title: Post-saccadic feedback signals in oculomotor learning
Creators: name: Heins, Frauke
Publisher: name: University of Muenster, Institutional Repository MIAMI
Year: 2024
Subjects: subject: 150 Psychology

description: Sakkadische Adaptation ist ein okulomotorischer Lernprozess. Die adaptiven Anpassungen der Sakkadenamplitude oder -richtung erfolgen als Reaktion auf post-sakkadische Fehler. Die Ergebnisse dieser Dissertation belegen einen deutlichen modulatorischen Einfluss aktueller Aufgaben auf diesen Lernprozess. So legt das aktuelle Verhaltensziel die Merkmalsdimension fest, die das Zielobjekt definiert und bestimmt somit die Auswahl des Zielobjektes und die Fehlerbewertung. Zusätzlich entwickeln sich adaptive Veränderungen, wenn post-sakkadische Feedbacksignale darauf hinweisen, dass die vorherige Augenbewegung nicht geeignet war, das Verhaltensziel zu erreichen. Werden die Feedbacksignale nur der post-sakkadischen Szene hinzugefügt und die Fehlerursache auf eine externe Quelle zurückgeführt, reduziert das okulomotorische Lernen dennoch den Aufgabenfehler. Zusammenfassend legen die Ergebnisse dieser Dissertation nahe, dass sowohl sensorische als auch belohnungsbezogene Fehler zum okulomotorischen Lernen beitragen.
description: Saccadic adaptation is an oculomotor learning process. The adaptive adjustments to
the saccade amplitude or direction occur in response to post-saccadic errors. The results of this dissertation demonstrate a clear modulatory influence of current tasks on oculomotor learning. The findings indicate that tasks can determine the target-defining feature dimension and, therefore, guide target selection and error evaluation. In addition, adaptive changes to the oculomotor behavior develop to improve task performance if post-saccadic feedback signals indicate that the previous eye movement was not suitable for meeting the current behavioral goal. If the post-saccadic feedback is added to the post-saccadic scene only and the cause of the error is attributed to an external cause, oculomotor learning still reduces the post-saccadic task error. In sum, the results of this dissertation suggest that both sensory and reward errors contribute to oculomotor learning.
description: Contents ..... III
List of Figures ..... V
List of Tables ..... VI
Summary ..... IX
1 General Introduction ..... 1
1.1 Eye movements ..... 1
1.2 Saccades ..... 4
1.3 Saccades and intentions ..... 6
1.4 Saccadic adaptation ..... 7
1.4.1 Contribution of implicit and explicit processes to saccade adaptation ... 9
1.4.2 Neural substrates of saccadic adaptation ..... 11
1.4.3 Inward and outward adaptation ..... 12
1.4.4 Adaptation and localization fields ..... 12
1.4.5 Error signals in saccadic adaptation ..... 14
1.5 Aims of this dissertation ..... 17
2 Flexible use of post-saccadic visual feedback in oculomotor learning ..... 21
2.1 Abstract ..... 22
2.2 Introduction ..... 23
2.3 Method ..... 26
2.3.1 Sample ..... 26
2.3.2 Experimental Setup ..... 26
2.3.3 Stimuli and Procedure ..... 27
2.3.4 Conditions ..... 28
2.3.5 Data Analysis ..... 31
2.4 Results ..... 33
2.4.1 Gain Change ..... 33
2.4.2 Primary Saccade Latency ..... 39
2.4.3 Secondary Saccades ..... 40
2.5 Discussion ..... 45
2.6 Conclusion ..... 49
2.7 Acknowledgements ..... 49
3 Adaptive changes to saccade amplitude and target localization do
not require pre-saccadic target visibility ..... 51
3.1 Abstract ..... 52
3.2 Introduction ..... 53
3.3 Experiment 1: Inward target displacement ..... 56
3.3.1 Method ..... 56
3.3.2 Results ..... 63
3.4 Experiment 2: Outward target displacement ..... 68
3.4.1 Method ..... 69
3.5 Discussion ..... 73
3.6 Data Availability Statement ..... 80
3.7 Funding ..... 80
4 Oculomotor behavior can be adjusted on the basis of artificial feedback
signals indicating externally caused errors ..... 81
4.1 Abstract ..... 82
4.2 Introduction ..... 82
4.3 Method ..... 87
4.3.1 Sample ..... 87
4.3.2 Experimental Setup and Conditions ..... 87
4.3.3 Stimuli ..... 89
4.3.4 Online detection of saccade onset and offset ..... 93
4.3.5 Data Analysis ..... 94
4.4 Results ..... 96
4.4.1 Decoding Error ..... 96
4.4.2 Primary Saccades ..... 99
4.4.3 Seconday Saccades ..... 111
4.5 Discussion ..... 113
4.6 Acknowledgements ..... 121
5 General Discussion ..... 123
5.1 Post-saccadic information is dominant in oculomotor learning ..... 123
5.2 Task-relevance determines the relevant post-saccadic error signal ..... 126
5.3 Reward and sensory errors contribute to oculomotor learning ..... 129
5.4 Externally attributed errors drive oculomotor learning ..... 131
5.5 Open questions for future research ..... 133
5.6 Conclusion ..... 134
Bibliography ..... 135
6 Appendix ..... 151
6.1 Erklärung zum eigenen Anteil, Open Science und ethischen Aspekten ..... 151
6.1.1 Erklärung zu Open Science ..... 151
6.1.2 Erklärung zu ethischen Aspekten ..... 152
6.1.3 Erklärung zum Eigenständigkeitsanteil ..... 153
6.2 Eigenständigkeitserklärung ..... 155
6.3 Lebenslauf ..... 156
6.4 Danksagung ..... 159