Okulometrische Untersuchung der internalen Aufmerksamkeit
Oculometric investigation of internally directed cognition
Wissenschaftsdisziplinen
Medizinisch-theoretische Wissenschaften, Pharmazie (50%); Psychologie (50%)
Keywords
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Attention,
Creativity,
Eye tracking,
Neuroscience,
Imagination
Obwohl unsere Augen im Wachzustand zumeist offen sind, richtet sich unsere Aufmerksamkeit doch häufig auf internale Prozesse und ignoriert dabei den visuellen Input von außen. Das trifft insbesondere bei kognitiven Aufgaben zu welche unabhängig von Außenreizen sind, so wie wenn wir uns etwas vorstellen oder planen. In vielen Bereichen der Kognitionswissenschaften und Neurowissenschaften ist es wichtig den aktuellen Fokus der Aufmerksamkeit bestimmen zu können. Mit Hilfe von Eye-Tracking kann der visuelle Fokus in der Außenwelt bereits gut gemessen werden. Bisher fehlt allerdings eine Methode um zu festzustellen, ob der Aufmerksamkeitsfokus überhaupt nach außen oder nach innen gerichtet ist. Verschiedene Befunde deuten darauf hin, dass internale Kognitionen (IK) mit einem Zustand von visueller Entkopplung einhergehen, welcher durch ein spezifisches Augenverhaltens charakterisiert werden kann. Ein zentrales Ziel dieses Projekts ist es daher die Validität von Augenparametern als objektive und kontinuierliche Indikatoren eines internalen versus externalen Aufmerksamkeitsfokus zu überprüfen. Hierbei werden sowohl etablierte Augenparameter berücksichtigt als auch die Vergenz, ein neues, vielversprechendes Maß welches die (Dis-)Akkommodation widerspiegelt und somit bei der visuellen Entkopplung involviert ist. Als ein weiteres Ziel des Projekts, werden interindividuelle Unterschiede untersucht in der Fähigkeit visuelle Entkopplung umzusetzen und aufrecht zu halten, und ob diese Unterschiede Leistungen in internalen Aufgaben vorhersagen und mit anderen Personenmerkmalen wie kognitiver Kontrolle und Kreativität assoziiert sind. Schließlich eröffnet die Verfügbarkeit eines kontinuierlichen Indikators internaler (versus externaler) Aufmerksamkeit auch neue Möglichkeiten die neuronalen Grundlagen internaler Kognitionen mittels EEG und fMRT zu untersuchen. Das Projekt wird somit die Erforschung internaler Kognitionen vorantreiben und soll wichtige Erkenntnisse zum Verständnis von Aufmerksamkeit, Kreativität und deren neuronaler Grundlagen beitragen.
Verschiedene kognitive Aktivitäten erfordern, dass die Aufmerksamkeit entweder nach außen gerichtet wird (z.B. Lesen, visuelle Suche) oder nach innen gerichtet wird (z.B. Imagination, Kopfrechnen). Dieses Forschungsprojekt untersuchte wie sich das Augenver halten zwischen externaler und internaler Aufmerksamkeit unterscheidet und wie zuverlässig man den Aufmerksamkeitsfokus anhand des Augenverhalten bestimmen kann. Über verschiedene Studien hinweg zeigte sich, dass bei internaler Aufmerksamkeit tatsächlich Veränderungen hinsichtlich zahlreicher Augenparameter beobachtet werden können (z.B. Fixationshäufigkeit, Pupillendilatation, Blinzelrate, Augenvergenz etc.). Manche Veränderungen sind darauf zurückzuführen, dass, entsprechend der perceptual decoupling -Hypothese, visuelle Reize weniger beachtet werden (z.B. Reduktion der Fixationen); andere Veränderungen sind auf eine reduzierte visuelle Aufnahmebereitschaft (z.B. häufigeres Blinzeln) und einen höheren kognitiven Load bei internalen Aktivitäten zurückzuführen (z.B. erhöhte Pupillendilatation); wieder andere Veränderungen dürften durch eine Kopplung des Augenverhaltens an die internen Vorstellungen zustande kommen (z.B. erhöhte Varianz in verschiedenen Augenparametern). In weiteren Studien konnten wir zeigen, dass diese Veränderungen bei höheren internalen Anforderungen weitgehend unwillkürlich geschehen und nicht etwa proaktiv zur Reduktion erwarteter visueller Interferenz auftreten. Zusammenfassend kann man sagen, dass zahlreiche Augenparameter sensitiv auf einen Wechsel zwischen externaler und internaler Aufmerksamkeit reagieren, wobei manche Veränderungen jedoch von der konkreten externalen/internalen Aktivität abhängen. In weiterführenden Untersuchungen konnten wir zeigen, dass sich der Aufmerksamkeitsfokus anhand des Augenverhaltens vorhersagen bzw. klassifizieren lässt. Eine Studie zeigte, dass das aktuelle Augenverhalten vorhersagt, ob ein Distraktor beachtet wird oder nicht. Weitere Studien zeigten, dass der Aufmerksamkeitsfokus einer Person auch automatisch klassifiziert werden kann, wobei die Genauigkeit deutlich abhängt vom Ausmaß an verwendeter Information sowie von der Art der externen/internen Aktivität. Schließlich fanden wir heraus, dass wir auch durch Beobachtung anderer, deren Aufmerksamkeitsfokus überzufällig erkennen können, wenn auch vielleicht weniger gut als gedacht. Auch hierbei achten wir vor allem auf die Augen unseres Gegenübers. In einem weiteren Teil des Projekts untersuchten wir den Zusammenhang von Augenverhalten und Gehirnaktivität im Kontext des Aufmerksamkeitsfokus. Eine EEG-Untersuchung zeigte, dass interne Aufmerksamkeit mit erhöhter Alpha-Aktivität (d.h., Gehirnoszillationen im Bereich von 8-12 Hz) in hinteren Gehirnregionen assoziiert ist und dass die Alpha -Aktivität auch über die Zeit hinweg mit der Pupillendilatation (einem wichtigen Indikator internaler Aufmerksamkeit) kovariiert. Eine MRT-Untersuchung zeigte, dass interne Aufmerksamkeit mit erhöhter Aktivierung des Lingualen Gyrus einhergeht, einer Region, die mit visueller Vorstellung assoziiert ist; außerdem kovariierten Regionen des visuellen Kortex wiederrum exklusiv mit der Pupillendilatation über die Zeit hinweg. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigen in Summe, dass das Augenverhalten einen sensitiven, objektiven Indikator für den Aufmerksamkeitsfokus zwischen externen und internen Welten darstellt. Diese Erkenntnisse könnten etwa dafür genutzt werden um mittels unaufdringlicher Augenmessungen Veränderungen des Aufmerksamkeitsfokus festzustellen (z.B. Tagträumen oder Ablenkungen im Bereich der Verkehrssicherheit oder in Lernkontexten).
- Universität Graz - 100%
- Jonathan Smallwood, University of York - Großbritannien
- Roger E. Beaty, The Pennsylvania State University - Vereinigte Staaten von Amerika
Research Output
- 511 Zitationen
- 21 Publikationen
- 2 Datasets & Models
- 2 Disseminationen
- 7 Wissenschaftliche Auszeichnungen
- 1 Weitere Förderungen
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2021
Titel Imaging Time Series of Eye Tracking Data to Classify Attentional States DOI 10.3389/fnins.2021.664490 Typ Journal Article Autor Vortmann L Journal Frontiers in Neuroscience Seiten 664490 Link Publikation -
2021
Titel Neurophysiological indicators of internal attention: An fMRI–eye-tracking coregistration study DOI 10.1016/j.cortex.2021.07.005 Typ Journal Article Autor Ceh S Journal Cortex Seiten 29-46 Link Publikation -
2017
Titel Eye Behavior Associated with Internally versus Externally Directed Cognition DOI 10.3389/fpsyg.2017.01092 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal Frontiers in Psychology Seiten 1092 Link Publikation -
2017
Titel Creativity on tap? Effects of alcohol intoxication on creative cognition DOI 10.1016/j.concog.2017.06.020 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal Consciousness and Cognition Seiten 128-134 Link Publikation -
2017
Titel Looking for ideas: Eye behavior during goal-directed internally focused cognition DOI 10.1016/j.concog.2017.06.009 Typ Journal Article Autor Walcher S Journal Consciousness and Cognition Seiten 165-175 Link Publikation -
2018
Titel Internally Directed Attention in Creative Cognition DOI 10.1017/9781316556238.011 Typ Book Chapter Autor Benedek M Verlag Cambridge University Press (CUP) Seiten 180-194 -
2018
Titel Eye behavior does not adapt to expected visual distraction during internally directed cognition DOI 10.31234/osf.io/cvpj5 Typ Preprint Autor Annerer-Walcher S -
2020
Titel Elements of creative thought: Investigating the cognitive and neural correlates of association and bi-association processes DOI 10.1016/j.neuroimage.2020.116586 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal NeuroImage Seiten 116586 Link Publikation -
2018
Titel Eye behavior does not adapt to expected visual distraction during internally directed cognition DOI 10.1371/journal.pone.0204963 Typ Journal Article Autor Annerer-Walcher S Journal PLOS ONE Link Publikation -
2018
Titel Dozing Off or Thinking Hard? DOI 10.1145/3242969.3243000 Typ Conference Proceeding Abstract Autor Putze F Seiten 258-262 -
2018
Titel Are you with me? Probing the human capacity to recognize external/internal attention in others’ faces DOI 10.1080/13506285.2018.1504845 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal Visual Cognition Seiten 511-517 Link Publikation -
2022
Titel What’s Creative About Sentences? A Computational Approach to Assessing Creativity in a Sentence Generation Task DOI 10.1080/10400419.2022.2124777 Typ Journal Article Autor Weinstein T Journal Creativity Research Journal Seiten 419-430 Link Publikation -
2022
Titel Multimodal EEG and Eye Tracking Feature Fusion Approaches for Attention Classification in Hybrid BCIs DOI 10.3389/fcomp.2022.780580 Typ Journal Article Autor Vortmann L Journal Frontiers in Computer Science Seiten 780580 Link Publikation -
2020
Titel Eye behavior predicts susceptibility to visual distraction during internally directed cognition DOI 10.3758/s13414-020-02068-1 Typ Journal Article Autor Annerer-Walcher S Journal Attention, Perception, & Psychophysics Seiten 3432-3444 Link Publikation -
2020
Titel Neurophysiological indicators of internal attention: An electroencephalography–eye-tracking coregistration study DOI 10.1002/brb3.1790 Typ Journal Article Autor Ceh S Journal Brain and Behavior Link Publikation -
2021
Titel How Reliably Do Eye Parameters Indicate Internal Versus External Attentional Focus? DOI 10.1111/cogs.12977 Typ Journal Article Autor Annerer-Walcher S Journal Cognitive Science Link Publikation -
2019
Titel Toward a neurocognitive framework of creative cognition: the role of memory, attention, and cognitive control DOI 10.1016/j.cobeha.2018.11.002 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal Current Opinion in Behavioral Sciences Seiten 116-122 -
2019
Titel Real-Time Multimodal Classification of Internal and External Attention DOI 10.1145/3351529.3360658 Typ Conference Proceeding Abstract Autor Vortmann L Seiten 1-7 -
2019
Titel Eye behavior predicts susceptibility to visual distraction during internally directed cognition DOI 10.31234/osf.io/afcq6 Typ Preprint Autor Annerer-Walcher S -
2017
Titel To create or to recall original ideas: Brain processes associated with the imagination of novel object uses DOI 10.1016/j.cortex.2017.10.024 Typ Journal Article Autor Benedek M Journal Cortex Seiten 93-102 Link Publikation -
2017
Titel Data on eye behavior during idea generation and letter-by-letter reading DOI 10.1016/j.dib.2017.09.009 Typ Journal Article Autor Walcher S Journal Data in Brief Seiten 18-24 Link Publikation
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2017
Link
Titel Open archive for this project at Open Science Framework DOI 10.17605/OSF.IO/6QVCG Typ Database/Collection of data Öffentlich zugänglich Link Link -
2017
Titel Data on eye behavior during idea generation and letter-by-letter reading DOI 10.1016/j.dib.2017.09.009 Typ Database/Collection of data Öffentlich zugänglich
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2021
Titel Seraphine Puchleitner Recognition Award Typ Research prize Bekanntheitsgrad Regional (any country) -
2020
Titel Invited Fellow of International Society for the Study of Creativity and Innovation Typ Awarded honorary membership, or a fellowship, of a learned society Bekanntheitsgrad Continental/International -
2019
Titel Keynote at the European Collaborative Creativity Conference (EC3) Typ Personally asked as a key note speaker to a conference Bekanntheitsgrad Continental/International -
2019
Titel William Stern Award Typ Research prize Bekanntheitsgrad Continental/International -
2018
Titel Featured speaker at the 4th annual meeting of the Society for the Neuroscience of Creativity (SfNC) Typ Personally asked as a key note speaker to a conference Bekanntheitsgrad Continental/International -
2017
Titel INGE St Research Award Typ Research prize Bekanntheitsgrad Regional (any country) -
2017
Titel Keynote at annual meeting of IngeSt Typ Personally asked as a key note speaker to a conference Bekanntheitsgrad Regional (any country)
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2020
Titel Ocular mechanisms in internally directed cognition, FWF stand-alone grant Typ Research grant (including intramural programme) Förderbeginn 2020 Geldgeber Austrian Science Fund (FWF)