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Perzeptuelle Entscheidungsprozesse

In einer kürzlich durchgeführten Studie wurden Probanden unterschiedlich scharfe, zum Teil stark verschwommene Fotos vorgelegt. Die Probanden sollten anschließend per Knopfdruck entscheiden, ob auf den Bildern ein Haus oder ein Gesicht zu sehen war.

Zeigte das Foto klar und deutlich ein Gesicht, gaben die für die Erkennung eines Gesichts zuständigen Nervenzellen besonders starke Signale ab, die für die Erkennung eines Hauses verantwortlichen Neuronen hingegen funkten nur sehr schwach; war auf dem Foto wiederum klar ein Haus zu erkennen, fand sich ein umgekehrtes Aktivitätsmuster. Parallel dazu rechnet ein übergeordnetes Zentrum im linken dorsolateralen präfontalen Cortex die Aktivität der beiden Neuronengruppen gegeneinander auf: Entscheidungsfindung durch Subtraktion.

Derzeit untersuchen wir, welche Mechanismen wirken, wenn wir Entscheidungen über Berührungsreize fällen. Dazu legen wir Probanden Muster vor, die der Blindenschrift sehr ähnlich sind, und die Probanden müssen entscheiden welches konkrete Muster (welcher Buchstabe) vorlag. Dabei interessieren vor allem die Prozesse, anhand derer das Gehirn aus den Impulsen, die von der mechanischen Stimulation der Haut herrühren, das "Bild" eines Musters generiert, um so eine Entscheidung zu fällen. Zu diesem Zweck leiten wir simultan zur Musterdarbietung das EEG ab und versuchen so mit hoher zeitlicher Auflösung diesen Prozess, wie er im Gehirn abläuft, zu modellieren.

Verhaltensdaten, neurophysiologische tierexperimentelle Befunde und oben beschriebene fMRT-Befunde weisen darauf hin, dass sogenannte stochastische Diffusionsmodelle prinzipiell einen geeigneten theore­tischen Rahmen bieten, um Entscheidungsprozesse im Gehirn zu verstehen. Die Eigenschaften solcher Modelle sind aus Sicht der Physik und der Mathematik gut verstanden, so dass Methoden aus diesen Disziplinen bei der Untersuchung von Entscheidungsprozessen angewendet werden können. Im Rahmen der Max-Planck-Forschungsgruppe "Neurokognition der Entscheidungsfindung" ist unsere grundsätzliche Strategie deshalb, diese theoretischen Modelle, die eine mathematische Darstellung entscheidungsrelevanter Phänomene liefern, mit Verhaltens- und Bildgebungsdaten beim Menschen zu verbinden.

Möglicherweise basieren nicht nur einfache, sondern auch komplexe Entscheidungen auf solch simplen Rechenoperationen. Deshalb ist ein Anliegen der Forschungsgruppe, die Brücke zu schlagen von einfachen Wahrnehmungsentscheidungen zu komplexeren Entscheidungen, wie etwa solchen, die auf Belohnungen beruhen und in sozialen Kontexten getroffen werden müssen.

Projektmitarbeiter

Hauke Heekeren
Markus Bauer
Hermine Wenzlaff

Weiterführende Literatur

Heekeren, H. R., Marrett, S., Bandettini, P. A., & Ungerleider, L. G. (2004). A general mechanism for perceptual decision-making in the human brain. Nature, 431 (7010), 859-861.

Heekeren, H. R., Marrett, S., Bandettini, P. A., & Ungerleider, L. G. (2006). Involvement of human left dorsolateral prefrontal cortex in perceptual decision-making is independent of response modality. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103, 10023-10028.

Mériau, K., Wartenburger, I., Kazzer, P., Prehn, K., Lammers, C. H., van der Meer, E., Villringer, A., & Heekeren, H. R. (2006). A neural network reflecting individual differences in cognitive processing of emotions during perceptual decision-making. NeuroImage, 33, 1016-1027.

Bauer, M., Oostenveld, R., Peeters, M., & Fries, P. (2006).Tactile Spatial Attention Enhances Gamma-Band Activity in Somatosensory Cortex and Reduces Low-Frequency Activity in Parieto-Occipital Areas. Journal of Neuroscience, 26, 490–501.

Philiastides, M. G., Ratcliff, R., & Sajda, P. (2006). Neural representation of task difficulty and decision making during perceptual categorization: a timing diagram. Journal of Neuroscience, 26, 8965-75.