Gegenstand dieser Arbeit ist die Divergenz zwischen subjektiver und objektiver Zeitwahrnehmung. In drei empirischen Studien wird untersucht, wie Zeitwahrnehmung vom Inhalt eines Zeitintervalls beeinflusst wird. Dabei werden Paradigmen aus der Forschung zur visuellen Wahrnehmung mit Messungen der Zeitwahrnehmung kombiniert und durch Ableitungen neuronaler Aktivität (Elektroenzephalographie) ergänzt. Sensorische Modelle der Zeitwahrnehmung basieren auf der Annahme, dass die subjektive Dauer eines sensorischen Reizes in den selben neuronalen Netzwerken entsteht, die den Reiz selbst verarbeiten. Unter dieser Annahme müsste jede Veränderung des Reizes, welche neuronale Verarbeitung hervorruft, auch einen Effekt auf die wahrgenommene Dauer des Reizes haben, auch wenn diese Eigenschaft nicht bewusst wahrgenommen wird. Die Ergebnisse zeigen jedoch das nur Veränderungen die auch bewusst wahrgenommen werden einen Einflusss auf subjektive Dauer haben. Darüberhinaus zeigte sich, dass die subjektiv wahrgenommene Stärke der Veränderung die subjektive Dauer bestimmt. Die Befunde sprechen eher für das Modell einer zentrale inneren Uhr, das jedoch auch erklären muss, mittels welcher Mechanismen der Inhalt eines Zeitintervalls dessen subjektive Dauer beeinflusst. Anhand elektrophysiologischer Korrelate der Zeitwahrnehmung wird untersucht, ob die Dynamik visueller Reize die Zeitwahrnehmung schon während des Enkodierens der Zeit beeinflusst, oder erst später wenn eine Entscheidung über die Dauer des Zeitintervalls getroffen wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die neuronalen Korrelate der Zeitwahrnehmung nicht die zeitliche Verzerrung widerspiegeln, die durch dynamische Reize hervorgerufen wird. Dies spricht dafür, dass diese Verzerrung auf einer späteren Prozessstufe eintritt. Insgesamt zeigen die Befunde der drei Studien, das Zeitwahrnehmung zwar stark vom sensorischen Inhalt beeinflusst wird, sich aber nicht direkt von der sensorischen Reizverarbeitung ableiten lässt. / Often, perceived time differs from objective time. This work addresses how perceived time is influenced by the content of a time interval. Three empirical studies were conducted to assess how visual stimulus dynamics affect perceived duration. We combined paradigms from vision research with timing tasks and measures of neural processing using electroencephalogram (EEG). Sensory models of interval timing claim that duration of a time interval is encoded in the same neural networks that process its sensory content. Thus, even stimulus dynamics that are processed only on the sensory level but are not consciously perceived should affect perceived duration. In contrary, we showed that only consciously perceived stimulus dynamics affect perceived duration, with more perceived dynamics leading to longer perceived duration. Changes that were not perceived but evoked a neural response (measured in the EEG) did not affect perceived duration. These findings argue against the assumption of sensory timing models, but are consistent with models that assume a central internal clock. However, internal clock models do not sufficiently explain why stimulus dynamics affect perceived duration. We tested whether stimulus dynamics affect the stage of temporal encoding as postulated by internal clock models, by measuring neural correlates of temporal encoding in the EEG. We found that the neural correlates of temporal encoding reflected internal variations in perceived duration, but not the dilation induced by stimulus dynamics. We argue that visual stimulus dynamics affect perceived duration after temporal encoding. In sum, the findings show that duration perception is not grounded in early sensory processing, but is probably achieved by a specialized timing system that can be biased by the perception of dynamic stimuli. The discussion addresses theoretical implication of these findings for theories of time perception, and their implications for further research in the field.

Laut der „Bayesian Brain“-Hypothese ist Wahrnehmung ein Inferenzprozess, der von sensorischen Daten abhängt, aber auch von Vorannahmen über die Wahrscheinlichkeit sensorischer Daten und ihrer Zuverlässigkeit. Feedback aus der Umgebung verbessert das Lernen und hilft dem Gehirn, diesen Inferenzprozess zu optimieren. In vorherigen Arbeiten wurde gezeigt, dass unzuverlässiges Feedback die perzeptuelle Genauigkeit beeinträchtigt und Fehlwahrnehmungen in Rauschsignalen erhöht. In dieser Arbeit wurde die Hypothese untersucht, dass der Effekt von unzuverlässigem Feedback einer geringeren Gewichtung sensorischer Daten im Inferenzprozess entspricht. Hierzu wurden zwei Studien mit visuellen Reizen durchgeführt: Studie I umfasste zwei Verhaltensexperimente; Studie II umfasste ein Experiment mit funktioneller Magnetresonanztomographie. Unter der Annahme einer Abwertung sensorischer Information infolge unzuverlässigen Feedbacks wurde eine Verringerung der perzeptuellen Leistung vorhergesagt und eine Verschiebung der Wahrnehmungsinferenz zu experimentell induzierten Vorannahmen. Auf neuronaler Ebene wurde untersucht, ob sich sensorische Repräsentationen im primären visuellen Kortex (V1) als Folge unzuverlässigen Feedbacks verschlechtern würden. In allen Experimenten wurde in einer Kontrollbedingung zuverlässiges Feedback gegeben. Die Ergebnisse beider Studien zeigten eine Abnahme der perzeptuellen Leistung nach unzuverlässigem versus zuverlässigem Feedback. Darüber hinaus verließen sich die Probanden zunehmend auf induzierte Vorannahmen. Auf neuronaler Ebene zeigte sich eine Verrauschung sensorischer Repräsentationen in V1 als Folge unzuverlässigen Feedbacks. Zusammenfassend zeigt sich, dass die Induzierung von Überzeugungen über die Zuverlässigkeit sensorischer Informationen durch manipuliertes Leistungsfeedback einen systematischen Einfluss auf perzeptuelle Inferenz hat und dass sich diese Veränderungen in frühen sensorischen Arealen manifestieren. / According to the Bayesian brain hypothesis, perception is an inferential process that depends not only on sensory data, but also on our beliefs about likely sensory data and their reliability. Feedback from the environment improves this inferential process. Indeed previous studies have shown that unreliable feedback impairs task performance and increases illusory pattern perception in noise. In this thesis, we explored the hypothesis that the effect of unreliable feedback is a down-weighting of sensory information in perceptual inference. We conducted two studies comprising visual stimuli: Study I comprised two behavioural experiments and Study II comprised a functional magnetic resonance imaging experiment. Based on the hypothesis that sensory data would be down-weighed after unreliable feedback , we predicted that perceptual performance would deteriorate and that perceptual inference would shift towards experimentally induced priors. Further, we investigated whether the sensory data representations in the primary visual cortex (V1) deteriorate as a result of unreliable feedback. Reliable feedback was used as a control condition in all the experiments. Data from both studies demonstrated that performance did decrease following unreliable feedback compared to reliable feedback. Moreover, observers increasingly relied on prior information as the feedback about their percepts became unreliable. At the neural level, low-level stimulus representations deteriorated in V1 with unreliable feedback. To sum up, our results show that inducing beliefs about the reliability of sensory information by manipulating performance feedback can systematically influence perceptual inference and that these changes manifest at the earliest stages of cortical sensory processing.

In dieser Dissertation untersuche ich das Zusammenspiel mentaler und körperlicher Prozesse, insbesondere den Einfluss von kontemplativem Mentaltraining (KMT) auf Interozeption (innerliches Spüren des Körpers) und physiologische Regulation. In einer großangelegten Trainingsstudie (n = 332, Trainingsdauer 3-9 Monate), der ReSource-Studie, zeige ich, dass KMT die interozeptive Genauigkeit in den Trainingskohorten erhöht, nicht jedoch in einer Retest-Kontrollgruppe. Die Steigerungen in interozeptiver Genauigkeit gehen mit Veränderungen im emotionalen Gewahrsein einher und sagen diese voraus. Im Einklang mit diesen Befunden berichten die Studienteilnehmenden von positiven Veränderungen in verschiedenen Dimensionen des Körpergewahrseins. Diese betreffen vor allem die Fähigkeit, Aufmerksamkeit auf Körperempfindungen aufrechtzuerhalten sowie deren Gebrauch zur Emotionserkennung und -regulation. Ich beschreibe eine neuentwickelte Biofeedback-Aufgabe, welche die Fähigkeit misst, willentlich die hochfrequente Herzratenvariabilität (HF-HRV) hochzuregulieren, wodurch die willentliche parasympathische Kontrollfähigkeit (WPK) indiziert wird. Ich zeige, dass individuelle Unterschiede in WPK mit dem Oxytocin-Rezeptorgen-Polymorphismus rs53576 zusammenhängen und mit individuellen Unterschieden im altruistisch motivierten Verhalten korrelieren. WPK wird durch KMT verbessert, wobei diese Verbesserungen durch den rs53576 Genotyp moduliert werden. In einer weiteren Untersuchung zeige ich, dass retrospektive, subjektive Berichte über eine emotional erregende Erfahrung teilweise die objektiv gemessene körperliche Erregung widerspiegeln. Das Ausmaß dieser körperlich-mentalen Kohärenz ist abhängig von der interozeptiven Genauigkeit. Zusammengenommen vertiefen diese Studien unser Verständnis des Zusammenspiels von physiologischen und mentalen Prozessen und zeigen wie KMT das innerliche Spüren des Körpers und die willentliche physiologische Regulation verbessert. / In this dissertation, I investigate interactions between mental and bodily processes, specifically by studying the influence of contemplative mental training (CMT) on interoception (inner body sensing) and physiological regulation. In a large-scale mental training study (n = 332, training durations 3–9 months), the ReSource Project, I find that CMT increases interoceptive accuracy in the training cohorts, but not in a retest control cohort. These increases in interoceptive accuracy co-occur with and predict improvements in emotional awareness. In line with these objective data on interoception, participants self-report training-related benefits on multiple dimensions of body awareness. The strongest changes occur in the ability to sustain attention to body sensations and the use of this ability to identify and regulate emotions. I also introduce a novel biofeedback task that measures the ability to voluntarily upregulate high frequency heart rate variability (HF-HRV), indicative of voluntary parasympathetic control. Cross-sectional data of the ReSource Project show that individual differences in voluntary parasympathetic control are related to the oxytocin receptor gene rs53576 polymorphism and correlate to individual differences in altruistically motivated behavior. Furthermore, CMT improves various aspects of voluntary HF-HRV regulation, with modulation of these improvements by rs53576 genotype. An additional investigation in cross-sectional data shows that subjective retrospective reports of an emotionally arousing experience partially mirror the objectively measured bodily arousal during the actual experience. Individual differences in this mind–body coherence are related to individual differences in interoceptive accuracy. Together, these studies highlight the tight interplay between physiological and mental processes and show how CMT improves inner body sensing and voluntary physiological regulation.

Informelle Berichte zeigten größere Amplituden der durch Gesichter ausgelösten N170 Komponente im Ereigniskorrelierten Potenzial (EKP) bei asiatischen als bei kaukasischen Probanden. Als mögliche Ursache vermutete ich unterschiedliche Erfahrungen mit logographischen bzw. alphabetischen Schriftsystemen (Schriftsystem-Hypothese) oder die verstärkte Exposition mit unbekannten Gesichtern während der Immersion in eine neue soziale oder ethnische Umgebung (soziale Immersions-Hypothese). Zur Überprüfung dieser Hypothesen führte ich zwei kulturvergleichende Studien mit Erwachsenen bzw. Kindern durch. In Studie 1 untersuchte ich einheimische Chinesen und nicht-chinesische Auswärtige in Hongkong und deutsche Einheimische und chinesische Auswärtige in Berlin. Die Auswärtigen an beiden Orten zeigten größere N170 Amplituden auf Gesichter als die Einheimischen. Außerdem zeigten Deutsche, die erst kurze Zeit in Berlin lebten ähnliche Amplituden wie langjährige Einheimische. Insgesamt unterstützt Studie 1 die soziale Immersions-Hypothese, dass die Immersion in eine neue ethnische Umgebung zu einer Vergrößerung der N170 führt. Studie 2 untersuchte die Schriftsystem-Hypothese bei chinesischen und deutschen Erstlesern am Ende der ersten oder zu Beginn des zweiten Schuljahres an ihrem jeweiligen Heimatort. Die Ergebnisse unterstützen die Schriftsystem-Hypothese, dass chinesische Kinder eine größere N170 auf Gesichter zeigen als deutsche. Insgesamt konnte die vorliegende Dissertation zwei neue Einfluss-Faktoren auf das Gesichterverarbeitungs-System nachweisen, das erworbene Schriftsystem (logographische versus alphabetisch) und die Erfahrung sozialer Immersion in eine neue ethnische Umgebung. Diese Effekte zu ganz unterschiedlichen Zeitpunkten der Entwicklung (Kindheit vs. junges Erwachsenen-Alter) zeigen, dass das Gesichterverarbeitungs-System über lange Zeit seine Plastizität behält. / Informal reports have shown larger face-elicited N170 component of event-related potential (ERP) in Asians than Caucasians participants. I proposed that different experience with logographic versus alphabetic scripts (script system hypothesis) or by exposure to abundant novel faces during the immersion into a new social and/or ethnic environment (social immersion hypothesis) as a possible cause. To test these hypotheses, I conducted two cross-cultural ERP studies with adults and Children. In Study 1, I examined Chinese locals and non-Chinese foreigners in Hongkong, and German locals and Chinese foreigners in Berlin. It turned out that the foreigners in both locations showed larger N170 amplitudes to faces than the locals. In addition, Germans who had only lived in Berlin for a short time showed similar face N170 amplitudes as long-term Berlin residents. In sum, Study 1 supports the social immersion hypothesis that immersing into a new ethnic environment drives an increase of face N170. Study 2 investigated the scripts system hypothesis in Chinese and German early readers assessed at the end of the first-grade or at the beginning of the second grade in their respective home towns. The findings support the script system hypothesis that Chinese children showed larger face N170 amplitudes than German children. Overall, the present thesis demonstrated two new influencing factors on the face processing system, the acquired script system (logographic vs. alphabetic) and the social immersion experience in a new ethnic environment. More specifically, learning to read a visually complex logographic Chinese script or immersing into an other-ethnic social environment facilitates early perceptual processing of faces. These effects acquired at different stages of development (early childhood versus young adulthood) show that the face processing system retains its plasticity over a long period of time.