Die sensorischen und hedonischen Eigenschaften von Essen sind wichtige Einflussfaktoren für die Nahrungsauswahl und –aufnahme. Was macht die Anziehungskraft von Nahrungsreizen aus? Die sensorischen und hedonsichen Eigenschaften von Nahrungsreizen werden mit allen Sinnen, oftmals sogar gleichzeitig, verarbeitet. Nahrungswahrnehmung ist damit ein mutlisensorisches Phänomen. Der Geruch, der Anblick, der Tasteindruck oder Geräusche können bereits vor der Nahrungsaufnahme wahrgenommen werden und Erwartungen hinsichtlich des Geschmacks auslösen. Diese prä-ingestiven Wahrnehmungseindrücke spielen daher auch eine maßgebliche Rolle bei der Entstehung von Verlangen und Gelüsten. Während der Nahrungsaufnahme, beim Kauen und Schlucken, spielen die chemischen Sinne, Schmecken und Riechen, eine besondere Rolle. Der Gesamtsinneseindruck aus den chemischen Sinneskanälen wird auch als Flavor bezeichnet. Wobei angemerkt sein soll, dass auch nicht-chemische Sinne, Sehen, Hören und Tasten, in die Flavordefinition einbezogen werden können. Zweifelsohne stellt die Nahrungsaufnahme ein komplexes Verhalten dar, das perzeptuelle, kognitive und Stoffwechselprozesse gleichermaßen umfasst. Die vorliegende Habilitationsschrift widmet sich der Untersuchung der neurokognitiven Mechanismen der visuellen, gustatorischen und flavour Wahrnehmung von Nahrungsobjekten und umfasst Untersuchungen zur Vulnerabilität der neuronalen Repräsentationen durch kontextuelle Reize. Zusammenfassend schließt die Arbeit mit der Feststellung, dass ein umfassendes Verständnis der psychophysiologischen Mechanismen der sensorischen und hedonischen Verarbeitung von Nahrungsreizen über alle Sinne die perzeptuelle Grundlage für nahrungsbezogenes Urteilen und Entscheiden darstellt. / What characterizes food and makes it so tempting? Sensory and hedonic information about food is conveyed by all senses, activated more or less simultaneously, having led to the notion that food perception is a multisensory experience. The smell, sight, touch or sound of a food can be experienced before ingestion and elicit expectations about the "taste" of that food based on previous encounters. It is, therefore, not surprising that these so-called pre-ingestive sensory experiences play a role in the formation of cravings and the elicitation of appetitive responses. Only during consumption, the chemical senses, smell, taste and oral touch and irritation, are experienced in the oral cavity as food is masticated and swallowed and gives rise to the overall experience commonly referred to as taste. While the term taste is, strictly speaking, incorrect as it does not refer to the gustatory perception, many languages including German lack an appropriate term for the holistic flavor experience arising from the food-induced stimulation of the chemical senses, gustation, olfaction and oral somatosensation in a minimalist interpretation, or, in a broader sense, of all our senses, including hearing and vision. Undoubtedly, feeding behavior is characterized by a complex interplay of perceptual, cognitive and metabolic processes and research on the mechanisms by which these processes regulate food intake behavior is only in its infancy. In this thesis, I present a series of studies aiming to elucidate the cortical representations of the visual, gustatory and flavor components of food objects along with evidence for the vulnerability of these presentations to contextual information. Together, I reckon that an understanding of the psychophysiological mechanisms of the sensory and affective processing of food objects mediated by our senses, seeing, smelling, tasting, feeling and hearing, represents the perceptual basis of food-related decision making.

Ausgehend von dem Fokus der Ereignisrepräsentation auf die Patiens-Rolle (Personen und Objekte, die der im Ereignis stattfindenden Zustandsveränderung unterliegen) wird untersucht, ob die sich während des Ereignisses verändernden Merkmale des Patiens Bestandteil des Ereigniswissens sind und zur Repräsentation des chronologischen Verlaufs von Ereignissen beitragen. Dies wurde anhand der Bearbeitung von antonymen Adjektiven geprüft, die Anfangs- und Endmerkmale des Patiens eines zuvor dargebotenen Ereignisverbs benennen. Ausgewertet wurden behaviorale Daten und Blickbewegungen. Dabei wurden mit zeit-impliziten und zeit-expliziten Aufgaben folgende Ergebnisse erzielt: (1) Die Ereignisrepräsentation enthält sich verändernde Merkmale des Patiens. (2) Die Merkmale des Patiens werden abhängig von der angewandten Strategie (sprachliche vs. Simulationsstrategie) in einer chronologischen Abfolge mental simuliert. (3) Endmerkmale haben gegenüber Anfangsmerkmalen Priorität in der Ereignisrepräsentation. Sie sind im Ereignisverb impliziert und können so sprachlich bereitgestellt werden. (4) Die Zeiteffekte (Chronologie und Zielpräferenz) treten bereits unter automatischen Bedingungen (SOA 250 ms, zeit-implizite Aufgabe) auf. (5) Antwortstrategien wurden insbesondere durch Blickbewegungen indiziert. Antwortstrategien modifizieren die Zeiteffekte und geben Aufschluss über den Anteil der sprachlichen Verarbeitung und der Simulation. Insgesamt lässt sich aus den Untersuchungen schließen, dass die Veränderung des Patiens und damit Aspekte des zeitlichen Verlaufs von Ereignissen zur Ereignisrepräsentation gehören. Die Befundlage deutet auf ein dynamisches Zusammenspiel von sprachlichen und Simulationsprozessen bei der Repräsentation des zeitlichen Verlaufs hin. / This thesis comprises three investigations into the mental representation of events. Proceeding on the assumption that representations of events focus on the role of the patient (the person or object undergoing a change of state during the event), it is investigated whether the changing features of the patient form part of event knowledge and whether or not they contribute to the way in which the temporal progression of events is represented. The study involved time-implicit and time-explicit tasks that required participants to process antonymous adjectives denoting the source and resulting features of the patient involved in an event prime. Behavioural and eye movement data were analysed and the following results obtained: (1) The changing features of the patient form part of the representation of the event. (2) Depending on the strategy adopted (linguistic vs. simulation), patient features can be mentally simulated in chronological order. (3) Resulting features play a more prominent role in event representations than source features. Resulting features are implied by the event verb and can thus be accessed linguistically. (4) Temporal effects (preference for resulting features, effect of chronology) already occur in the automatic condition (SOA 250 ms, time-implicit tasks). (5) Response strategies are indicated by eye movements. Response strategies modify temporal effects and provide an indication of how much linguistic processing is taking place and how much simulation. All in all the investigations show that the change undergone by the patient, i.e. the aspect which expresses the temporal progression of an event, forms part of the representation of that event. The results point to a dynamic interplay of linguistic and simulation processing in the representation of temporal progression.

Aufmerksamkeit auf visuelle Reize kann durch top-down Such- Strategien oder durch bottom-up Eigenschaften des visuellen Reizes gesteuert werden. Die Eigenschaft einer bestimmten Position, aus einer visuellen Szene heraus zu stechen, wird als Salienz bezeichnet. Es wird angenommen, dass auf neuronaler Ebene eine Salienzkarte existiert. Bis heute ist strittig, wo die Repräsentation einer solchen Karte im Gehirn lokalisiert sein könnte. Im Rahmen dieser Dissertation wurden drei Experimente durchgeführt, die verschiedene Aspekte von bottom-up Salienz-Verarbeitung mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie untersuchten. Während die Aufmerksamkeit auf einen Fixationspunkt gerichtet war, wurde die neuronale Reaktion auf unterschiedlich saliente Stimuli in der Peripherie untersucht. In den ersten zwei Experimenten wurde die neuronale Antwort auf Orientierungskontrast und Luminanzkontrast untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Salienz möglicherweise verteilt im visuellen System kodiert ist. Im dritten Experiment wurden natürliche Szenen als Stimuli verwendet. Im Einklang mit den Ergebnissen der ersten beiden Experimente wurde hier graduierte Salienz in frühen und späten visuellen Arealen identifiziert. Darüber hinaus konnten Informationen über die salientesten Positionen aus weiter anterior liegenden Arealen, wie dem anterioren intraparietalen Sulcus (aIPS) und dem frontalen Augenfeld (FAF), dekodiert werden. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse auf eine verteilte Salienzverarbeitung von unterschiedlichen low-level Merkmalen in frühen und späten visuellen Arealen hin, die möglicherweise zu einer merkmalsunabhängigen Salienzrepräsentation im posterioren intraparetalen Sulcus zusammengefasst werden. Verschiebungen der Aufmerksamkeit zu den salientesten Positionen werden dann im aIPS und im FAF vorbereitet. Da die Probanden mit einer Fixationsaufgabe beschäftigt waren, wird die Salienz vermutlich automatisch verarbeitet. / Attention to visual stimuli can be guided by top-down search strategies or by bottom-up information. The property of a specific position to stand out in a visual scene is referred to as saliency. On the neural level, a representation of a saliency map is assumed to exist. However, to date it is still unclear where such a representation is located in the brain. This dissertation describes three experiments that investigated different aspects of bottom-up saliency processing in the human brain using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Neural responses to different salient stimuli presented in the periphery were investigated while top-down attention was directed to the central fixation point. The first two experiments investigated the neural responses to orientation contrast and to luminance contrast. The results indicate that saliency is potentially encoded in a distributed fashion in the visual system and that a feature-independent saliency map is calculated late in the processing hierarchy. The third experiment used natural scenes as stimuli. Consistent with the results of the other two experiments, graded saliency was identified in striate and extrastriate visual cortex, in particular in posterior intraparietal sulcus (pIPS), potentially reflecting a representation of feature-independent saliency. Additionally information about the most salient positions could be decoded in more anterior brain regions, namely in anterior intraparietal sulcus (aIPS) and frontal eye fields (FEF). Taken together, the results suggest a distributed saliency processing of different low-level features in striate and extrastriate cortex that is potentially integrated to a feature-independent saliency representation in pIPS. Shifts of attention to the most salient positions are then prepared in aIPS and FEF. As participants were engaged in a fixation task, the saliency is presumably processed in an automatic manner.

Die visuelle Enkodierung emotionaler Gesichtsausdrücke stellt bisher ein Rätsel dar. Ziel der vorliegenden Dissertation war es daher, durch die Untersuchung von Blickbewegungen und ihrer Funktionalität für das Erkennen von Gesichtsausdrücken, neue Erkenntnisse zu den zugrundeliegenden Prozessen zu liefern. In vier Blickbewegungsexperimenten, in denen Probanden ärgerliche, angeekelte, fröhliche, traurige und neutrale Gesichtsausdrücke in statischer und dynamischer Darbietung kategorisieren sollten, wurde untersucht, ob allgemeine Strategien der Gesichterverarbeitung bereits auf der Ebene der visuellen Enkodierung anhand spezifischer Blickbewegungsmuster zu identifizieren sind und ob Unterschiede bei der initialen Aufnahme visueller Information als Folge unterschiedlicher Fixationspositionen das Erkennen von Gesichtsausdrücken beeinflussen. Die Ergebnisse zeigten, dass für statische Gesichtsausdrücke nur sehr wenige Fixationen gemacht werden, die hauptsächlich auf das Zentrum des Gesichts und auf emotionsspezifische, diagnostische Gesichtsmerkmale gerichtet sind, was eine kombiniert holistisch-merkmalsorientierte Enkodierungsstrategie nahelegt. Für weniger intensive und dynamische Gesichtsausdrücke deuten die Ergebnisse auf eine stärker konfigurale Enkodierungsstrategie mit mehreren Fixationen zu einer größeren Anzahl unterschiedlicher Gesichtsmerkmale hin. Darüber hinaus waren Blickbewegungsunterschiede relevant für die Emotionserkennung. Die Fixation diagnostischer Gesichtsmerkmale beschleunigte das Erkennen statischer Gesichtsausdrücke. Für das Erkennen dynamischer Gesichtsausdrücke war hingegen eine zentrale Fixationsposition vorteilhaft, vermutlich durch die Förderung von holistischer Gesichterverarbeitung und Veränderungserkennung. Insgesamt zeigte sich, dass allgemeine Strategien der Gesichterverarbeitung bereits auf der Ebene der visuellen Enkodierung identifizierbar sind und dass Unterschiede in diesen frühen Prozessen die Erkennungsleistung beeinflussen. / Processes that underlie the visual encoding of facial expressions still pose a conundrum. Therefore, this dissertation set out to provide new insights into these processes by investigating gaze behaviour and its functional role during the recognition of facial expressions. Four experimental studies were conducted to examine whether general face processing strategies are already reflected on the visual encoding stage of facial expression recognition indicated by specific fixation patterns and whether differences at the initial uptake of visual information as a consequence of varying fixation positions affect facial expression recognition. Gaze behaviour was recorded while participants were asked to categorise angry, disgusted, happy, sad, and neutral facial expressions in static and dynamic displays. Results revealed that gaze behaviour for static facial expressions was characterised by only a few fixations mainly directed to the centre and to expression-specific diagnostic facial features of the face, suggesting a combined holistic and featural encoding strategy. For less intense and dynamic facial expressions, results indicated a more configural encoding strategy with multiple fixations to a greater number of different facial features. In addition, differences in gaze strategy were relevant for facial expression recognition. Fixating diagnostic facial features accelerated the recognition of static facial expressions. In contrast, a central fixation position was beneficial for recognizing dynamic facial expressions, presumably by facilitating holistic face processing and change detection. Overall, findings demonstrated that general face processing strategies are already reflected on the visual encoding stage of facial expression recognition and that variations in these early processes affect recognition performance.

Der Geschmackssinn erfüllt eine grundlegende Funktion im Menschen indem er Substanzen auf ihre Essbarkeit überprüft, und beeinflusst Gesundheit, indem er die Lebensmittelauswahl prägt, was angesichts der Adipositas-Epidemie zunehmendes wissenschaftliches Interesse erzeugt. Zuerst habe ich die kortikale Signatur der Geschmacksenkodierung bzgl. synchronisierter neuronaler Aktivität untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das menschliche Gehirn sehr langsame Delta-Wellen rekrutiert, um Geschmacksinformationen zu verarbeiten, und dass die evozierten neuronalen Antwortmuster geschmackspezifisch und prädiktiv für das Antwortverhalten sind. Anschließend habe ich die Verarbeitungssequenz zur Geschmackserkennung bzgl. unterscheidbarer computationaler Zustände geprüft. Die Verarbeitungssequenz hat mit dem Geschmackskontrast variiert, so dass hedonisch unterschiedliche Geschmäcker gleichzeitig detektiert und kategorisiert wurden. Dies deutet darauf hin, dass die Valenz parallel zu sensorischen Geschmacksinformationen verarbeitet wird, was zu einer Schärfung der Geschmackskategorie führen könnte. Schließlich habe ich die evozierten geschmacklichen Antwortmuster zwischen normalgewichtigen und fettleibigen Individuen verglichen. Angesichts nicht unterscheidbarer Aktivierungsmuster haben beide Gruppen die gleichen mentalen Prozesse rekrutiert, um ein Geschmackserlebnis zu verarbeiten. Die Geschmacksrepräsentationen lassen jedoch bei adipösen Individuen früher nach, und zwar direkt mit dem Ende der Stimulation. Dieser Befund stimmt mit der Beobachtung hypoaktiver neuronaler Reaktionen bei Fettleibigkeit überein, wie bspw. einem abgeschwächten Belohnungserleben durch Essen. Die in der vorliegenden Arbeit dargestellten Ergebnisse vertiefen unser Verständnis des menschlichen Geschmackssystems. Angesichts der ernährungsbedingten Gesundheitskrise in der westlichen Welt bedarf es weiterer Forschung, eines der Schlüsselsysteme für die Geschmackswahrnehmung besser zu verstehen. / The sense of taste serves a basic function in human survival by scrutinizing substances as to their edibility, and specifically for health by determining food selection in societies of overabundance. It is a key component of the perception of flavor which, in light of the obesity epidemic, garners increasing scientific interest. First, I investigated the cortical signature of taste information coding, specifically synchronized neural activity which reflects one of the key mechanisms of neuronal communication. I found that the human brain recruits very-slow wave delta oscillations to process taste information, and that the emergent patterns were taste-specific and predictive of response behavior. Subsequently, I examined whether the processing sequence involved in taste recognition unfolds in distinct computational states. The findings were mixed in that the processing sequence varied with taste contrast, such that hedonically distinct tastes were categorized as soon as they were tasted. This suggests that valence may be processed in parallel to sensory taste information, reducing processing times due to a sharpening of the taste category. Finally, I compared the evoked gustatory response patterns between normal-weight and obese individuals. The results suggest based on indistinguishable activation patterns that both groups recruit the same mental processes in order to encode a taste event. However, the taste representations subside earlier in obese individuals, directly coinciding with the offset of stimulation. This finding aligns with the observation of hypoactive neural responses in obesity such as an attenuated experience of reward from food. Altogether, the research laid out in the current thesis furthers our understanding of the human gustatory system. Faced with the food-related health crisis of obesity in the Western world, there is an undeniable urgency to better understand one of the key systems involved in flavor perception.

Die Blickrichtung und ihre Richtung sind wichtige nonverbale Hinweise für die Etablierung von sozialen Interaktionen und die Wahrnehmung von emotionalen Gesichtsausdrücken bei anderen. Ob der Blick direkt auf den Betrachter gerichtet ist (direkter Blick) oder abgewendet (abgewandter Blick), beeinflusst unsere soziale Aufmerksamkeit und emotionale Reaktionen. Dies deutet darauf hin, dass Emotionen und Blickrichtung informative Werte haben, die sich möglicherweise in frühen oder späteren Stadien der neurokognitiven Verarbeitung interagieren. Trotz theoretischer Grundlage, der geteilten Signal-Hypothese (Adams & Kleck, 2003), gibt es einen Mangel an strukturierten elektrophysiologischen Untersuchungen zu den Wechselwirkungen zwischen Emotionen und Blickrichtung sowie ihren neuronalen Korrelaten und wie sie sich in verschiedenen Bevölkerungsgruppen unterscheiden. Um diese Lücke zu schließen, verwendete diese Doktorarbeit ereigniskorrelierte Hirnpotentiale (ERPs), um die Reaktionen auf emotionale Ausdrücke und Blickrichtung in einem neuen Paradigma zu untersuchen, das statischen und dynamischen Blick mit Gesichtsausdrücken kombiniert. Es wurden drei verschiedene Populationen untersucht. Studie 1 untersuchte in einer normalen Stichprobe die Amplituden der ERP-Komponenten, die durch die erstmalige Präsentation von Gesichtern und nachfolgende Änderungen der Blickrichtung in der Hälfte der Durchgänge ausgelöst wurden. In Studie 2 wurden aufgrund der atypischen Gesichtsverarbeitung und verminderten Reaktionen auf Augenblick beim Autismus die ERPs und Augenbewegungen bei zwei Stichproben von Kindern mit unterschiedlichem Schweregrad ihrer Autismusmerkmale untersucht. In Studie 3 wurde in einer großen Stichprobe die vermutlich erhöhte Sensitivität bei der Emotionsverarbeitung und Reaktion auf Augenblick bei Müttern im postpartalen Zeitraum mit besonderem Fokus auf die Gesichter von Säuglingen untersucht. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der drei Studien, dass in sozialen Interaktionen die emotionalen Effekte von Gesichtern durch die dynamische Blickrichtung moduliert werden. / The eye gaze and its direction are important and relevant non-verbal cues for the establishment of social interactions and the perception of others’ emotional facial expressions. Gaze direction itself, whether eyes are looking straight at the viewer (direct gaze) or whether they look away (averted gaze), affects our social attention and emotional response. This implies that both emotion and gaze have informational values, which might interact at early or later stages of neurocognitive processing. Despite the suggestion of a theoretical basis for this interaction, the shared signal hypothesis (Adams & Kleck, 2003), there is a lack of structured electrophysiological investigations into the interactions between emotion and gaze and their neural correlates, and how they vary across populations. Addressing this need, the present doctoral dissertation used event-related brain potentials (ERPs) to study responses to emotional expressions and gaze direction in a novel paradigm combining static and dynamic gaze with facial expressions. The N170 and EPN were selected as ERP components believed to reflect gaze perception and reflexive attention, respectively. Three different populations were investigated. Study 1, in a normal sample, investigated the amplitudes of the ERP components elicited by the initial presentation of faces and subsequent changes of gaze direction in half of the trials. In Study 2, based on the atypical face processing and diminished responses to eye gaze in autism, the ERPs and eye movements were examined in two samples of children varying in the severity of their autism traits. In Study 3, In a large sample, I addressed the putatively increased sensitivity in emotion processing and response to eye gaze in mothers during their postpartum period with a particular focus on infant's faces. Taken together, the results from three studies demonstrate that in social interactions, the emotional effects of faces are modulated by dynamic gaze direction.

Bei einem Spaziergang im Mondlicht nehmen wir Ereignisse verschiedenster Intensität wahr. Vom blendenden Licht eines vorbeifahrenden Motorrads bis hin zu undeutlichen Schatten. Verarbeiten wir diese Ereignisse alle gleich? In dieser Arbeit untersuchte ich, wie das visuelle System auf Stimuli reagiert, die so niedrig in ihrer Intensität sind, dass wir sie nicht wahrnehmen. Frühere somatosensorische Studien zeigten eine kortikale Deaktivierung aufgrund subliminaler Stimulation. Diese wurde als Hemmungsmechanismus interpretiert zur Unterdrückung kortikalen Rauschens. Unterstützt wurde diese Aussage durch ein Verhaltensexperiment, in dem der Schwellwert für somatosensorische Stimuli bei subliminaler Stimulation erhöht war. Gibt es im visuellen System äquivalente Hemmungsmechanismen? In Studie I untersuchte ich die Wahrnehmung schwellnaher visueller Zielreize: die Wahrnehmung verschlechterte sich bei gleichzeitiger subliminaler Stimulation im selben Hemifield. Inhibitorische Interneurone könnten diesen Effekt hervorrufen. Gleichzeitig zeigten Nervenzell-Studien die Degeneration intrakortikaler Inhibition mit dem fortschreitendem Alter von Affen. In Studie II untersuchte ich daher Unterschiede inhibitorischer Mechanismen einer kleinen Gruppe von älteren Probanden und verglich diese mit den jüngeren Probanden aus Studie I. In Studie III, einer elektrophysiologischen Studie, führt subliminale Stimulation zu einer Verstärkung des Alpha-Rhythmus. Supraliminale Stimulation führt zu einer Verstärkung niedriger Frequenzen und einer Abschwächung des Alpha-Rhythmus. Die spezifische neuronale Signatur aufgrund subliminaler Stimulation deutet darauf hin, dass die neuronale Verarbeitung des Stimulus zu einer Verringerung der Aktivität in involvierten Arealen führt. Ein Rauschunterdrückungs-Mechanismus wurde im somatosensorischen System beschrieben und könnte für die verringerte Wahrnehmung der schwellnahen Zielreize bei subliminaler Stimulation verantwortlich sein. / Walking along a street on a moonlit night, we can perceive visual events at a wide range of intensities – from the blinding light of a passing motorcycle to faint shadows. Does the visual system react similarly to all of these events? Here, I investigated how the visual system reacts to stimuli that are so low in their intensity that they are not perceived. It has been shown that subliminal low-intensity somatosensory stimuli lead to a cortical deactivation or inhibition. This deactivation was interpreted as inhibition mechanism that usually protects the cortex against activation by noise. Also, a behavioural experiment showed an increased sensitivity threshold for peri-liminal stimuli during subliminal stimulation. Does a similar mechanism exist within the visual System? In Study I, I investigated the perception of visual peri-liminal target-stimuli under different conditions. The threshold for target-stimuli significantly increased when presented during subliminal stimulation on the same side as the target-stimulus. The underlying mechanism could be mediated through intracortical inhibition. Concurrently, studies in macaque senescent neurons suggest a degradation of intracortical inhibition with age. In Study II, I therefore investigated differences of inhibitory responses in a group of elderly subjects and compared the results to the young participants in Study I. In Study III, using electroencephalography, I show that subliminal stimulation leads to an alpha-band power increase, whereas supraliminal stimulation leads to a lower frequency increase and an alpha-band power decrease. Specific neural signature in response to subliminal stimulation indicate neural processing of the stimulus that lead to a down-regulation of areas involved in stimulus processing. This mechanism could serve a suppression of input noise that has been described in the somatosensory system and may lead to decreased detection of peri-liminal target-stimuli during subliminal stimulation.

Zeit ist ein fundamentaler Aspekt menschlichen Verhaltens. Während Untersuchungen bislang meist nur auf einem der drei Hauptaspekte der Zeit: Dauer, Zeitfolge und individuelle zeitliche Orientierung fokussierten, untersucht diese Dissertation Zusammenhänge zwischen der individuellen zeitlichen Orientierung und der Zeitfolge. Zeit ist nicht direkt wahrnehmbar, sondern an kognitive Abstraktionsprozesse gebunden. Diese benötigen kognitive Ressourcen und werden kognitiven Fähigkeiten beeinflusst. Daher wurden Zusammenhänge zwischen individueller zeitlicher Orientierung und allgemeinen kognitiven Fähigkeiten ebenfalls untersucht. Studie 1 analysiert, wie verschiedene Aspekte individueller zeitlicher Orientierung korreliert sind, und diese Korrelationen von Alter und Geschlecht beeinflusst sind. Studien 2 und 3a analysieren Zusammenhänge zwischen individueller zeitlicher Orientierung und der Zeitfolge. Studie 3b untersucht mittels einer geometrischen Analogieanforderung Korrelationen zwischen individueller zeitlicher Orientierung und höheren fluiden Intelligenzleistungen. Befunde zu Zeitperspektive-Chronotyp- Relationen sowie Zeithorizont-Chronotyp-Relationen werden berichtet, ebenso Zusammenhänge zwischen Zeitperspektive, Zeithorizont und der Zeitfolge. Ausgehend von diesen und früheren Befunden wird ein kognitives Modell vorgestellt, welches alle drei Aspekte psychologischer Zeit (Zeitdauer; Zeitfolge; individuelle zeitliche Orientierung) integriert. Ferner werden als Ergebnis der Studien Zusammenhänge zwischen der Zukunftsperspektive und fluider Intelligenz sowie Chronotyp und verbaler Intelligenz berichtet. Verhaltensdaten und psychophysiologische Daten (Pupillendilation) zeigen ferner Zusammenhänge zwischen individueller zeitlicher Orientierung, analogem Denken, exekutiven Funktionen und Konfliktverarbeitung. So scheinen Zukunftsperspektive und Morgentyp eng mit Konfliktverarbeitung verbunden, der Zeithorizont hingegen eng mit inhibierenden Kontrollprozessen. / Time is a fundamental aspect of human experience. Whilst most research investigated major aspects of psychological time - time duration, time succession, individual temporal orientation - in isolation, this dissertation investigates interrelations between individual temporal orientation and time succession. Since psychological time is bound to cognitive abstraction processes that rely on cognitive resources and functions, interrelations between individual temporal orientation and cognitive capacities were also investigated. Study 1 explored how different levels of individuals’ temporal orientation may be interrelated, and how interrelations may be influenced by age and sex. Interrelations between individual temporal orientation and time succession were explored in a task predominantly requiring crystallized intelligence (Study 2) and in a semantic analogy task requiring crystallized and fluid intelligence (Study 3a). Study 3b investigated interrelations between individual temporal orientation and higher-level fluid intelligence measures by applying a geometric analogy task. Interrelations between time perspective and chronotype as well as between chronotype and temporal depth are reported. Further, both future time perspective and temporal depth are interrelated with time succession. A testable global working memory model of time perception integrating all three aspects of psychological time is proposed. Further, interrelations between individual temporal orientation and cognitive capacities are reported. Future time perspective was related to fluid intelligence, chronotype to verbal intelligence. Behavioral as well as pupillary data suggest that individual temporal orientation is related to analogical reasoning, executive functions and goal management. Whereas future time perspective and morningness appear interrelated with conflict detection, temporal depth appears interrelated with inhibitory control.

Obwohl Blickbewegungen einen elementaren Bestandteil des natürlichen Sehens darstellen, werden hirnelektrische Korrelate der visuellen Verarbeitung im Elektroenzephalogramm (EEG) zumeist während passiver Stimulation des ruhenden Auges erfasst. Ein alternativer methodischer Zugang ist die Kopplung des EEG an Beginn oder Ende natürlich auftretender Augenbewegungen mit Hilfe simultanen, hochauflösenden Eye-Trackings (ET). Die resultierenden sakkaden- bzw. fixationskorrelierten Potentiale (SRPs/FRPs) wurden in zwei Forschungskontexten untersucht und angewendet. Der erste Teil der Arbeit (Publikation 1 & 2) befasst sich mit den elektrophysiologischen Korrelaten von Mikrosakkaden, unwillkürlichen Fixationsaugenbewegungen die auch während traditioneller EEG-Messungen auftreten. Es wird gezeigt, dass Mikrosakkaden trotz ihrer geringen Amplitude eine wesentliche, aber mit herkömmlichen Methoden kaum auszuschließende Quelle muskulärer und kortikaler Aktivität im EEG darstellen (mikrosakkadische SRPs), welche in der Mehrzahl experimenteller Durchgängen aktiv ist, und zur Fehlinterpretation reizgekoppelter Potentiale führen kann. Der zweite Teil der Arbeit demonstriert die Machbarkeit und Nützlichkeit von FRP-Analysen zur Untersuchung hirnelektrischer Prozesse beim Lesen. In Publikation 3 werden Einflüsse verschiedener Messartefakte sowie visuell-evozierter, motorischer und kognitiv modulierter Potentiale auf die FRP-Wellenform beschrieben und Methoden zur Signaloptimierung vorgeschlagen. Wir zeigen, dass sich im natürlichen Satzlesen der klassische N400 Wortvorhersagbarkeitseffekt reproduzieren und in Bezug zu Maßen der Fixationsdauer setzen lässt. In Publikation 4 wurde mittels FRPs das Ausmaß der parafovealen Wortverarbeitung bestimmt. Simultanes ET ist eine sinnvolle Ergänzung zur bestehenden EEG-Methodik, sowohl zur Kontrolle von Mikroaugenbewegungen, als auch zur Erforschung natürlichen Blickbewegungsverhaltens und Integration von Befunden der ET- und EEG-Forschung. / Although natural vision involves an active sampling of the environment with several saccadic eye movements per second, electroencephalographic (EEG) correlates of visual cognition are predominantly recorded under artificial conditions of prolonged fixation. An alternative approach to EEG analysis, explored in the present thesis, is to time-lock the signal not to passive stimulations, but to the on- or offsets of naturally occurring eye movements, yielding saccade- and fixation-related potentials (SRPs/FRPs). Using simultaneous high-resolution eye-tracking (ET), this technique was applied in two contexts. The first part of the thesis (publications 1 & 2) investigated brain-electric correlates of microsaccades, small involuntary eye movements, which occur despite attempted fixation during traditional EEG paradigms. In a series of experiments, we show that SRPs from microsaccades present a significant, but normally hidden source of visuocortical potentials that is active in most trials and can confound the interpretation of stimulus-locked data under specific conditions. The second part of the thesis assessed the feasibility and utility of using FRPs in the study of natural reading. Publication 3 provides a review of artifact sources, low-level factors, and high-level influences determining the FRP waveform in free viewing and proposes methods to optimize signal quality. We then replicate the N400 word predictability effect, a cornerstone of neurolinguistic research, in left-to-right sentence reading and relate N400 amplitude to measures of fixation time. In publication 4, the FRP technique was combined with gaze-contingent display manipulations to investigate the depth of parafoveal preprocessing in fluent reading. Our results show that simultaneous recordings improve the understanding of electrophysiological data recorded during fixation, extend the EEG’s methodological scope to naturalistic viewing scenarios, and help to integrate findings from EEG and ET research.

Wir untersuchten die Verarbeitung sozial relevanter visueller Reize während “continuous flash suppression” (CFS), einer besonders wirkungsvollen Technik der interokularen Unterdrückung, die benutzt wird um Reize unsichtbar zu machen. In den Studien 1–6 maßen wir die Dauer der perzeptuellen Unterdrückung während CFS um zu testen, ob sozial relevante Reize bevorzugten Zugang zum visuellen Bewusstsein haben. Studie 1 zeigte, dass die Detektion von Gesichtern bei Erwachsenen durch Gesichtsmerkmale beeinflusst wird, welche auch Blickpräferenzen von Neugeborenen beeinflussen. Studie 2 zeigte, dass Gesichtsdetektion durch die Ethnie und Altersgruppe des zu detektierenden Gesichtes beeinflusst wird. In Studie 3 fanden wir größere Effekte der Inversion auf die Detektion von menschlichen Gesichtern und Körpern als auf andere vertraute Objekte. In Studie 4 fanden wir, dass Gesichter mit direktem Blick schneller detektiert werden als Gesichter mit abgewandtem Blick. Studie 5 deckte einen konfundieren Faktor in schematischen emotionalen Gesichtern auf. In Studie 6 fanden wir, dass die schnellere Detektion von furchtsamen im Vergleich zu neutralen Gesichtern auf hohen Raumfrequenzen beruht. Studie 7 zeigte, dass die Messung der visuellen Detektion während CFS keinen eindeutigen Nachweis für unbewusste Verarbeitung unter CFS erbringen kann. In den Studien 8 und 9 maßen wir deshalb Adaptations-Nacheffekte von Reizen, die durch CFS dauerhaft unsichtbar gemacht wurden. Studie 8 zeigte, dass lediglich monokulare Komponenten der Gesichtsform-Adaptation unbewusst ablaufen können, während komplexere Komponenten auf visuelles Bewusstsein angewiesen sind. Studie 9 zeigte, dass nur größenabhängige Komponenten von Blickrichtungen unbewusst repräsentiert werden können, während objektzentrierte Repräsentationen von Blickrichtungen visuelles Bewusstsein benötigen. / We studied the processing of socially relevant visual stimuli during continuous flash suppression (CFS), a potent interocular suppression technique that we used to render stimuli invisible. In Studies 1–6, we measured the duration of perceptual suppression during CFS to test whether socially relevant stimuli have privileged access to visual awareness. Study 1 demonstrated that face detection in adult observers is modulated by facial properties previously shown to modulate looking preferences in newborns. Study 2 revealed own-race and own-age biases in face detection, indicating that visual awareness of faces is shaped by visual experience with one’s own social group. In Study 3, we found larger effects of stimulus inversion on the detection of human faces and bodies than for other familiar objects, suggesting that detection mechanisms are preferentially tuned to conspecifics. Study 4 showed that faces with direct gaze are detected more quickly than faces with averted gaze. Study 5 revealed a confounding factor in schematic emotional faces that are considered to be well-controlled visual stimuli. In Study 6, we found that faster detection of fearful compared to neutral faces relies on high spatial frequencies, arguing against a functional role of a subcortical pathway to the amygdala. Study 7 showed that measures of visual detection during CFS cannot provide unequivocal evidence for unconscious processing under CFS. In Studies 8 and 9 we therefore measured adaptation aftereffects from stimuli rendered permanently invisible by CFS. In Study 8, we measured face shape aftereffects and found that only low-level monocular components of face shape adaptation can proceed unconsciously, whereas higher-level components depend on visual awareness. Study 9 revealed that only size-dependent low-level components of eye gaze can be represented unconsciously, while object-centered higher-level representations of eye gaze directions require visual awareness.