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OADES, R. D., & RÖPCKE,
B., (2000). Neurobiologische Grundlagen
der Aufmerksamkeit: "Über die Freiheit der Wahl" / Neurobiological
bases of attention: on "the freedom of choice". Sprache-Stimme-Gehör,
24, 49-56. Abstract
in German below. (request
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Introduction:
Attention is viewed as the selective aspect of perception.
This selective process is represented as a choice, often but not always
constrained by the initial possibilities, motivation and adaptive aims.
Fundamental among numerous useful divisions of the concept, is the differentiation
of automatic and controlled attention that largely incur serial and
parallel processing of information (a classification is proposed in
figure 1).
Neurophysiology:
Selective attention to a stimulus
implies that some information is passed on for further processing -
this passage depends on the synchronous firing of the relevant neuronal
pathways. The EEG sums these and a look at the average after an event
shows excitatory and inhibitory components (event-related potentials,
ERPs) that relate to the processing stages from registration, inhibiting
interference from other processes and stimulus categorisation. Negativities
(excitation) can be recorded for deviant detection (automatic, e.g.
mismatch negativity, MMN) and attended traces (controlled processing,
e.g. negative difference, Nd - see figure 2 for their maturation
across adolescence). Gamma, beta and theta frequency bands in the EEG
reflect differentially the binding of related features in nearer and
further regions of function.
Neurotransmitter Roles:
The chemical coding of these neural systems with the biogenic amine
transmitters allows for a division of labour in the mechanisms necessary
for "sorting" information. These are described in terms of volume control
(serotonin), tuning (noradrenaline) and switching (dopamine). The effect
of acetylcholine seems to reflect a mechanism by which a stimulus by
means of its salience captures automatic processing. (The ascending
sensory path, cortical feedback and the mesocorticolimbic source of
modulation are schematically illustrated in figure 3)
An Anatomy of Attention:
Functional magnetic imaging (fMRI) of brain regions activated during
attentional processing show that there are 'epicentres' of attentional
function superimposed on variable diffusely distributed activity patterns
(Mesulam, 1999). Frontal regions exert an executive role, facilitated
by cingulate activity in conflict and error-control. Parietal loci on
the left and right register temporal and spatial identification, respectively,
of events whose relevance can be assessed by comparator mechanisms in
the temporal lobe. (Figure 4, compares fMRI and PET activation
[frontal, cingulate & intra-parietal sulcus] during an attentional task,
Mesulam, 1999.) Choices of what is relevant - selective attention -
for the adaptive organisation of response thus reflect a concerted effort
within a network of heteromodal cortices based on the basic mechanisms
for sorting information arising out of the brainstem.
Einleitung:
Die Aufmerksamkeit gilt als selektiver Aspekt der
Wahrnehmung. Diese Selektion repräsentiert eine Auswahl, die meist -
aber nicht immer - begrenzt wird von der Art der eintreffenden Information,
der initialen Motivation und der angestrebten Ziele. Unter den verschiedenenen
möglichen Differenzierungen dieses Konzeptes hat die Unterscheidung
von automatischen und kontrollierten Prozessen, die eng mit serieller
und paralleler Verarbeitungen verbunden sind, eine besondere Bedeutung
(siehe Abb. 1).
Neurophysiologie:
Die selektive Aufmerksamkeit für einen
bestimmten Reiz beinhaltet, daß ein Teil der Information weitergeleitet
wird zur Verarbeitung. Diese Weiterleitung erfordert ein synchronisiertes
Feuern der relevanten neuronalen Bahnen, das durch ein EEG ermittelt
werden kann. Bildet man die durch einen Stimulus ausgelösten EEG - Durchschnittswerte
(Ereigniskorrelierte Potentiale), dann sind Erregungs- und Hemmungskomponenten
zu erkennen, die sich den verschiedenen Prozeßstadien vom Erkennen eines
Signales über die Hemmung interferierender Prozesse bis zur Kategorisierung
des Reizes zuordnen lassen. Bei einer Abweichung von Stimuli werden
negative Potentiale (Erregung) abgeleitet (automatische Prozesse, z.B.
Mismatch Negativity, MMN) und die zugehörigen Verarbeitungsspuren (kontrollierte
Prozesse, z.B. Negative Difference, Nd: vgl. Entwicklung über Adolescenz,
Abb. 2) dargestellt. Gamma-, Beta- und Thetawellen im EEG reflektieren
differenziert eine "binding of stimulus features" in nähere und entferntere
Hirnbereiche.
Neurotransmitterfunktion:
Die chemische Kodierung in dem neuronalen
System erfolgt mit den biogenen aminen Transmittern. Dies erlaubt eine
Betrachtung der einzelnen Verarbeitungsschritte, die zur Einordnung
der Reize erforderlich sind. Die Kontrolle der Reizstärke erfolgt mit
Serotonin, Noradrenalin steuert die Einstellung und Dopamin ist zuständig
für die Umschaltung der Aufmerk-samkeit. Die Acetylcholin-Aktivität
scheint bei salienten Reizeigenschaften eine automatische Verarbeitung
zu fördern. (Schema: Aufsteigenden Bahnen, Rückkoppelungen, Abb.
3)
Anatomie der Aufmerksamkeit:
Funktionelle Kernspin-Resonanz-Bild-gebungsverfahren
von Hirnarealen, die bei Aufmerksamkeits-prozessen aktiviert werden,
zeigen, daß es "Epizentren" von Aufmerksamkeits-Funktionen gibt, die
variablen diffus verteilten Aktivitätsmustern übergeordnet sind. Die
Frontalregionen üben eine exekutive Kontrolle aus, werden jedoch in
Konfliktfällen der Informationsverarbeitungen und bei Fehlermeldungen
durch cinguläre Aktivitäten unterstützt. Teile der Parietallappen links
und rechts registrieren zeitliche und räumliche Aspekte von Ereignissen,
deren Relevanz durch Muster-vergleiche im Temporallappen bestimmt werden
(Abb. 4, Mesulam, 1999). Die Auswahl der für eine adäquate Reaktion
erforderlichen Informationen - selektive Aufmerksamkeit - erfordert
daher ein Netzwerk koordinierter Reaktionen unterschiedlicher Hirnareale,
die auf elementare Steuerungsmechanismen des Hirnstammes zur Klassifizierung
von Informationen aufbaut.
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