Unbewusstes affektives Priming: eine fMRI-ERP Studie

Affektiv bedeutsame Stimuli können menschliches Verhalten sogar dann beeinflussen, wenn sie unbewusst verarbeitet werden. In den kognitiven Neurowissenschaften hat die Annahme weite Verbreitung gefunden, dass die unbewusste Verarbeitung affektiver Information in subkortikalen Strukturen (v. a. der Amygdala) ohne nennenswerte kortikalen Beitrag stattfinden kann, und dass kortikale Aktivität selbst von diesen subkortikalen Prozessen beeinflusst wird. Eine Reihe von Studien mit bildgebenden Verfahren hat dementsprechend gezeigt, dass Amygdala-Reaktionen auf nicht bewusst wahrgenommene ("maskierte") affektive Stimuli mit thalamischen und kortikalen Aktivierungsänderungen korreliert sind. Das vorliegende Projekt soll zwei kritische Fragen bezüglich dieser Ergebnisse klären. Erstens verhindern die in früheren Studien üblichen Darbietungszeiten für maskierte Stimuli von 15 ms und länger zwar deren bewusste Wahrnehmung, nicht unbedingt aber deren eingehende kortikale Verarbeitung. Kortikale Aktivierungsänderungen könnten daher wesentlich zu den beobachteten Amygdala-Reaktionen beigetragen haben, anstatt von ihnen hervorgerufen worden zu sein. Zweitens ist weitgehend offen, welche Strukturen für den Einfluss subkortikal verarbeiteter Affektinformation auf manifestes Verhalten verantwortlich sind. Die erste von zwei Studien wird eine neue Methode entwickeln, mit der diese Fragen wesentlich strenger als bisher untersucht werden können. Erstens werden wir funktionelles Magnetresonanzimaging (fMRI) und ereigniskorreliertes EEG (ERP) kombinieren, um subkortikale und kortikale Prozesse mit der bestmöglichen räumlichen und zeitlichen Auflösung aufzuzeichnen. Zweitens wird es ein Tachistoskop ermöglichen, "maskierte" affektive Stimuli (Bilder von Gesichtern) wesentlich kürzer als bisher, nämlich für nur 5 ms, darzubieten. Drittens werden Darbietungszeiten von 5 ms und 20 ms verglichen, um die Rolle von unbewusster kortikaler Verarbeitung direkt zu testen. Das Ausmaß, in dem maskierte Stimuli ohne Bewusstsein verarbeitet werden, wird zusätzlich durch auf der Signal-Detection-Theory beruhende Wahrnehmungstests für jede Versuchsperson objektiv ermittelt. Der Einfluss subkortikaler affektiver Verarbeitung auf kortikale Aktivität wird auf zwei Arten untersucht. Studie 1 wird vier Arten von maskierten Stimuli vergleichen: fröhliche und ängstliche sowie neutrale Gesichter und neutrale zufallsgenerierte Pixelmuster. Kortikale Aktivierungsänderungen bei Darbietung affektiver, nicht aber neutraler Stimuli würden auf affektive Modulierung ohne kortikale Stimulusverarbeitung selbst hindeuten. Studie 2 geht einen Schritt weiter und untersucht die Regulierung von manifestem Verhalten, indem die in Studie 1 entwickelte Methode in ein affektives Priming-Design eingebettet wird. Dieses Design ermöglicht es, Amygdala-Reaktionen mit dem Einfluss der maskierten Stimuli auf beobachtbares Verhalten (affektive Urteile) sowie mit Gehirnstrukturen in Zusammenhang zu bringen, die für emotionales Entscheidungsverhalten verantwortlich sind (z.B. zingulärer Kortex, medialer präfrontaler Kortex). Das vorliegende Projekt untersucht ein wichtiges Alltagsphänomen. Menschen müssen jederzeit potenziell bedeutsame Stimuli in ihrer Umwelt erkennen können. Da dafür nur limitierte Ressourcen zur Verfügung stehen, bleibt ein Gutteil dieser Verarbeitung außerhalb der fokussierten Aufmerksamkeit. Die Ergebnisse dieser beiden Studien sind daher nicht nur für die kognitiven Neurowissenschaften von Bedeutung, sondern auch für Gebiete der sozialen Kognitionspsychologie, der affektiven Kommunikation, und für das theoretische Verständnis der Beziehung von affektiven und kognitiven Verarbeitungsprozessen.

In vielen Neuroimaging- Studien, die sich mit "unbewusster kognitiver Verarbeitung" befassen, wird angenommen, dass die durch Kurzzeitdarbietung oder Rückwärtsmaskierung erzielte Reduktion der (bewussten) Wahrnehmung, unmittelbar mit der Abflachung beziehungsweise mit einem Ausbleiben der damit verbundenen neuronalen Aktivität in der Hirnrinde verknüpft wäre. Diese Annahme ist allerdings zu hinterfragen. Auch wenn Personen keine Wahrnehmung von dargebotenen (kurzzeitig oder maskiert) Reizen angeben, zeigen sie überzufällige Trefferraten in Testsituationen, in welchen sie angehalten werden versteckte Reize zu entdecken oder diese in einem Set von Alternativen zu erkennen. Daher kann man auch die Position vertreten, dass derartige, nicht wahrgenommene Reize, durchaus ausführlich auf Großhirnebene verarbeitet werden. Das Hauptziel des Projektes war es, dieser Frage nachzugehen. Technisch-physikalische Eigenschaften von Computermonitoren und digitalen Bildprojektoren bringen es mit sich, dass sie für schwellennahe (gezielt unter und über der sensorischen Schwelle liegend) Reizpräsentation nur sehr bedingt geeignet sind. Daher wurde in einem ersten Schritt ein mit drei LCD-Projektoren arbeitendes Tachistoskop entwickelt und gebaut, bei dem die Bildexposition mittels LC-Shutters mit Millisekundengenauigkeit bewerkstelligt wird. Mit diesem Gerät erzielt man hohe Stabilität bezüglich Helligkeit und Reizdauer gleichzeitig an allen Punkten der Expositionsfläche. Unter Verwendung dieses Gerätes war es dann möglich tatsächlich unterschwellige und kontrolliert überschwellige visuelle Reizverarbeitung gegenüberzustellen. Mittels hochauflösendem fMRI bei 3 und 7 Tesla Feldstärke ließ sich nun Folgendes bei diesen Experimenten beobachten bzw. bestätigen: exakte, individuell justierte schwellennahe, auch unterschwellige Präsentation führt zu robusten Großhirnaktivierungen spezifische Aktivitäten im Thalamus (Zwischenhirn) stehen auch in Beziehung mit höherwertiger, bewusster visueller Verarbeitung bewusste visuelle Verarbeitung ist an Aktivitäten in der extra-striären Großhirnrinde gebunden. Diese Resultate stellen wertvolle Informationen zur Analyse und Evaluation von unbewusster Verarbeitung im Gehirn dar. In einem größeren Rahmen gesehen, sind die im gegenständlichen Projekt erzielten Entwicklungen und Wissenszugewinne eine wertvolle Bereicherung für Kognitive Neurowissenschaften und Kognitionsforschung, aber auch Experimentalpsychologie, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften.