Universiẗat, Diss., 2002--Marburg.

Universiẗat, Diss., 2001--Bonn.

Universiẗat, Diss., 2003--Regensburg. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2002.

In der vorliegenden experimentellen Studie wurde die visuelle Aufmerksamkeit von Anästhesisten während der Einleitung einer Allgemeinanästhesie in Abhängigkeit von ihrer Erfahrung mithilfe eines mobilen Eye-Tracking-Gerätes untersucht. 12 Assistenten mit durchschnittlich 1,3 Jahren klinischer Erfahrung und ebenfalls 12 Fachärzte mit durchschnittlich circa 10 Jahren klinischer Erfahrung nahmen an der Studie teil. Ebenso wurde der simulierte Fall mit der Anästhesieeinleitung am Patienten verglichen. Beide Anästhesisten-Gruppen führten mit der Eye-Tracking-Brille jeweils eine Einleitung so-wohl an einem Simulator im Simulationsraum als auch am Patienten im Einleitungsraum vor dem OP-Saal durch. Diese Brille zeichnete dabei Daten zu Fixationspunkten und Blickbewegungen der Probanden auf. Angelehnt an Schulz et al.21 wurden 24 Areas of Interest definiert und diese den Gruppen „manuelle Tätigkeiten“, „Überwachung“ und „weitere Beobachtungspunkte“ zugeordnet. Als abhängige Variable für die statistische Auswertung wurde die relative Verweildauer in Prozent genutzt und eine multivariate ANOVA gerechnet. Es ergab sich im Wesentlichen kein signifikanter Effekt des Faktors Erfahrung. Die Assistenten verteilten ihre visuelle Aufmerksamkeit nicht signifikant anders als die erfahreneren Anästhesisten und verhielten sich folglich in Bezug darauf weitgehend gleich. Der Erwerb dieses Verhaltens findet demnach anscheinend schon sehr früh statt, sodass mit 1,3 Jahren Erfahrung in dieser Hinsicht kein Unterschied zu deutlich mehr Erfahrung auftritt. Ein halbstandardisiertes Interview stützt diese Annahme. Der Faktor Umgebung beeinflusste aber signifikant das Verhalten der Anästhesisten. In der Simula-tion widmeten beide Gruppen sowohl der „Überwachung“ insgesamt als auch „manu-ellen Tätigkeiten“ während der Vorbereitungsphase mehr visuelle Aufmerksamkeit als in der Narkoseeinleitung am Patienten. Das ist einerseits mit den Einschränkungen der Simulationspuppe zu erklären und liegt andererseits wahrscheinlich an der ungewohn-ten Umgebung und der unbekannten Pflegekraft, sodass die Anästhesisten das Material länger kontrollierten. Folglich schauten beide Gruppen während der Narkoseeinleitung am Patienten häufiger auf „weitere Beobachtungspunkte“, was auch durch die höhere Komplexität und Störanfälligkeit dieser Situation schlüssig wirkt. Optimierungsmöglichkeiten der Bedingungen im Simulationsraum werden angespro-chen, Anschlussstudien vorgeschlagen. Es konnte gezeigt werden, dass der Einsatz eines Eye-Tracking-Gerätes auch während der hochsensiblen Einleitung einer Allgemein-anästhesie am Patienten problemlos möglich ist. Darüber hinaus liefert die Studie nun eine stark standardisierte Versuchsmethode, welche für weitere Forschungsfragen sehr empfohlen werden kann. / The present experimental study investigates the visual attention of anaesthesiologists during the induction of general anaesthesia as a function of their clinical experience using a mobile eye-tracking device. 12 residents with an average of 1.3 years of clinical experience and 12 consultants with an average of about 10 years of clinical experience participated in the study. Both groups of anaesthesiologists used eye-tracking glasses to carry out an induction of anaesthesia in a simulator in the simulation room and in a patient in the induction room in front of the operating theatre. Both situations were subsequently compared. The glasses recorded data on fixation points and eye movement of the test persons. Based on Schulz et al., 24 areas of interest were defined and assigned to the categories "manual activities", "monitoring" and "further observation points". As a dependent variable for the statistical evaluation, the relative dwell time in percent was used and a multivariate ANOVA was calculated. The factor ‘experience’ essentially did not alter eye movement behaviour. The residents did not distribute their visual attention significantly different than the more experienced anaesthetists and therefore behaved largely the same in this respect. Acquiring this behaviour thus seems to take place early during specialty training. A semi-standardised interview supports this assumption. The environmental factor however significantly influenced the behaviour of anaesthetists. The two groups devoted more visual attention to both “monitoring” and “manual activities” during the preparation phase of the simulation compared to induction of anaesthesia in the patient. On the one hand this can be explained by the limitations of the simulation mannequin and on the other hand is probably due to the unfamiliar environment and nurse, thus leading to the physicians handling the material themselves for a prolonged period of time. Consequently both groups looked at "further observation points" more frequently during induction of anaesthesia in the patient, which also seems conclusive due to this situations’ higher complexity and susceptibility to failure. Possibilities for optimising the conditions in the simulation room are being discussed and follow-up studies are being proposed. It could be shown that the use of an eye-tracking device is possible without introducing problems even during the highly sensitive induction of general anaesthesia in the patient. In addition, the study provides a highly standardised testing method, which can be recommended for further research questions.

Hintergrund: Ausgangspunkt für diese Arbeit sind korrelative Befunde, die das Bestehen eines Zusammenhangs zwischen einer negativen Emotionalität und der Verschlimmerung einer Schmerzproblematik nahe legen. Die motivationale Priming-Hypothese von Lang bietet einen theoretischen Rahmen zur Erklärung der Wirkung von Emotionen auf die Schmerzwahrnehmung. Allerdings wurden die Vorhersagen dieser Theorie bisher hauptsächlich für den Schreckreflex untersucht und müssen für die Schmerzreizverarbeitung noch validiert werden. Bis heute ist es außerdem eine offene Frage, welche Rolle Aufmerksamkeitsprozesse bei der affektiven Schmerzmodulation spielen. Experiment 1. Fragestellung war, ob die motivationale Priming-Hypothese auch für die Wahrnehmung und Verarbeitung von Schmerzreizen gültig ist. Methode: 30 Probanden erhielten schmerzhafte und nicht schmerzhafte elektrische Reize, während sie positive, neutrale und negative Bilder betrachteten. Zur Erfassung der Schmerzwahrnehmung wurden Schmerzintensitätsratings erhoben und zur Messung der kortikalen Schmerzreizverarbeitung wurden somatosensorisch evozierte Potentiale (SEPs) aufgezeichnet. Ergebnisse: Die Valenz der Bilder beeinflusst die Intensitätsratings und die N150 Amplituden mit höheren Ratings und N150 Amplituden bei negativen als bei positiven Bildern. Dagegen wurde die Amplitude der P260 durch das Arousal der Bilder moduliert mit höheren Amplituden bei neutralen als bei erregenden Hintergrundbildern. Interpretation: Die Vorhersagen der motivationalen Priming-Hypothese scheinen auch für die Verarbeitung und Wahrnehmung von Schmerzreizen valide zu sein. Während die Modulation der N150 Amplitude eine affektive Schmerzmodulation zu reflektieren scheint, ist die Arousalmodulation der P260 vermutlich auf schmerzunspezifische Aufmerksamkeitsprozesse zurückzuführen. Experiment 2. Fragestellung war, ob die affektive Schmerzmodulation von Aufmerksamkeitsprozessen unabhängig ist und ob unterschiedliche neuronale Mechanismen der aufmerksamkeitsbasierten und der affektiven Schmerzmodulation zugrunde liegen. Methoden: 30 Probanden sahen positive, neutrale und negative Bilder, während sie schmerzhafte und nicht schmerzhafte elektrische Reize erhielten. Zur Aufmerksamkeitsmanipulation wurden die Probanden vor jeder Bildpräsentation instruiert, sich auf die Bilder, auf die Intensität oder auf die Unangenehmheit des elektrischen Reizes zu konzentrieren. Zur Schmerzevaluation wurden affektive und sensorische Schmerzratings und SEPs erhoben. Die neuronalen Quellen der N150 und P260 Komponenten wurden mit Hilfe einer LORETA-Analyse bestimmt. Ergebnisse: Die Aufmerksamkeitsmanipulation beeinflusste die sensorischen Schmerzratings: Die Ratings waren am höchsten, wenn die Aufmerksamkeit auf die Reizintensität gerichtet war. Die Affektinduktion wirkte sich hauptsächlich auf die affektiven Schmerzratings aus mit höheren Ratings bei negativen als bei positiven Bildern. N150 Amplituden wurden durch die Valenz der affektiven Bilder moduliert mit höheren Amplituden bei negativen als bei positiven Bildern. Die Aufmerksamkeitsmanipulation hatte keinen Effekt auf die N150 Amplituden. P260 Amplituden wurden durch das Arousal der Bilder moduliert mit höheren Amplituden bei neutralen als bei erregenden Bildern. Außerdem waren die P260 Amplituden am höchsten bei einem Aufmerksamkeitsfokus auf die Reizintensität. Die LORETA-Analyse erbrachte für die N150 bei schmerzhaften im Vergleich zu nicht schmerzhaften Reizen eine maximale Aktivierung im ACC und im Präcuneus und für die P260 im superioren und medialen frontalen Gyrus und im ACC. Diskussion: Beide Experimente unterstützen die motivationale Priming-Hypothese für die Wahrnehmung und Verarbeitung von Schmerzreizen. Dies zeigt sich in einer affektiven Modulation der sensorischen und affektiven Schmerzratings und der N150 Amplituden. Die Befunde des zweiten Experiments deuten außerdem darauf hin, dass die Wirkungen von Emotionen und Aufmerksamkeit auf die Schmerzwahrnehmung weitestgehend unabhängig voneinander sind: Aufmerksamkeitsmanipulationen wirken sich nur auf die sensorische Schmerzkomponente aus und Affektmanipulationen modulieren hauptsächlich die affektive Schmerzkomponente. Der affektiven und der aufmerksamkeitsbasierten Schmerzmodulation scheinen unterschiedliche neuronale Mechanismen zugrunde zu liegen: Die LORETA-Analyse erbrachte verschiedene neuronale Generatoren für die N150 und die P260 und die Wirkung von Aufmerksamkeit und Emotion dissoziiert für diese beiden Komponenten: die Modulation der N150 reflektiert eine affektive Schmerzmodulation und die Modulation der P260 reflektiert Aufmerksamkeitsprozesse. / Background: The starting point for the present dissertation were correlative studies indicating that negative emotional states increase the frequency and magnitude of pain experience. The motivational priming hypothesis offers a theoretical framework to explain the effects of emotion on pain. The predictions of this theory have been extensively investigated for acoustic startle stimuli, but up to now, an evaluation of the motivational priming hypothesis for pain perception and processing is lacking. Furthermore, the role of attention for affective pain modulation is still a matter of debate. Experiment 1. The aim of the first experiment was to evaluate the motivational priming hypothesis for pain perception and processing. Methods: 30 participants viewed positive, neutral and negative pictures, while painful and nonpainful electrical stimuli were applied. Intensity ratings and somatosensory evoked potentials (SEPs) in response to the electrical stimuli were recorded. Results: Picture valence affected pain ratings and N150 amplitudes elicited by painful stimuli with lowest amplitudes for positive pictures and highest amplitudes for negative pictures. The P260 elicited by painful and non-painful stimuli was modulated by arousal with reduced amplitudes with arousing (positive or negative) compared to neutral pictures. Interpretation: N150 amplitudes varying with picture valence seem to reflect an affective modulation of pain perception while P260 amplitudes varying with picture arousal rather reflect non pain-specific attentional processes. Experiment 2: The aim of the second experiment was to disentangle the effects of attention and emotion on pain perception and to investigate if emotion and attention affect pain perception via the same or at least partially different neural mechanisms. Methods: Painful and nonpainful electrical stimuli were applied while 30 participants viewed positive, neutral and negative pictures. Attentional manipulation was realized by presenting a prompt before picture onset to focus attention on the pictures or on the intensity or on the unpleasantness of the electrical stimuli. Pain assessment included sensory and affective pain ratings and SEPs. The neural sources of N150 and P260 SEP components were analyzed using LORETA source localization. Results: Attention modulated sensory pain ratings with highest ratings when attention was focused on the stimulus intensity. Affect influenced sensory and affective pain ratings with higher ratings during negative than during positive pictures. The amplitudes of the N150 and the P260 were modulated by picture valence and picture arousal, respectively. Furthermore, P260 amplitudes were modulated by attention with highest amplitudes when attention was focused on the intensity of the stimuli. The LORETA analysis revealed different neural generators for the N150 and the P260 for the contrast painful vs. nonpainful stimuli: For the N150, significantly higher brain electrical activity was found in the ACC and in the precuneus. The P260 was localized in the superior and in the medial frontal gyrus as well as in the ACC. Discussion: Both experiments support and extend the motivational priming hypothesis to the perception and processing of painful stimuli as indicated by an affective modulation of pain ratings and of N150 amplitudes. Furthermore, the findings of the second experiment suggest that the effects of emotion and attention on pain are independent: Attentional manipulations affect only sensory pain ratings whereas affect induction primarily modulates affective pain ratings. In addition, emotional and attentional effects on pain seem to invoke at least partially different neural modulatory circuits: The LORETA analysis revealed different neural sources for the N150 and the P260 components, and emotion and attention have distinct effects on these components: Whereas the modulation of N150 amplitudes reflects an affective pain modulation, the modulation of P260 amplitudes is due to attentional processes.

Spatial presence, a state in which media users temporarily overlook the mediated nature of their media use experience, is frequently assessed by means of post-session self-report scales. However, such methods have methodical limitations, for example concerning measurement of dynamic fluctuations in presence during media use. Consequently, researchers have tested several approaches that try to infer subjective experiences of spatial presence from objectively measurable indicators. The present doctoral thesis examines aspects of temporal structure in spontaneous eye-blink behavior. Cognitive processes—and especially attention—are seen as essential antecedents of presence experiences. Because such cognitive processes influence timing of spontaneous eye-blinks, it is tested if the degree of stimulus-dependent structure in spontaneous eye-blink behavior is related to presence self-report scores. To address this research question, the thesis first establishes a theoretical framework, including theorizing and empirical findings on presence, on related media use phenomena, spontaneous eye-blink behavior, and subjective and objective approaches for presence assessment. Then, three experiments are presented that examine the relation between self-reported presence, and amount of stimulus-dependent structure in blinking behavior. Three different methods for quantification of stimulus-dependent structure are tested in different media environments, and are related to an established presence scale. Discussion of the experimental findings leads, on the one hand, to fundamental questions on the presence concept and on the understanding of stimulus-dependent structure in spontaneous eye-blink behavior. On the other hand, interpretation of the results emphasizes the necessity for methods with appropriate temporal resolution, that consider both media events and user behavior. / Räumliches Präsenzerleben bei der Mediennutzung, also ein Zustand, in dem MediennutzerInnen zeitweise vergessen, dass die genutzten Inhalte medial vermittelt sind, wird häufig durch Selbstauskunft in Fragebögen erhoben. Solche Methoden weisen jedoch einige Einschränkungen auf, beispielsweise bei der Erfassung dynamischer Schwankungen des Präsenzerlebens während der Mediennutzung. Daher wurde eine Reihe von Ansätzen erprobt, die versuchen, durch objektive Erfassung verschiedener Indikatoren auf die subjektiv erlebte Präsenz von MediennutzerInnen zu schließen. In dieser Dissertation wird die zeitliche Struktur des spontanen Lidschlussverhaltens als Indikator untersucht. Für die Entstehung von Präsenzerleben werden kognitive Prozesse und ganz besonders Aufmerksamkeit als wesentliche Vorläufer angesehen. Spontanes Lidschlussverhalten wird von solchen kognitiven Vorgängen beeinflusst; daher wurde untersucht, inwiefern das Ausmaß von Stimulus-abhängiger Struktur im spontanen Lidschlussverhalten mit der Selbstauskunft über Präsenzerleben zusammenhängt. Zur Untersuchung dieser Fragestellung wird in der Dissertation zunächst ein theoretischer Rahmen konstruiert, der die Bereiche Präsenzerleben und ähnliche Konzepte der Mediennutzung, sowie Lidschlussverhalten und subjektive und objektive Erhebungsverfahren für Präsenz behandelt. Anschließend werden drei Experimente beschrieben, welche die Beziehung zwischen dem Ausmaß an Struktur im Lidschlussverhalten und dem berichteten Präsenzerleben untersuchen. Drei verschiedene Verfahren zur Quantifizierung Stimulus-abhängiger Struktur der Lidschlüsse werden in verschiedenen Medienumgebungen untersucht und zu einem etablierten Fragebogeninstrument für räumliches Präsenzerleben in Beziehung gesetzt. Aus der Diskussion der Ergebnisse folgen einerseits grundlegende Fragen zum Verständnis von Präsenzerleben und von Stimulus-abhängiger Struktur im spontanen Lidschlussverhalten. Andererseits wird, gerade in Hinsicht auf interaktive Medien, die Notwendigkeit von Methoden mit angemessener zeitlicher Auflösung betont, die sowohl Medienereignisse als auch Nutzerverhalten berücksichtigen. / Spatial presence is a state in which media users temporarily overlook the mediated nature of their experience. This study discusses stimulus-dependent structure in spontaneous eye-blink behavior as analternative to presence selfreport measures. To this end, theories and empirical evidence on presence, spontaneous eye-blink behavior, and existing approaches for presence assessment are used to link antecedent processes of presence, especially attention, to presence and structure in blinking behavior. Three experiments in different media environments relate three different methods for quantification of stimulus-dependent structure to an established presence scale. The results are not conclusive, but raise questions on presence and its measurement, and advance the understanding of stimulus-dependent structure in spontaneous eye-blink behavior.

Neben Stimmungsschwankungen leiden viele bipolare Patienten unter kognitiven Beeinträchtigungen. Dies ist von hoher Relevanz, da neuropsychologische Defizite zur Aufrechterhaltung der bipolaren Störung beitragen können. Unsere Studie widmete sich zum einen der Untersuchung verzerrter Aufmerksamkeitsprozesse als auch der Erfassung dysfunktionaler Emotionsregulationsstrategien in der bipolaren Störung. Da es uns besonders interessierte, ob diese dysfunktionalen Prozesse im euthymen Intervall bestehen bleiben, rekrutierten wir akut depressive als auch euthyme bipolare Patienten. Weiterhin untersuchten wir, ob der Aspekt der prädominanten Polarität einen Einfluss auf die Informationsverarbeitung und Emotionsregulation haben könnte. Zur Erfassung selektiver Aufmerksamkeitsprozesse verwendeten wir eine Dot-Probe-Aufgabe. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei den akut depressiven bipolaren Patienten deutliche Defizite im Reaktionsvermögen vorlagen. Bei den euthymen Patienten mit manischer Polarität fand sich überraschenderweise ein Bias weg von positiven Stimuli, was möglicherweise als Schutzmechanismus vor potentiellen Triggern einer Manie interpretiert werden kann. Um zu testen, ob sich bipolare Patienten in den Emotionsregulationsstrategien von gesunden Kontrollpersonen unterscheiden, wurden zwei verschiedene Fragebögen eingesetzt. In der Auswertung zeigte sich, dass nicht nur akut depressive Patienten, sondern auch remittierte Patienten zu dysfunktionalen Emotionsregulationsstrategien neigten und dass die euthymen Probanden mit depressiver bzw. manischer Polarität in unterschiedlichen Emotionsregulationsstrategien von gesunden Probanden abwichen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Defizite in der selektiven Aufmerksamkeit und in der Emotionsregulation nicht nur in der akuten Krankheitsphase, sondern auch im „gesunden Intervall“ vorhanden sind. Darüber hinaus liefert die Studie erste Hinweise darauf, dass sich Patienten mit depressiver und manischer Polarität in der Informationsverarbeitung emotionaler Stimuli als auch in Emotionsregulationsstrategien unterscheiden. / An increasing amount of empirical evidence has documented that many patients with bipolar disorder show significant neurocognitive deficits and that these deficits have been associated with a longer illness duration. This experimental study examined the nature of attentional biases as well as the use of emotion regulation strategies in bipolar disorder. We included patients in the depressive phase of their illness and in remission because we were particularly interested in investigating the presence of dysfunctional processes during euthymic phases. Furthermore, we examined the aspect of predominant polarity regarding information processing and emotion regulation. In the current study we used a dot-probe task to examine attentional biases. We demonstrated that patients in the depressive state of the illness had slower reaction times than healthy controls. Surprisingly, the euthymic patients with manic predominant polarity showed a bias away from positive stimuli, suggesting that there might be a ‘protective bias’ for potential triggers of a relapse into mania. To examine differences in emotion regulation strategies we used two different questionnaires. Findings indicated that not only bipolar depressed patients but also euthymic patients displayed an increased use of maladaptive strategies and that euthymic patients with depressive and manic predominant polarity differed in different emotion regulation strategies from healthy controls. Overall, the study demonstrated that information-processing deficits and dysfunctional emotion regulation strategies are not restricted to bipolar patients in their acute state of the illness, but also persist during remission as vulnerability factors. Furthermore, the results provide some evidence to suggest that patients with depressive and manic predominant polarity differ significantly in information processing and emotion regulation strategies.

Gazes are of central relevance for people. They are crucial for navigating the world and communicating with others. Nevertheless, research in recent years shows that many findings from experimental research on gaze behavior cannot be transferred from the laboratory to everyday behavior. For example, the frequency with which conspecifics are looked at is considerably higher in experimental contexts than what can be observed in daily behavior. In short: findings from laboratories cannot be generalized into general statements. This thesis is dedicated to this matter. The dissertation describes and documents the current state of research on social attention through a literature review, including a meta-analysis on the /gaze cueing/ paradigm and an empirical study on the robustness of gaze following behavior. In addition, virtual reality was used in one of the first studies in this research field. Virtual reality has the potential to significantly improve the transferability of experimental laboratory studies to everyday behavior. This is because the technology enables a high degree of experimental control in naturalistic research designs. As such, it has the potential to transform empirical research in the same way that the introduction of computers to psychological research did some 50 years ago. The general literature review on social attention is extended to the classic /gaze cueing/ paradigm through a systematic review of publications and a meta-analytic evaluation (Study 1). The cumulative evidence supported the findings of primary studies: Covert spatial attention is directed by faces. However, the experimental factors included do not explain the surprisingly large variance in the published results. Thus, there seem to be further, not well-understood variables influencing these social processes. Moreover, classic /gaze cueing/ studies have limited ecological validity. This is discussed as a central reason for the lack of generalisability. Ecological validity describes the correspondence between experimental factors and realistic situations. A stimulus or an experimental design can have high and low ecological validity on different dimensions and have different influences on behavior. Empirical research on gaze following behavior showed that the /gaze cueing/ effect also occurs with contextually embedded stimuli (Study 2). The contextual integration of the directional cue contrasted classical /gaze cueing/ studies, which usually show heads in isolation. The research results can thus be transferred /within/ laboratory studies to higher ecologically valid research paradigms. However, research shows that the lack of ecological validity in experimental designs significantly limits the transferability of experimental findings to complex situations /outside/ the laboratory. This seems to be particularly the case when social interactions and norms are investigated. However, ecological validity is also often limited in these studies for other factors, such as contextual embedding /of participants/, free exploration behavior (and, thus, attentional control), or multimodality. In a first study, such high ecological validity was achieved for these factors with virtual reality, which could not be achieved in the laboratory so far (Study 3). Notably, the observed fixation patterns showed differences even under /most similar/ conditions in the laboratory and natural environments. Interestingly, these were similar to findings also derived from comparisons of eye movement in the laboratory and field investigations. These findings, which previously came from hardly comparable groups, were thus confirmed by the present Study 3 (which did not have this limitation). Overall, /virtual reality/ is a new technical approach to contemporary social attention research that pushes the boundaries of previous experimental research. The traditional trade-off between ecological validity and experimental control thus becomes obsolete, and laboratory studies can closely inherit an excellent approximation of reality. Finally, the present work describes and discusses the possibilities of this technology and its practical implementation. Within this context, the extent to which this development can still guarantee a constructive classification of different laboratory tests in the future is examined. / Blicke sind für Menschen von zentraler Relevanz. Sie sind entscheidend für die Navigation in der Welt und für die Kommunikation mit Mitmenschen. Dennoch zeigt die Forschung der letzten Jahre, dass sich Erkenntnisse aus der experimentellen Forschung zu Blickverhalten vom Labor nicht in alltägliches Verhalten übertragen lassen. So ist beispielsweise die Häufigkeit, mit der Mitmenschen angeschaut werden, erheblich höher in experimentellen Kontexten als das beobachtbare alltägliche Verhalten. Kurz: Erkenntnisse aus Laboren lassen sich nicht zu allgemeinen Aussagen generalisieren. Diesem Spannungsfeld ist die hier vorliegende Arbeit gewidmet. Diese Doktorarbeit beschreibt und dokumentiert den aktuellen Forschungsstand zur sozialen Aufmerksamkeit anhand einer Literaturübersicht inklusive einer Metaanalyse zum /gaze cueing/ Paradigma sowie einer empirischen Untersuchung zur Robustheit des Blickfolgeverhaltens. Zudem wird in einer der ersten Studien in diesem Forschungsfeld virtuelle Realität eingesetzt. Virtuelle Realität hat das Potenzial, die Übertragbarkeit zwischen experimentellen Laboruntersuchungen auf alltägliches Verhalten deutlich zu verbessern. Denn die Technologie ermöglicht eine hohe experimentelle Kontrolle in naturalistischen Forschungdesigns. Damit kann sie die empirische Forschung ebenso stark verändern wie die Einführung des Computers für psychologische Forschung vor rund 50 Jahren. Die Literaturübersicht über soziale Aufmerksamkeit wurde durch eine systematische Begutachtung der Publikationen und einer meta-analystische Auswertung zum klassischen /gaze cueing/ Paradigma erweitert (Studie 1). Die kumulierte Evidenz unterstützt die Befunde primärer Studien: Verdeckte räumliche Aufmerksamkeit wird durch Gesichter gelenkt. Allerdings zeigte sich eine überraschend große Varianz in den publizierten Ergebnissen, die durch die untersuchten experimentellen Faktoren nicht erklärt werden konnte. Es scheint also noch Weitere, nicht gut verstandene Einflussgrößen auf diesen sozial-kognitiven Prozess zugeben. Klassische /gaze cueing/ Studien besitzen zudem eine eingeschränkte ökologische Validität. Diese wird als ein zentraler Grund für die fehlende Generalisierbarkeit diskutiert. Ökologische Validität beschreibt die Übereinstimmung von experimentellen Faktoren mit realistischen Situationen. Ein Stimulus oder ein experimentelles Design kann auf verschiedenen Dimensionen hohe und niedrige ökologische Validität aufweisen. Dies kann auf verschiedene Verhaltensbereiche unterschiedlichen Einfluss haben. Die empirischen Untersuchungen zum Blickfolgeverhalten zeigten, dass der /gaze cueing/ Effekt auch bei kontextuell eingebundenen Stimuli auftritt (Studie 2). Die kontextuelle Einbindung des Richtungscues stellte dabei einen Kontrast zu klassichen /gaze cueing/ Studien dar, die in der Regel Köpfe in Isolation zeigen. Die Forschungsergebnisse lassen sich also /innerhalb/ von kontrollierten Laboruntersuchungen auch auf ökologisch validere Forschungsparadigmen übertragen. Forschungsarbeiten zeigen allerdings, dass die mangelnde ökologische Validität in experimentellen Designs die Übertragbarkeit von experimentellen Befunden auf komplexe Situationen /außerhalb/ des Labors erheblich einschränken. Dies scheint insbesondere der Fall zu sein, wenn soziale Interaktionen und Normen untersucht werden. Die ökologische Validität ist in diesen Studien aber auch für weitere Faktoren häufig eingeschränkt, wie beispielsweise die kontextuelle Einbettung /von Versuchspersonen/, freies Explorationsverhalten (und damit Aufmerksamkeitssteuerung) oder Multimodalität. In einer ersten Arbeit in diesem Forschungsfeld wurde für diese Faktoren mit virtueller Realität eine hohe ökologische Validität erreicht, die so bisher nicht im Labor zu erreichen war (Studie 3). Spannenderweise zeigten sich selbst unter /ähnlichsten/ Bedingungen im Labor und in der natürlichen Umgebung Unterschiede in den beobachteten Fixationsmustern. Interessanterweise sind diese ähnlich zu Befunden, die ebenfalls aus Vergleichen von Augenbewegung im Labor und Felduntersuchung stammten. Diese Befunde, die bisher auf wenig vergleichbare Untersuchungsgruppen beruhen, wurden durch die vorliegende Studie 3 (die diese Einschränkung nicht besitzt) bestätigt. Insgesamt steht der heutigen sozialen Aufmerksamkeitsforschung mit /virtueller Realität/ ein neuer technischer Ansatz zur Verfügung, der die Grenzen bisheriger experimenteller Forschung verschiebt. Die traditionelle Abwägung zwischen ökologische Validität und experimenteller Kontrolle wird damit hinfällig und in Laboruntersuchungen kann die Realität extrem nah nachgebildet werden. Abschließend werden in dieser Arbeit die Möglichkeiten und die praktische Umsetzung dieser Technologie beschrieben und diskutiert. Dabei wird auch kritisch beleuchtet, inwiefern mit dieser Entwicklung auch in Zukunft noch eine konstruktive Einordnung von verschiedenen Laboruntersuchungen gewährleistet werden kann.

Humans spontaneously blink several times a minute. These blinks are strongly modulated during various cognitive task. However, the precise function of blinking and the reason for their modulation has not been fully understood. In the present work, I investigated the function of spontaneous blinks through various perceptual and cognitive tasks. Previous research has revealed that blinks rates decrease during some tasks but increase during others. When trying to understand these seemingly contradictory results, I observed that blink reduction occurs when one engages with an external input. For instance, a decrease has been observed due to the onset of a stimulus, sensory input processing and attention towards sensory input. However, for activities that do not involve such an engagement, e.g. imagination, daydreaming or creativity, the blink rate has been shown to increase. To follow up on the proposed hypothesis, I distinguished tasks that involve the processing of an external stimulus and tasks that involve disengagement. In the first part of the project, I explored blinking during stimulus engagement. If the probability of blinking is low when engaging with the stimulus, then one should find a reduction in blinks specifically during the time period of processing but not during sensory input per se. To this end, in study 1, I tested the influence of task-relevant information duration on blink timing and additionally manipulated the overall sensory input using a visual and an auditory temporal simultaneity judgement task. The results showed that blinks were suppressed longer for longer periods of relevant information or in other words, blinks occurred at the end of relevant information processing for both the visual and the auditory modality. Since relevance is mediated through top-down processes, I argue that the reduction in blinks is a top-down driven suppression. In studies 2 and 3, I again investigated stimulus processing, but in this case, processing was triggered internally and not based on specific changes in the external input. To this end, I used bistable stimuli, in which the actual physical stimulus remains constant but their perception switches between different interpretations. Studies on the involvement of attention in such bistable perceptual changes indicate that the sensory input is reprocessed before the perceptual switch. The results revealed a reduction in eye blink rates before the report of perceptual switches. Importantly, I was able to decipher that the decrease was not caused by the perceptual switch or the behavioral response but likely started before the internal switch. Additionally, periods between a blink and a switch were longer than interblink intervals, indicating that blinks were followed by a period of stable percept. To conclude, the first part of the project revealed that there is a top-down driven blink suppression during the processing of an external stimulus. In the second part of the project, I extended the idea of blinks marking the disengagement from external processing and tested if blinking is associated with better performance during internally directed processes. Specifically, I investigated divergent thinking, an aspect of creativity, and the link between performance and blink rates as well as the effect of motor restriction. While I could show that motor restriction was the main factor influencing divergent thinking, the relationship between eye blink rates and creative output also depended on restriction. Results showed that higher blink rates were associated with better performance during free movement, but only between subjects. In other words, subjects who had overall higher blink rates scored better in the task, but when they were allowed to sit or walk freely. Within a single subject, trial with higher blink rates were not associated with better performance. Therefore, possibly, people who are able to disengage easily, as indicated by an overall high blink rate, perform better in divergent thinking tasks. However, the link between blink rate and internal tasks is not clear at this point. Indeed, a more complex measurement of blink behavior might be necessary to understand the relationship. In the final part of the project, I aimed to further understand the function of blinks through their neural correlates. I extracted the blink-related neural activity in the primary visual cortex (V1) of existing recordings of three rhesus monkeys during different sensory processing states. I analyzed spike related multi-unit responses, frequency dependent power changes, local field potentials and laminar distribution of activity while the animal watched a movie compared to when it was shown a blank screen. The results showed a difference in blink-related neural activity dependent on the processing state. This difference suggests a state dependent function of blinks. Taken altogether, the work presented in this thesis suggests that eye blinks have an important function during cognitive and perceptual processes. Blinks seem to facilitate a disengagement from the external world and are therefore suppressed during intended processing of external stimuli. / Menschen blinzeln spontan mehrmals pro Minute. Während verschiedener kognitiver Aufgaben ist die Häufigkeit dieser Lidschläge sehr unterschiedlich. Jedoch ist die genaue Funktion des spontanen Lidschlags und der Grund für deren Modulation noch nicht vollständig verstanden. In der vorliegenden Arbeit habe ich die Funktion des spontanen Lidschlags durch verschiedene Aufgaben im Bereich der Wahrnehmung und Kognition untersucht. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Häufigkeit der Lidschläge bei einigen Aufgaben abnimmt, bei anderen jedoch zunimmt. Bei der Prüfung dieser scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse beobachtete ich, dass die Reduzierung der Lidschlaghäufigkeit scheinbar immer bei der Beschäftigung mit externem Input auftritt. Zum Beispiel wurde eine Abnahme aufgrund des Beginns eines sensorischen Reizes, der Verarbeitung sensorischen Inputs und von Aufmerksamkeit auf sensorischen Input beschrieben. Für Aktivitäten ohne solch externes Engagement, z.B. Fantasie, Tagträume oder Kreativität, nimmt die Häufigkeit der Lidschläge zu. Um die vorgeschlagene Hypothese zu überprüfen, untersuchte ich explizit solche Aufgaben mit Verarbeitung eines externen Reizes und solchen mit einer Abgrenzung von externem Input. Im ersten Teil des Projekts untersuchte ich die Lidschläge während der Präsentation von externen Reizen. Falls die Wahrscheinlichkeit der Lidschläge an eine Reizverarbeitung gekoppelt ist, sollte man eine Verringerung der Lidschläge während des Verarbeitungszeitraums feststellen aber nicht während sensorischen Inputs an sich. Zu diesem Zweck habe ich in Studie 1 den Einfluss der aufgabenrelevanten Informationsdauer unabhängig vom gesamten sensorischen Input auf den Zeitpunkt des Lidschlags getestet. Dies geschah mit einer visuellen und einer auditiven Aufgabe zur zeitlichen Gleichzeitigkeitsbeurteilung. Die Ergebnisse zeigten, dass Lidschläge während Zeitfenster mit relevanten Informationen unterdrückt wurden, oder anders gesagt, Lidschläge traten am Ende der Informationsverarbeitung sowohl in der visuellen als auch auditorischen Modalität auf. Weil Relevanz durch Top-Down-Prozesse vermittelt wird, behaupte ich, dass die Verringerung der Lidschläge eine Top-Down-gesteuerte Unterdrückung ist. In den Studien 2 und 3 habe ich die Reizverarbeitung erneut untersucht, aber jetzt wurde die Verarbeitung intern ausgelöst und nicht auf Basis von spezifischen Änderungen im externen Input. Dazu habe ich bistabile Reize verwendet, bei denen der physikalische Reiz selber konstant bleibt, aber die Wahrnehmung zwischen verschiedenen Interpretationen wechselt. Studien über die Rolle der Aufmerksamkeit bei bistabilen Wahrnehmungsveränderungen zeigen, dass der sensorische Input vor dem Wahrnehmungswechsel erneut verarbeitet wird. Die Ergebnisse deckten eine Verringerung in der Häufigkeit der Lidschläge vor der Mitteilung über Wahrnehmungswechsel auf. Eine wichtige Erkenntnis hierbei war, dass diese Verringerung nicht durch den Wahrnehmungswechsel oder die Verhaltensreaktion verursacht wurde, sondern mit großer Wahrscheinlichkeit schon vor dem internen Wechsel anfing. Außerdem waren die Perioden zwischen einem Lidschlag und einem Wahrnehmungswechsel länger als die Intervalle zwischen den Lidschlägen, was darauf hinweist, dass einem Lidschlag eine Zeit stabiler Wahrnehmung folgt. Zusammenfassend zeigte der erste Teil des Projekts die Existenz einer Top-Down-gesteuerten Lidschlag-Unterdrückung während der Verarbeitung eines externen Stimulus. Die Idee dass Lidschläge eine Abgrenzung von der Verarbeitung externer Signale markieren habe ich im zweiten Teil des Projekts erweitert und getestet, ob blinzeln mit einer besseren Leistung während intern gesteuerter Prozesse verbunden ist. Insbesondere untersuchte ich divergentes Denken, ein Aspekt der Kreativität, und den Zusammenhang zwischen kreativer Leistung und Häufigkeit der Lidschläge sowie die Wirkung von motorischer Einschränkung. Ich konnte den Einfluss von motorischer Einschränkung auf divergentes Denken aufzeigen, jedoch auch dass die Beziehung zwischen Häufigkeit der Lidschläge und kreativem Output von der motorischen Einschränkung abhängig ist. Die Ergebnisse zeigten eine Verbindung zwischen höherer Lidschlaghäufigkeit und besseren Leistung bei freier Bewegung, jedoch nur innerhalb der Gruppe. Anders gesagt, Probanden mit insgesamt höherer Häufigkeit der Lidschläge erzielten bei der Aufgabe besser Resultate, aber nur wenn sie sich frei bewegen durften. Innerhalb eines Probanden waren Versuche mit höherer Häufigkeit der Lidschläge nicht mit einer besseren Leistung verbunden. Eine mögliche Interpretation ist, dass Menschen die sich insgesamt leichter von sensorischem Input abgrenzen, was möglicherweise durch eine insgesamt hohe Häufigkeit der Lidschläge angezeigt wird, bei divergenten Denkaufgaben besser abschneiden. Allerdings ist der Zusammenhang zwischen Häufigkeit der Lidschläge und internen Aufgaben an dieser Stelle noch nicht klar. Tatsächlich könnte eine komplexere Messung des Lidschlagverhaltens notwendig sein, um die Beziehung zu verstehen. Im letzten Teil des Projekts wollte ich die Funktion von Lidschlägen über ihre neuronalen Korrelate besser verstehen. Ich habe die lidschlagbezogene neuronale Aktivität im primären visuellen Kortex (V1) aus bestehenden Aufzeichnungen von drei Rhesusaffen bei verschiedenen Aufmerksamkeitsverarbeitungszuständen extrahiert. Die lidschlagbezogene Rate der Aktionspotentiale, die Multi-Unit-Aktivität, frequenzabhängige Aktivität, lokale Feldpotentiale und laminare Aktivitätsverteilung habe ich während zwei Versuchsbedingungen analysiert, das Anschauen eines Films und einer Pause vor einem leeren Bildschirm. Die Ergebnisse zeigten einen Unterschied in der lidschlagbezogenen neuronalen Aktivität in Abhängigkeit von der Versuchsbedingung und somit dem Verarbeitungszustand. Dieser Unterschied deutet eine zustandsabhängige Funktion der Lidschläge an. Insgesamt legt die in dieser Dissertation vorgestellte Arbeit nahe, dass Lidschläge eine wichtige Funktion in Kognition und Wahrnehmungsprozessen hat. Lidschläge scheinen eine Abgrenzung von der Außenwelt zu erleichtern und werden daher bei beabsichtigter Verarbeitung externer Reize unterdrückt.

No description available.