Objective: Binge-eating disorder (BED) is characterized by recurrent episodes of binge eating and is associated with eating disorder and general psychopathology and overweight/obesity. Deficits in cognitive and emotional functioning for eating disorders or obesity have been reported. However, a systematic review on cognitive and emotional functioning for individuals with BED is lacking. Method: A systematic literature search was conducted across three databases (Medline, PubMed, and PsycINFO). Overall, n = 57 studies were included in the present review. Results: Regarding cognitive functioning, individuals with BED consistently demonstrated higher information processing biases compared to obese and normal-weight controls in the context of disorder-related stimuli (i.e., food and body cues), whereas cognitive functioning in the context of neutral stimuli appeared to be less affected. Thus, results suggest disorder-related rather than general difficulties in cognitive functioning in BED. With respect to emotional functioning, individuals with BED reported difficulties similar to individuals with other eating disorders, with a tendency to show less severe difficulties in some domains. In addition, individuals with BED reported greater emotional deficits when compared to obese and normal-weight controls. Findings suggest general difficulties in emotional functioning in BED. Thus far, however, investigations of emotional functioning in disorder-relevant situations are lacking. Discussion: Overall, the cross-sectional findings indicate BED to be associated with difficulties in cognitive and emotional functioning. Future research should determine the nature of these difficulties, in regards to general and disorder-related stimuli, and consider interactions of both domains to foster the development and improvement of appropriate interventions in BED.

Das Hauptziel dieser Dissertation war es die Beziehung zwischen ADHS und Intelligenz, erfasst mit der deutschen Version des WISC-III, dem HAWIK-III, zu untersuchen. Des Weiteren wurde die Beziehung von Intelligenz als Struktur innerhalb der ADHS-Stichprobe (n = 320) zu anderen Konstrukten wie Persönlichkeit und Aufmerksamkeit exploriert. Es zeigte sich, dass auf den Hauptskalen der Verbal-IQ signifikant über der Norm lag (r = .23), während der Handlungs-IQ signifikant unter der Norm blieb (r = .19). Der Gesamt-IQ unterschied sich nicht signifikant von der Normstichprobe (r = .04). Korrelative Analysen zeigten generell einen mittleren Zusammenhang zwischen dem bei ADHS erfassten Gesamt-IQ mit Offenheit für Erfahrungen (r = .39) und KL (r = .36) sowie F-Sorgfalt (r = .33) des d2. Es konnte kein nennenswerter Einfluss von Geschlecht, Medikation und dimensionalen ADHSMaßen auf die HAWIK-III Werte gefunden werden. / The main aim of this dissertation was to investigate the relationship between ADHD and intelligence as measured by the german version of the WISC-III, the HAWIK-III. Additionally the relationship of intelligence as structure within the ADHS sample (n = 320) towards other constructs such as personality and attention was explored. It was found that on the main scales, verbal-IQ was significantly above the norm (r = .23) while performance-IQ remained significantly below the norm (r = .19). The Full Scale- IQ was not significantly different from the norm sample (r = .04). Correlative analysis showed a generally medium relationship between measured Full Scale-IQ in ADHD, Openness to Experience (r = .39), KL (r = .36) and F-Sorgfalt (r = .33) of the d2. No noteworthy influence of gender, medication and ADHD dimensional measures on the HAWIK-III scores was found.

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Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

Erwartungen spielen eine zentrale Rolle in der menschlichen Handlungssteuerung. Trotz ihrer Rolle in verschiedenen psychologischen Theorien, werden Erwartungen unterschiedlich operationalisiert (was zu teilweise widersprüchlichen Ergebnissen führt) und dabei oft nur indirekt über Hinweisreize(Cues) gemessen bzw. induziert. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, wie sich selbst-generierte und cue-induzierte Erwartungen qualitativ unterscheiden, wie die beiden Erwartungsformen interagieren und welche Art der Operationalisierung zur Messung von Erwartungen zielführender ist. In den beschriebenen Experimenten hatten Proband_innen die Aufgabe, eine Erwartung zu verbalisieren und so schnell und akkurat wie möglich auf einen Stimulus zu reagieren, der diese Erwartung entweder erfüllt(match) oder davon abweicht(mismatch). Die Erwartung konnte dabei durch Vorlesen eines Cues oder die Benennung einer selbst-generierten Erwartung verbalisiert werden. Dabei wurden das Abstraktionslevel der Erwartung, die Art der Reaktion und der Vergleich der beiden Erwartungsformen (innerhalb vs. zwischen verschiedenen Trials) variiert. Bei einem Experiment, das einen genaueren Vergleich von cue-induzierten zu selbst-generierten Erwartungen erlaubt, konnte der größere Effekt von selbst-generierten Erwartungen bestätigt werden. Es wird gezeigt und diskutiert, dass und wie sich selbst-generierte Erwartungseffekte qualitativ von cue-induzierten Effekten unterscheiden. Am konkreten Beispiel von Konflikterwartungen können verbalisierte selbst-generierte Erwartungen eine zuvor widersprüchliche Forschungslage zum Einfluss von Erwartungen auf sequentielle Konflikteffekte konsolidieren. Die Effekte von selbst-generierten und cue-induzierten Erwartungen sind nicht additiv und der Effekt eines Cues wird nicht durch eine abweichende selbst-generierte Erwartung zunichte gemacht. In Anbetracht dieser Ergebnisse diskutiere ich kritisch die Operationalisierung von Erwartungen als Cues. / Expectations help to guide human behavior. For example, responses to expected events/stimuli are faster and less error prone than to unexpected events. In spite of their role in different psychological theories and corresponding experiments the operationalization of expectations is heterogeneous (which can lead to contradictory results) and very often conducted indirectly via cues. The research summarized in this dissertation dealt with the question how cue-induced and self-generated expectations differ qualitatively, how both types of expectations interact and which operationalization of measuring expectations is more adequate. In the summarized experiments participants had the task to verbalize an expectation and then respond accurately as fast as possible to a presented stimulus which could match or mismatch the expectation. The verbalization could either consist of reading aloud a cue or verbalize a self-generated expectation. In the different studies the features/abstraction of the expectations (and stimuli), the type of response, and the way how the effects of the two types of expectation were measured (within or between trials) were varied. In a setting that allows a stricter comparison of cue-induced and self-generated expectations than in previous studies the larger effect of self-generated expectations could be replicated. I confirm and discuss that and how verbalized self-generated expectation effects differ qualitatively from cue-induced effects. On the specific example of conflict expectations, the use of verbalized self-generated expectations can consolidate previous contradictory findings, e.g. about the influence of expectations on the sequential congruency effect. The effects of self-generated and cue-induced expectations are not additive and the effect of a cue is not cancelled if a diverging self-generated expectation is verbalized. In view of these results I critically discuss the operationalization of expectations as cues.

Gaze is an important social signal in interactions between humans, but also in interactions between humans and artificial agents such as robots, autonomous vehicles, or even avatars presented via displays. It can help to recognize to which persons or objects the interaction partners direct their attention and to infer their intentions to act. By consciously directing the gaze, it is possible to point to a specific position. In many works, arrows are used as learned, artificial directional cues for comparison with gaze cues. Three studies on different aspects of gaze perception form the core of this thesis. Study 1 deals with the estimation of gaze target positions in videoconferencing settings. For this purpose, pictures of persons ('senders' of gaze) who looked at certain positions on a screen were shown. The task of the subjects ('receivers' of the gaze) was to estimate these positions and mark them on their own screen by mouse click. The results show that the precision of such estimates is greater in the horizontal direction than in the vertical direction. Furthermore, a bias of the estimates in the direction of the senders' face or eyes was found. Studies 2 and 3 investigated the influence of cues on visual attention control using a so-called spatial cueing paradigm. After the appearance of a central cue, the participants' task was to respond to target stimuli away from the center of the screen by pressing keys. Whether the cue direction predicted the target position depended on the condition. In Study 2, schematic faces were compared with arrows. Data obtained when cues were used that always pointed in the opposite direction of the target, suggests that the direction of action of arrows is more easily overridden than that of gaze directions. A dynamic, geometric cue stimulus was investigated in Study 3. Here, a blue disc with two red lines moving from the center to the side served as a cue. This abstract stimulus resulted in a reaction time advantage in the direction of movement of the lines. After several trials, videos were shown in which a human avatar wearing a blue helmet, also with red lines, was shown from behind. When he looked sideways and turned his head, the lines moved in the opposite direction to his gaze. This was intended to elicit an alternative interpretation of the abstract cue as the back of the helmet. The results show a partial reduction of the initial effect of the abstract cue. This suggests that stimuli that do not resemble eyes can be learned as gaze and used as cues. In context of human-machine interactions the three studies provide fundamental insights into the human ability to estimate gaze orientation and the effect of gaze cues, which are particularly relevant for the design of gaze displays.:Contents Bibliographische Beschreibung Zusammenfassung 1 Introduction 1 1.1 Gaze as social cue 2 1.1.1 Joint attention 2 1.1.2 Biological and evolutionary perspective 3 1.1.3 Reflective and volitional processes 3 1.2 Cueing paradigms 4 1.2.1 Arrows predicting target position 5 1.2.2 Schematic faces that look only randomly in the direction of the target 5 1.3 Human gaze 6 1.3.1 Attention orientation and eye movements 6 1.3.2 Visual sensors in humans 6 1.4 Artificial gaze 8 1.4.1 Stationary displays 8 1.4.2 Precision of gaze direction estimation 9 1.4.3 Sensor types 9 1.4.4 Gaze of robots and mobile vehicles 10 1.5 Gaze as a communicative sensor system 11 1.6 Goals of the thesis 12 2 Summary of individual studies 14 2.1 Study 1: Gaze estimation in videoconferencing settings 14 2.2 Study 2: Attentional cueing: gaze is harder to override than arrows 15 2.3 Study 3: Effects of Interpreting a Dynamic Geometric Cue as Gaze on Attention Allocation 17 3 Discussion 19 3.1 Performance of gaze orientation estimates 19 3.2 Social cues 20 3.3 Sensor-display linkage 21 3.4 Future Perspectives 23 3.4.1 Receivers’ eye movements 23 3.4.2 Gaze in complex and interactive settings 24 3.4.3 Spatial cueing paradigm in product development 25 3.5 Conclusions 26 4 References 28 5 Appendix 36 Author’s Contributions 36 Gaze estimation in videoconferencing settings 37 Attentional cueing: gaze is harder to override than arrows 76 Accuracy 90 Cue Type 90 Cueing 90 Cue Type : Cueing 90 Effects of Interpreting a Dynamic Geometric Cue as Gaze on Attention Allocation 107 Danksagungen 130 / Blicke sind wichtige soziale Signale in Interaktionen zwischen Menschen, aber auch in Interaktionen zwischen Menschen und künstlichen Agenten wie Robotern, autonomen Fahrzeugen oder auch Avataren, die über Displays präsentiert werden. Sie können helfen zu erkennen, auf welche Personen oder Objekte die Interaktionspartner:innen ihre Aufmerksamkeit richten und auf deren Handlungsabsichten zu schließen. Durch bewusste Blickausrichtung kann gezielt in eine Richtung oder auf eine Position gezeigt werden. In vielen Arbeiten werden Pfeile als erlernte, künstliche Richtungshinweise zum Vergleich mit Blickhinweisen verwendet. Den Kern dieser Arbeit bilden drei Studien, die jeweils unterschiedliche Aspekte der Blickwahrnehmung untersuchen. Studie 1 beschäftigt sich mit der Schätzung von Blickzielpositionen in Videokonferenzsituationen. Dazu wurden Bilder von Personen ('Sender' der Blicke) gezeigt, die auf bestimmte Positionen auf einem Bildschirm blickten. Die Aufgabe der Versuchspersonen ('Empfänger' der Blicke) bestand darin, diese Positionen zu schätzen und auf dem eigenen Bildschirm per Mausklick zu markieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Präzision solcher Schätzungen in horizontaler Richtung größer ist als in vertikaler Richtung. Außerdem wurde eine Verzerrung der Schätzungen in Richtung des Gesichtes bzw. der Augen der Sender festgestellt. Studien 2 und 3 untersuchten den Einfluss von Hinweisreizen auf die visuelle Aufmerksamkeitslenkung mittels eines sogenannten Spatial Cueing Paradigmas. Die Aufgabe der Versuchspersonen bestand darin, nach dem Erscheinen eines Hinweisreizes in der Bildschirmmitte, der je nach Experiment und Bedingung in die Richtung des Zielreizes zeigte oder nicht, durch Tastendruck auf Zielreize neben der Bildschirmmitte zu reagieren. In Studie 2 wurden schematische Gesichter mit Pfeilen verglichen. Ergebnisse für Hinweisreize, die immer in die entgegengesetzte Richtung des Zielreizes zeigten, deuten darauf hin, dass die Wirkrichtung von Pfeilen leichter überschrieben werden kann als die von Blickrichtungen. Ein dynamischer, geometrischer Hinweisreiz wurde in Studie 3 untersucht. Hier diente eine blaue Scheibe mit zwei roten Linien, die sich von der Mitte zur Seite bewegten als Hinweisreiz. Dieser abstrakte Reiz führte zu einem Reaktionszeitvorteil in der Bewegungsrichtung der Linien. Nach einigen Durchgängen wurden Videos gezeigt, in denen ein menschlicher Avatar einen blauen Helm mit ebenfalls roten Linien trug. Der Avatar wurde von hinten gezeigt und wenn er seinen Blick zur Seite richtete und dazu den Kopf drehte, bewegten sich die Linien entgegen der Blickrichtung. Auf diese Weise sollte eine alternative Interpretation des abstrakten Hinweisreizes als Helmrückseite induziert werden. Die Ergebnisse zeigen eine teilweise Reduktion des ursprünglichen Effektes des abstrakten Hinweisreizes, was auf eine Wirkung der Induktionsvideos entgegen der ursprünglichen Wirkrichtung schließen lässt. Das weist darauf hin, dass auch Stimuli als Blicke gelernt und so als Hinweisreiz genutzt werden können, die keine Ähnlichkeit mit Augen haben. Eingebettet in den Kontext von Mensch-Maschine-Interaktionen, liefern die drei Studien grundlegende Erkenntnisse zur menschlichen Fähigkeit Blickausrichtung zu schätzen und der Wirkung von Blicken als Hinweisreize, die insbesondere für die Gestaltung von Blickdisplays relevant sind.:Contents Bibliographische Beschreibung Zusammenfassung 1 Introduction 1 1.1 Gaze as social cue 2 1.1.1 Joint attention 2 1.1.2 Biological and evolutionary perspective 3 1.1.3 Reflective and volitional processes 3 1.2 Cueing paradigms 4 1.2.1 Arrows predicting target position 5 1.2.2 Schematic faces that look only randomly in the direction of the target 5 1.3 Human gaze 6 1.3.1 Attention orientation and eye movements 6 1.3.2 Visual sensors in humans 6 1.4 Artificial gaze 8 1.4.1 Stationary displays 8 1.4.2 Precision of gaze direction estimation 9 1.4.3 Sensor types 9 1.4.4 Gaze of robots and mobile vehicles 10 1.5 Gaze as a communicative sensor system 11 1.6 Goals of the thesis 12 2 Summary of individual studies 14 2.1 Study 1: Gaze estimation in videoconferencing settings 14 2.2 Study 2: Attentional cueing: gaze is harder to override than arrows 15 2.3 Study 3: Effects of Interpreting a Dynamic Geometric Cue as Gaze on Attention Allocation 17 3 Discussion 19 3.1 Performance of gaze orientation estimates 19 3.2 Social cues 20 3.3 Sensor-display linkage 21 3.4 Future Perspectives 23 3.4.1 Receivers’ eye movements 23 3.4.2 Gaze in complex and interactive settings 24 3.4.3 Spatial cueing paradigm in product development 25 3.5 Conclusions 26 4 References 28 5 Appendix 36 Author’s Contributions 36 Gaze estimation in videoconferencing settings 37 Attentional cueing: gaze is harder to override than arrows 76 Accuracy 90 Cue Type 90 Cueing 90 Cue Type : Cueing 90 Effects of Interpreting a Dynamic Geometric Cue as Gaze on Attention Allocation 107 Danksagungen 130

Vorangegangene Untersuchungen zeigen, dass emotionale Inputeigenschaften (extrinsische Eigenschaften) das Erlernen neuer Wortbedeutungen bei Kindern befördern. Diese Eigenschaften sind nicht Teil des Referenten, auf den sich ein zu erlernendes Wort bezieht, z.B. der +/-fröhliche Gesichtsausdruck eines Sprechers, der ein unbekanntes Objekt mittels eines neuen Wortes benennt. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf zwei bisher unbeachtete Fragen: a) Lassen sich ähnliche Einflüsse finden, wenn die emotionale Inputeigenschaft Teil des Referenten eines zu erlernenden Wortes ist (intrinsische Eigenschaften), z.B. der +/-fröhliche Gesichtsausdruck eines Akteurs in einer durch ein Verb benannten Handlung? b) Beeinflussen diese Eigenschaften die Bedeutung eines neuen Wortes, indem die emotionale Information mitbestimmt, wie das Wort in späteren Kontexten interpretiert wird? Die Ergebnisse zeigen, dass sich im Einklang mit Studien zu extrinsischen Inputeigenschaften die intrinsischen Eigenschaften ebenfalls förderlich auf das Erlernen neuer Wörter bei Kindern auswirken. Darüber hinaus legt die Studie nahe, dass die Wahrnehmung emotionaler Information während des Wortlernens individueller Variabilität unterliegt. Diese beeinflusst wiederum, wie Kinder die Bedeutung des neuen Wortes konstruieren und interpretieren. Verschiedene Faktoren wie Sprachkompetenz, Aufmerksamkeitssteuerung und soziale Kognition werden diskutiert, die individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung emotionaler Information beim Wortlernen hervorrufen könnten. / Previous research shows that emotional properties of the input (extrinsic properties) enhance children’s learning of novel words. These properties are not features of the referent a novel word is referring to, e.g. the +/-happy intonation or facial expression of a speaker, who is referring to an object or event by using a novel word. With respect to this finding, the present study focuses on two unnoticed questions: a) Are similar influences found when the emotional properties are features of the referent of the word to be acquired (intrinsic properties), e.g. the +/-happy facial expression of an actor in an event that is labeled by a novel verb? b) Do these properties influence the meaning of a novel word, in that the emotional information constrains how the word is interpreted in later contexts? The results indicate that in line with studies on extrinsic emotional properties children’s learning of novel words is enhanced by intrinsic emotional properties. Furthermore, the study suggests that children’s perception of emotional information while learning a novel word is subject to individual variability, which affects how children construct and interpret the meaning of the novel word. Different factors such as language competence, attentional control and social cognition are discussed for inducing individual differences in emotion perception while word learning.

Visuell-räumliche Aufmerksamkeit spielt eine Schlüsselrolle in der Wortverarbeitung und der Augenbewegungskontrolle beim Lesen. Dennoch bleibt die räumliche und zeitliche Dynamik von Aufmerksamkeitsbereitstellung innerhalb einer Fixation ungeklärt. Die vorliegende Dissertation nutzt drei Ansätze in der Ko-Registrierung von Augenbewegungen und EEG um diese Forschungslücke zu untersuchen und direkte Einblicke in die Aufmerksamkeitsverteilung zwischen Fovea und Parafovea, ihre Anpassung an Verarbeitungsansprüche und Sakkaden sowie ihre Auswirkungen auf Wortverarbeitung zu liefern. In Studie 1 wurde das Probe Paradigma als Maß zur Abbildung räumlicher Aufmerksamkeit ohne Augenbewegungen implementiert. Die vergrößerte, Probe-bezogene N1 zwischen Wortpräsentationen deutet auf eine Bereitstellung und Umverteilung zusätzlicher Ressourcen zur simultanen fovealen und parafovealen Wortverarbeitung hin. Studie 2 untersuchte den Preview Benefit und seine Modulation durch Sakkaden und Verarbeitungsschwierigkeit und zielte darauf ab, das elektrophysiologische Korrelat als indirektes Maß für parafoveale Aufmerksamkeit in ERPs und FRPs zu etablieren. Es zeigte sich ein Effekt des orthographischen Previews auf die N1. Interaktionen mit Lesemodus und Verarbeitungsschwierigkeit implizieren, dass dem Preview Effekt Aufmerksamkeitseffekte zugrunde liegen. In Studie 3 wurden zwei Datensätze hinsichtlich der Lateralisierung von Oszillationen im Alpha-Band untersucht um die in Studie 2 generierten Hypothesen zu unterstützen. Alpha war im sakkadischen Lesen stärker rechts-lateralisiert als in RSVP und eine stärkere Lateralisierung sagte eine kürzere Fixationsdauer vorher, was die Rolle von parafovealer Aufmerksamkeit und ihre Verbindung zu Sakkaden betont. Trotz der Einschränkungen der drei Ansätze stellt die Kombination von Augenbewegungen, ERPs, FRPs und EEG-Oszillationen geeignete Maße für Aufmerksamkeitsprozesse in der Wortverarbeitung dar, die traditionelle Forschungsmethoden ergänzen. / Visuo-spatial attention is a key contributor to word processing and oculomotor control in reading. Yet, the spatial and temporal dynamics of attention allocation within a fixation remain unclear. The present dissertation uses three approaches in the co-registration of eye movements and EEG to investigate this gap and provide direct, online insights into attention distribution across fovea and parafovea, its adaptation to processing load and saccadic behavior, as well as its effects on word processing. In Study 1, the probe paradigm was implemented as a mapping tool of spatial attention adaptation in the absence of eye movements, yielding ERPs. The enhanced probe-related N1 in-between trials indicates a recruitment and redistribution of additional resources to achieve simultaneous foveal and parafoveal word-recognition. Study 2 tested the preview benefit and its modulation by saccades and foveal load, thereby aiming at establishing its electrophysiological correlate as an indirect index of parafoveal attention allocation in ERPs and FRPs. There was an effect of orthographic preview on the N1. Interactions with reading mode and foveal load indicate underlying attention effects. In Study 3, two datasets were reanalyzed with regard to the lateralization of oscillatory activity in the alpha-band in order to directly support the assumptions generated in Study 2. Alpha was more strongly right-lateralized in saccadic reading compared to RSVP, and moment-to-moment lateralization predicted shorter subsequent fixation duration, emphasizing the role of parafoveal attention allocation and its relation to saccades. Despite the limitations of the three approaches at this point, the combination of eye movements, ERPs, FRPs, and EEG oscillations provides suitable online markers of attention processes in word recognition that complement traditional research methods.

Erfolgreiches willkürliches Verhalten beruht auf der Selektion verhaltensrelevanter perzeptueller Informationen durch Aufmerksamkeit und deren kurzzeitiger Speicherung im Arbeitsgedächtnis. Bisherige Untersuchungen legen eine sowohl anatomische als auch funktionelle Interaktion beider kognitiver Funktionen nahe, insbesondere eine selektive Fazilitierung visueller Verarbeitung durch Arbeitsgedächtnisrepräsentationen. In der hier vorliegenden Arbeit wurde ein Gedächtnissakkadenparadigma (Gedächtnisphase von 6 Sekunden) mit einer visuellen Diskriminationsaufgabe kombiniert, die 1500, 2500 oder 3500 ms nach Präsentation des Gedächtnisstimulus durchzuführen war. Im Gegensatz zu den Erwartungen wurde eine transiente Verlängerung der Reaktionszeiten auf Diskriminationsstimuli beobachtet, die an aktuell erinnerten räumlichen Positionen präsentiert worden waren. In einem Kontrollexperiment ohne mnestische Anforderungen trat dieser Effekt hingegen nicht auf. Darüber hinaus hing die verzögerte Diskrimination von der Präzision der Gedächtnissakkaden und somit von der Güte der Arbeitsgedächtnisrepräsentation ab. Die räumliche Verteilung der Inhibition zeigte eine sog. „Center-Surround“-Organisation, wie sie für lokale neuronale Netzwerke im visuellen und präfrontalen Kortex bekannt ist. Es wird ein aktiver inhibitorischer Mechanismus postuliert, der den durch räumliches Arbeitsgedächtnis induzierten fazilitierenden Effekten entgegenwirkt und somit eine flexible Orientierung zu neuen Informationen während der Repräsentation von behavioral relevanten Informationen im räumlichen Arbeitsgedächtnis ermöglicht. Ein neurophysiologisches Korrelat für diesen Mechanismus könnte inhibitorische Gedächtnisphasenaktivität im präfrontalen Kortex darstellen, die über direkte präfrontotektale Projektionen vermittelt wird. / Voluntary behavior critically depends on attentional selection and short-term maintenance of perceptual information. Recent research suggests a tight coupling of both cognitive functions with visual processing being selectively enhanced by working memory representations. Here, a memoryguided saccade paradigm (6-s delay) was combined with a visual discrimination task, performed either 1,500, 2,500, or 3,500 ms after presentation of the memory cue. Contrary to what can be expected from previous studies, the results show that memory of spatial cues can transiently delay speeded discrimination of stimuli presented at remembered locations. This effect was not observed in a control experiment without memory requirements. Furthermore, delayed discrimination was dependent on the strength of actual memory representations as reflected by accuracy of memory-guided saccades. The spatial distribution of the observed discrimination inhibition showed a center-surround-organization reminiscent of activation patterns of local neuronal networks in prefrontal and visual cortex. An active inhibitory mechanism is proposed that counteracts facilitating effects of spatial working memory, promoting flexible orienting to novel information during maintenance of spatial memoranda for intended actions. Inhibitory delay-period activity in prefrontal cortex is a likely source for this mechanism which may be mediated by prefronto-tectal projections.

Die Suche nach einem Zielobjekt in einer komplexen visuellen Szene ist ein alltäglicher Wahrnehmungsvorgang und ein etabliertes experimentelles Paradigma für die Untersuchung selektiver Aufmerksamkeit. Einem klassischen Modell zufolge ist der Suchprozeß seriell: Die Objekte werden nacheinander vom Aufmerksamkeitsfokus selektiert und so für die Identifikation bereitgestellt. Ein Alternativmodell postuliert einen parallelen Suchprozeß, bei dem alle Objekte in der Szene gleichzeitig vom Sehsystem verarbeitet werden. Beide Modelltypen sind gleich gut mit den Resultaten bisheriger Verhaltensexperimente kompatibel. In der vorliegenden Arbeit wurden die neuronalen Grundlagen des Suchprozesses mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) im menschlichen Gehirn untersucht. Es ist bekannt, dass das frontale Augenfeld (FEF) und drei Subregionen (AIPS, PIPS und IPTO) des posterioren parietalen Cortex (PPC) den im seriellen Suchmodell postulierten Teilprozeß der Verschiebung des Aufmerksamkeitsfokus (ohne Augenbewegungen) kontrollieren. In Experiment 1 wurde geprüft, ob diese Regionen auch am Suchprozeß beteiligt sind. Dazu wurde das fMRT-Signal zwischen einer schwierigen Suche nach einer Verknüpfung zweier visueller Merkmale und einer einfachen Suche nach einem einzelnen Merkmal verglichen. Motorische Anforderungen und Reizmuster waren in beiden Bedingungen so ähnlich wie möglich und in Kontrollexperimenten wurde sichergestellt, dass Aktivierungsunterschiede zwischen beiden Bedingungen keine motorischen oder sensorischen Prozesse reflektieren, sondern spezifisch den Prozeß der Verknüpfungssuche. FEF, AIPS, PIPS und IPTO wurden differentiell aktiviert. In Experiment 2 wurde getestet, ob die Beteiligung dieser Areale an der visuellen Suche von der Notwendigkeit einer Merkmalsverknüpfung abhängt. Dazu wurde eine schwierige Merkmalssuche mit der einfachen Merkmalssuche verglichen und kontrolliert, dass auch dieser Vergleich sensorische und motorische Faktoren eliminierte. Differentielle Aktivierungen in diesem Experiment reflektierten nun nicht mehr den Merkmalsverknüpfungsprozeß, sondern allein die höhere Schwierigkeit der Suche. Auch hier fand sich eine differentielle Aktivierung des FEF, AIPS, PIPS und IPTO. Dabei unterschieden sich die Schwierigkeit auf der Verhaltensebene wie auch die differentielle Aktivierung von PIPS auf der neuronalen Ebene nicht zwischen Verknüpfungs- und schwieriger Merkmalssuche. Die Ergebnisse demonstrieren, dass das FEF und drei Subregionen des PPC an der schwierigen visuellen Suche beteiligt sind. Dies ist gut mit der Annahme eines seriellen und nur schwer mit der eines parallelen Suchprozesses vereinbar. Darüber hinaus suggerieren die Befunde, dass der Beitrag des PPC und FEF zur visuellen Suche nicht auf den Prozeß der Merkmalsverknüpfung beschränkt ist, sondern allgemeiner die Anforderung an den Suchprozeß reflektiert. / The search for a target object in a complex visual scene is an all-day process of visual perception and an established experimental paradigm for the study of selective attention. A classical model postulates a serial search process. That is, objects are selected sequentially by the focus of attention and are thereby routed to the identification stage. An alternative model postulates a parallel search process, in which all objects within the scene are processed simultaneously. Both models are equally consistent with the current behavioural data. In this thesis, the neural basis of the search process in the human brain was investigated with functional magnetic resonance imaging (fMRI). The frontal eye field (FEF) and three sub-regions (AIPS, PIPS und IPTO) of the posterior parietal cortex (PPC) are known to control the shifting of the focus of attention in space (without eye movements), which is postulated by the serial model to be an essential sub-process of visual search. Experiment 1 tested whether the same areas are also engaged in the search process. The fMRI signal was compared between a difficult search for a feature conjunction and an easy search for a single feature. Motor requirements and stimuli were as similar as possible across conditions and control experiments demonstrated that activation differences between conditions do not reflect sensory or motor factors, but rather the process of conjunction search. The FEF, AIPS, PIPS, and IPTO were differentially activated. Experiment 2 tested whether the involvement of these areas in visual search depends on the necessity for conjoining features. A difficult feature search was compared with the easy feature search. This comparison also eliminated sensory and motor factors according to control experiments. Differential activations in this experiment did not reflect the feature conjunction process, but only the higher search difficulty. Again, a differential activation of the FEF, AIPS, PIPS, and IPTO was found. The conjunction and the difficult feature search did not differ in their difficulty at the behavioral level as well as in PIPS activation strength at the neural level. The results show that the FEF and three PPC sub-regions contribute to difficult visual search. This is consistent with the assumption of a serial, but much less consistent with the assumption of a parallel, search process. Furthermore the results suggest that the contribution of the PPC and FEF to visual search is not restricted to the feature conjunction process, but more generally reflects the demands on the search process.