title: Verhaltensindizes und neurale Indizes in der Wahrnehmung multisensorischer Handlungskonsequenzen
title: Behavioral and Neural Indices of Perceiving Multisensory Action Outcomes
Creators: name: Arikan Seefeldt, Belkis Ezgi
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit

description: Distinct perception for voluntary
      vs. externally-generated action outcomes has been
      demonstrated in timing and intensity domains. First, time
      interval between an action and its outcome is perceived
      shorter. Second, sensory stimuli triggered by one’s own
      action is judged as less intense than similar stimuli
      triggered externally. The differential perception of
      voluntary action outcomes has been attributed to efference
      copy-related predictive mechanisms, and has been studied
      extensively using behavioral and imaging methods. However,
      although voluntary movements in the real world produce
      feedback in multiple modalities, previous experiments mostly
      investigated unimodal action outcomes. Therefore, the
      perception of multisensory inputs associated with our own
      actions remains to be explored. The aim of this dissertation
      was to fill this gap by investigating the behavioral and
      neural correlates of multisensory action outcomes. In Study
      1, synchrony perception for multisensory outcomes triggered
      by voluntary vs. externally-generated movements was assessed.
      Study 1.1 showed increased perception of simultaneity for
      audiovisual stimulus pairs around the time of action. Study
      1.2 revealed a similar effect also when the movement was
      externally-generated, underlining the importance of causal
      relations between events in shaping time perception.
      Interestingly, the slopes of the psychometric functions in
      the voluntary condition were significantly steeper than the
      slopes in the externally-generated condition, suggesting a
      role of action-related predictive mechanisms in making
      synchrony perception more precise. Study 2 investigated the
      neural correlates of perceiving unimodal vs. bimodal inputs
      triggered by voluntary button presses compared with passive
      viewing of identical stimuli. Results showed BOLD suppression
      for voluntary action outcomes in comparison to passive
      viewing of the same stimuli. This BOLD suppression effect was
      independent of the to-be-attended modality and the number of
      modalities presented. The cerebellum was found to be
      recruited more during bimodal trials and when a delay was
      detected. These findings support action-related predictive
      processing of voluntary action outcomes, demonstrating it
      also for multisensory action outcomes. The findings also
      indicate the cerebellum’s role in error-related action
      outcome processing, and the influence of the additional
      sensory modality on error-related activity in the cerebellum.
      Study 3 investigated neural correlates of perceiving unimodal
      vs. bimodal action outcomes by focusing on efference
      copy-related predictive processing in a naturalistic
      experimental set- up. Results extend findings of Study 2
      regarding the predictive processing of multisensory action
      outcomes to a naturalistic context, and support the role of
      the cerebellum in error- related action outcome processing.
      Importantly, activity in the cerebellum was modulated by the
      additional modality, highlighting the role of multisensory
      processing in shaping motor- sensory interactions. Together,
      findings of these studies strengthen existing evidence on the
      distinctive perception for voluntary action outcomes,
      extending it to multisensory action outcomes, and to a
      realistic context. Implications of this line of research
      extend to revealing mechanisms behind agency deficits
      frequently observed in schizophrenia, as well as to the
      development of intervention techniques targeting the
      rehabilitation of patients with spinal cord injury or
      stroke.
description: Studien haben gezeigt, dass es
      Unterschiede in der Wahrnehmung von Handlungskonsequenzen
      gibt, abhängig davon ob die Handlung eine eigene,
      willkürliche Bewegung ist oder extern generiert wurde. Zum
      Beispiel wird die Zeit zwischen eigenen Handlungen und deren
      Konsequenzen kürzer wahrgenommen, als sie eigentlich ist. Des
      Weiteren werden sensorische Stimuli, die aus eigenen
      Handlungen entstehen, als weniger intensiv wahrgenommen als
      extern erzeugte Stimuli. Als Grund für die unterschiedliche
      Wahrnehmung von eigenen und extern generierten
      Handlungskonsequenzen vermutet man den
      Efferenzkopiemechanismus. Dieser wurde bereits vielfach
      mittels behavioralen und bildgebenden Methoden untersucht.
      Wenn auch willkürliche Bewegungen in der ‘realen Umwelt’
      Rückmeldungen an das Gehirn über verschiedene Modalitäten
      nach sich ziehen, haben bisherige Untersuchungen lediglich
      unimodale Handlungskonsequenzen untersucht. Daher ist die
      Wahrnehmung von multisensorischen Inputs der eigenen
      Handlungskonsequenzen, ein noch unerforschtes Thema. Das Ziel
      dieser Dissertation ist es, diese Lücke zwischen behavioralen
      und neuronalen Korrelaten multisensorischer
      Handlungskonsequenzen zu schließen. In der ersten Studie
      wurde die synchrone Wahrnehmung von multisensorischen
      Konsequenzen untersucht, welche durch willkürliche oder
      extern erzeugte Handlungen ausgelöst wurden. Studie 1.1
      zeigte eine gesteigerte Wahrnehmung von Simultanität der
      audiovisuellen Stimulipaare über die Zeit der Handlung auf.
      Studie 1.2 konnte einen ähnlichen Effekt bei extern
      generierten Bewegungen zeigen. Dies unterstreicht die Rolle
      der zeitlichen Abfolge der Ereignisse für die Zuweisung von
      Kausalität. Der unterschiedliche Effekt der willkürlichen
      Handlungen manifestiert sich in der Genauigkeit der Bewertung
      ihrer Simultanität. Interessanterweise waren die Steigungen
      der psychometrischen Funktionen bei den Bedingungen mit
      willkürlicher Bewegung signifikant steiler als in der
      Bedingung mit extern-generierter Bewegung. Dies lässt eine
      Rolle von Efferenzkopiemechanismen bei der Wahrnehmung von
      Simultanität vermuten. Die zweite Studie untersuchte die
      neuronalen Korrelate der Wahrnehmung von unimodalen und
      bimodalen Handlungskonsequenzen bei willkürlichem
      Tastendrücken im Vergleich zur passiven Beobachtung der
      identischen Handlungskonsequenzen, ohne diese verursacht zu
      haben. Die Ergebnisse zeigen eine BOLD-Unterdrückung bei
      willkürlichen Handlungen verglichen mit der Bedingung des
      passiven Beobachtens der Stimuli, unabhängig von Modalität
      der Stimuli, auf welche die Aufmerksamkeit gerichtet war. Das
      Cerebellum scheint eine zentrale Rolle in bimodalen
      Bedingungen zu spielen, v.a. in der Detektion von
      Verzögerungen zwischen den Stimuli der Modalitäten. Diese
      Ergebnisse zeigen eine distinkte neuronale Wahrnehmung
      willkürlicher Handlungen, bei der Verarbeitung von
      Multisensorischen Reizen. Die dritte Studie untersuchte die
      neuronalen Korrelate der Wahrnehmung von uni- vs. bimodalen
      Handlungskonsequenzen mit Fokus auf Efferenzkopiemechanismen
      in einer naturalistischen experimentellen Umgebung. Die
      Ergebnisse stützen die zuvor aufgeführten Befunde im Bezug
      auf Efferenzkopiemechanismen bei der Wahrnehmung von
      selbstgenerierten Handlungskonsequenzen, und erweitern diese
      Befunde für einen multisensorischen Kontext. Weiterhin
      unterstreichen sie die Beteiligung des Cerebellums an
      Efferenzkopiemechanismen. Wesentlich ist hier, dass der
      modulatorische Effekt der zweiten Modalität auf das
      BOLD-Signal die Rolle von multisensorischen Prozessen bei
      motorsensorischen Interaktionen unterstreicht. Zusammen
      genommen bestärken die Studien die unterschiedliche
      Wahrnehmung von Handlungskonsequenzen willkürlicher
      Bewegungen und extern generierter Bewegungen und erweitern
      diese Befunde mit einem multimodalen Setting. Arbeiten aus
      diesem Gebiet können maßgeblich dazu beitragen, gestörte
      Zuweisungen von Urheberschaft bei Schizophrenie besser zu
      verstehen. Des Weiteren kann ein besseres Verständnis dieser
      Prozesse dazu beitragen, Patienten mit
      Rückenmarksverletzungen oder Schlaganfall effizienter
      behandeln zu können.