsbasierte Vorinformation des Hinweisreizes parametrisch moduliert (Studie 1). Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Vorbereitungsprozesse in Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeitsinformation stattfinden. Die EEG Studie (Studie 2) ergab einen parametrischen Effekt von Wahrscheinlichkeitsinformation auf die Amplitude der Contingent Negative Variation (CNV), einer EEG-Komponente, die Vorbereitungsprozesse auf prämotorischer Ebene reflektiert. Darüber hinaus fand sich mittels einer Dipolquellenanalyse ein Dipol im anterioren Cingulum (ACC), dessen Aktivität ebenfalls durch die Wahrscheinlichkeitsinformation parametrisch moduliert war. Diese Ergebnisse lassen auf prämotorische Vorbereitungsprozesse aufgrund von Wahrscheinlichkeitsinformation schließen. In den fMRT-Ergebnissen zeigte sich eine parametrisch modulierte neuronale Aktivierung im posterioren Teil des medial-frontalen Kortex (pMFC), die auf eine Kontrollfunktion zur Handlungsanpassung dieses Areals zurückgeführt werden kann (Studie 3a). Um dynamische Fluktuationen der Wahrscheinlichkeitsverarbeitung zu untersuchen, wurde die CNV Amplitude der Einzeltrials in das Modell der fMRT-Analyse integriert (Studie 3b). Die CNV Amplitude korrelierte mit der neuronalen Aktivität in einem Netzwerk, bestehend aus frontalen, parietalen und striatalen Arealen, das mit allgemeiner wahrscheinlichkeitsunabhängiger Handlungsvorbereitung im Zusammenhang steht. Dagegen zeigten sich im dorsolateralen Präfrontalkortex (DLPFC), im inferioren frontalen Gyrus (IPG) und im inferioren Parietallappen (IPL) Aktivierungen, die sich auf die dynamische Integration von Wahrscheinlichkeitsinformation zurückführen lassen.
Abstract (eng):
To prepare actions in advance, prior information about the probability of decision alternatives is integrated into the decision-making process. In the present dissertation, I investigated preparatory processes elicited by prior probability (PP) and the neural basis of PP processing. In three studies, I collected behavioral data and, furthermore, recorded electroencephalographic (EEG) data separately as well as simultaneously with functional magnetic resonance imaging (fMRI). While applying these methods, participants had to perform a number comparison task with a precue delivering PP about a subsequent response-demanding stimulus. The probability precue elicited the preparation of the response, as shown by the parametrical modulation of response time (RT) depending on PP (Study 1). The EEG study (Study 2) revealed a parametrical effect of PP on the contingent negative variation (CNV) during the foreperiod, which is an indicator for premotor response preparation. Furthermore, a dipole was located in the anterior cingulate cortex (ACC) with its activity parametrically modulated by PP. These EEG results suggest that PP influences premotor response preparation in a parametrical fashion. An analysis of fMRI data showed that neural activity in the posterior medial frontal cortex (pMFC) increased with increasing PP (Study 3a), which is attributed to a monitoring function of this region with respect to behavioral adjustment and initiation of response preparation depending on the PP. By applying an EEG-informed fMRI analysis (Study 3b), I focused on trial-to-trial fluctuations in PP processing and general response preparation as represented by the single-trial CNV amplitude. I found that the CNV amplitude was correlated with neural activity in a network consisting of frontal, parietal, and striatal regions reflecting general preparatory processes independently of PP. Parts of the network, namely, the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), the inferior frontal gyrus (IFG), and the inferior parietal lobule (IPL), showed activations, which exclusively represented the contributions of PP to the CNV amplitude fluctuations. These results suggest that PP elicits premotor response preparation and activates the pMFC parametrically signaling the need for behavioral adjustment. In contrast, DLPFC, IFG, and IPL are involved in dynamically fluctuating PP processing mechanisms.
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Generiert am 19.04.2014, 20:44:23