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Aufmerksamkeitseffekte bei der Verarbeitung von amplitudenmodulierten Tönen untersucht mittels Elektroenzephalographie

  • Um die kontinuierlich auf uns einströmende Menge an Reizen zu verarbeiten, ist es wichtig, die Informationen genau zu selektieren. Ein hilfreicher Mechanismus ist hierbei die Aufmerksamkeit gezielt nur auf eine Informationsquelle zu richten und zu verarbeiten. So ist es möglich, selbst in komplexen Situationen, wie zum Beispiel einer Feier mit vielen verschiedenen Gesprächen, ganz gezielt ein einzelnes herauszufiltern. Der Effekt von Aufmerksamkeit auf auditory steady-state Responses (aSSR) wurde in der Vergangenheit schon in verschiedenen Studien mit unterschiedlichen Messverfahren und Stimuli untersucht. Dabei wurden teils widersprüchliche Ergebnisse gefunden, die entweder gar keine oder auf sehr kleine Frequenzbereiche beschränkte Aufmerksamkeitseffekte fanden. Das Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen von Aufmerksamkeit auf die aSSR innerhalb eines größeren Frequenzspektrums (11 Hz, 23 Hz, 41 Hz, 73 Hz und 97 Hz) zu analysieren. Für diesen Zweck wurden den Probanden nach Instruktion der zu beachtenden Seite jeweils zwei benachbarte Modulationsfrequenzen während vier aufeinander folgenden Blöcken dichotisch präsentiert. Die Probanden wurden angewiesen, Trägerfrequenzänderungen auf der zu beachtenden Seite durch Betätigen einer Maustaste anzugeben. Die Registrierung der aSSR-Antworten geschah mittels Elektroenzephalogramm (EEG). Auch die durch die Stimulation hervorgerufene P300 wurde dargestellt. Bezüglich des Effekts von Aufmerksamkeit auf die aSSRs zeigte sich nach Analyse der gewonnenen Daten im Frequenzbereich von 23 Hz eine Auswirkung. Diese stellte sich in Form einer Amplitudensteigerung auf der jeweils durch den Probanden beachteten Präsentationsseite dar. Bei einer Modulationsfrequenz von 41 Hz kam es bei Präsentation auf der rechten Seite zu höheren Amplituden als bei Präsentation auf der linken Seite. Bei 73 Hz und 97 Hz konnte keinerlei Auswirkung weder der Aufmerksamkeit noch der Präsentationsseite registriert werden. Auffällig war bei den präsentierten Tönen im 20 Hz und 70 Hz Bereich auch eine im Vergleich zu den anderen Frequenzbereichen (11 Hz, 41 Hz und 97 Hz) verlängerte Reaktionszeit der Probanden. In Kombination mit der Modulation der aSSR-Amplitude durch Aufmerksamkeit bei 23 Hz könnte dies ein Hinweis auf einen förderlichen Einfluss der Aufgabenschwierigkeit auf die Detektierbarkeit von Aufmerksamkeitseffekten sein. Im Gegensatz hierzu zeigte die dargestellte P300 in allen präsentierten Blöcken einen deutlichen Effekt der Aufmerksamkeit. Dieser äußerte sich ebenfalls in einer Steigerung der Amplitude. Es scheint also zumindest ein moderater Einfluss von Aufmerksamkeit auf die aSSRs zu existieren. Gleichzeitig wirkt dieser allerdings stark abhängig von gewähltem Stimulus und Messmethode. Der Effekt von Aufmerksamkeit auf die P300 konnte dagegen gut repliziert werden und scheint daher bei dichotischer Stimulation ein deutlicher Marker für Aufmerksamkeit zu sein.
  • In everyday life, our brain is exposed to constant acoustic stimulation. Wherever we are, in traffic or at a party, an enormous amount of information constantly reaches us. Focused attention is therefore a vital mechanism to sort all these pieces of information and to process them. The „Cocktail party effect“ can be quoted as a good example: focused attention makes it possible to filter out one particular conversation among many others. The effect of attention on auditory steady-state Respones (aSSR) has been examined in various studies with different measurements and stimuli. As a result, partly contradictory results were found which showed either no attention effects or effects which were limited to very narrow frequency ranges. The aim of this study was to analyse the effects of attention on the aSSR within a larger modulation frequency range (11 Hz, 23 Hz, 41 Hz, 73 Hz and 97 Hz). For this purpose, two frequencies were presented dichotically in four consecutive experimental blocks to subjects after they had been instructed to pay attention either to the left or the right side. The subjects were advised to indicate changes in the carrier frequency on the attended side. aSSR and evoked responses were acquired by electro-encephalography (EEG). Our analysis revealed an attentional effect on the aSSRs in the frequency range of 23 Hz. This effect entailed an increase of aSSR amplitude when subjects attended the side where the 23 Hz stream was presented. For a modulation frequency of 41 Hz, a generally enhanced amplitude to changes on the right could be observed. For 73 Hz and 97 Hz no attentional effect could be registered. In comparison to the other modulation frequency ranges (11 Hz, 41 Hz and 97 Hz), longer reaction times were observed for the tones presented with a 23 Hz and 73 Hz modulation. In combination with the attentional modulation of aSSR amplitude at 23 Hz, this might be an indication of an effective influence of the task difficulty on the increase of steady-state responses during attention. In contrast, the P300 showed a significant effect of attention in all ranges. More specifically, the P300 amplitude was increased when a carrier frequency change was in the attended sound stream. In sum, at least a moderate influence of attention on the aSSRs is suggested by our data. At the same time, this influence strongly depends on the stimulus parameters and experimental design. On the other hand, the effect of attention on the P300 could easily be replicated and therefore seems to be, under dichotic stimulation, a robust marker for attention.

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Metadaten
Author:Florian Schmidt
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-242828
Referee:Jochen Kaiser, Uwe BaumannORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2009
Year of first Publication:2009
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2011/12/09
Release Date:2012/06/14
Note:
Diese Dissertation steht außerhalb der Universitätsbibliothek leider (aus urheberrechtlichen Gründen) nicht im Volltext zur Verfügung, die CD-ROM kann (auch über Fernleihe) bei der UB Frankfurt am Main ausgeliehen werden.
HeBIS-PPN:42531877X
Institutes:Medizin / Medizin
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
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