When we read a text, we obtain information at different levels of representation from abstract symbols. A reader’s ultimate aim is the extraction of the meaning of the words and the text. The reserach of eye movements in reading covers a broad range of psychological systems, ranging from low-level perceptual and motor processes to high-level cognition. Reading of skilled readers proceeds highly automatic, but is a complex phenomenon of interacting subprocesses at the same time. The study of eye movements during reading offers the possibility to investigate cognition via behavioral measures during the excercise of an everyday task. The process of reading is not limited to the directly fixated (or foveal) word but also extends to surrounding (or parafoveal) words, particularly the word to the right of the gaze position. This process may be unconscious, but parafoveal information is necessary for efficient reading. There is an ongoing debate on whether processing of the upcoming word encompasses word meaning (or semantics) or only superficial features. To increase the knowledge about how the meaning of one word helps processing another word, seven experiments were conducted. In these studies, words were exachanged during reading. The degree of relatedness between the word to the right of the currently fixated one and the word subsequently fixated was experimentally manipulated. Furthermore, the time course of the parafoveal extraction of meaning was investigated with two different approaches, an experimental one and a statistical one. As a major finding, fixation times were consistently lower if a semantically related word was presented compared to the presence of an unrelated word. Introducing an experimental technique that allows controlling the duration for which words are available, the time course of processing and integrating meaning was evaluated. Results indicated both facilitation and inhibition due to relatedness between the meanings of words. In a more natural reading situation, the effectiveness of the processing of parafoveal words was sometimes time-dependent and substantially increased with shorter distances between the gaze position and the word. Findings are discussed with respect to theories of eye-movement control. In summary, the results are more compatible with models of distributed word processing. The discussions moreover extend to language differences and technical issues of reading research. / Wenn wir einen Text lesen, erfassen wir Informationen auf verschiedenen Repräsentationsebenen anhand abstrakter Symbole. Das oberste Ziel des Lesers ist das Erfassen der Bedeutung der Worte und des Textes. Die Erforschung der Blickbewegungen beim Lesen umfasst verschiedene Verarbeitungsebenen, die von Warhnehmung über motorische Prozesse bis hin zu Kognition auf übergeordneter Ebene reichen. Das Lesen geübter Leser verläuft zum großen Teil automatisch, ist aber gleichzeitig ein komplexes Phänomen interagierender Teilprozesse. Die Untersuchung von Blickbewegungen beim Lesen eröffnet die Möglichkeit, kognitive Prozesse bei der Ausübung einer alltäglichen Aufgabe anhand von Verhaltensmaßen zu untersuchen. Der Leseprozess ist nicht beschränkt auf das direkt fixierte (oder foveale) Wort, sondern umfasst auch umgebende (oder parafoveale) Wörter, insbesondere das Wort rechts der Blickposition. Obgleich dies nicht notwendigerweise bewusst geschieht, ist die parafoveale Information dennoch wichtig für effizientes Lesen. Es wird darüber diskutiert, ob die Verarbeitung des nächsten Wortes die Wortbedeutung (Semantik) oder nur oberflächliche Eigenschaften umfasst. Um ein besseres Verständnis zu erhalten, ob die Bedeutung eines Wortes bei der Verarbeitung eines anderen Wortes hilft, wurden sieben Experimente durchgeführt. In diesen Studien wurde ein Wort im Satz während des Lesens ausgetauscht. Der inhaltliche Zusammenhang zwischen einer parafoveal präsentierten Vorschau und dem anschließend fixierten Zielwort wurde experimentell manipuliert. Außerdem wurde der zeitliche Verlauf der Bedeutungserfassung aus parafovealen Wörtern mit zwei Ansätzen untersucht, einem experimentellen und einem statistischen. Als primärer Befund zeigte sich, dass die Fixationszeiten durchweg kürzer waren, wenn ein semantisch verwandtes Wort als Vorschau präsentiert wurde, verglichen mit einem Wort ohne Verwandtschaft. Mit der in dieser Arbeit verwendeten experimentellen Vorgehensweise konnte zudem der zeitliche Verlauf des Verarbeitens und Integrierens von Bedeutung ermittelt wurde. Dabei ergaben sich kürzere Fixationszeiten auf dem Zielwort bei ähnlichen Wortbedeutungen und längere Fixationszeiten bei unterschiedlichen Wortbedeutungen. Die Ergebnisse zeigten sowohl leichtere als auch schwerere Verarbeitung in Folge der Ähnlichkeit von Wortbedeutungen. In einer natürlicheren Lesesituation war die Wirksamkeit der Verarbeitung nachfolgender Wörter teilweise abhängig von der Dauer der Vorschau, und sie war deutlich größer bei kürzerer räumlicher Distanz zwischen der Blickposition und der Vorschau. Die Befunde werden mit Blick auf Theorien der Blickbewegunskontrolle diskutiert. Die Ergebnisse sind stärker mit Modellen verteilter Wortverarbeitung vereinbar. Die Diskussion erstreckt sich außerdem auf Sprachunterschiede und technische Aspekte der Leseforschung.

Zugl.: Wuppertal, Univ., Diss., 2005

Techn. University, Diss., 2006--Darmstadt.

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2005

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Phonotaktik beschreibt die mögliche Anordnung von Phonemen innerhalb eines Wortes, Morphems oder einer Silbe in einer bestimmten Sprache. Im Deutschen ist /br/ ein zulässiger, „legaler“ Silbenkopf und steht am Anfang von Worten wie Brot, breit und Brief. /bz/ hingegen ist ein nicht zulässiger, „illegaler“ Silbenkopf, mit dem kein Wort beginnt. Im Slovakischen hingegen ist /bz/ ein legaler Silbenkopf. Diese Studie untersucht erstmals die Verarbeitung von phonotaktischem Material bei Patienten, die eine Läsion der perisylvischen Sprachareale in der linken Hirnhemisphäre erlitten haben, im Vergleich zu gesunden Probanden. Methodische Grundlagen der Studie sind die Elektroenzephalographie (EEG) und die strukturelle Magnetresonanztomographie (MRT), sowie drei klinische Aphasietests zur phonologischen, semantischen und lexikalischen Unterscheidung (LEMOs). Diese wurden sowohl einzeln ausgewertet, als auch mit der Methode der Voxel-basierten Läsion-Symptom-Kartierung (VLSM) miteinander korreliert. Die EEG soll vor allem den Zeitverlauf darstellen, während die VLSM-Analysen Regionen abgrenzen sollen, die an der Verarbeitung von phonotaktischem Material beteiligt sind. In den vereinzelten Studien, die die neuronale Grundlage phonotaktischer Verarbeitung untersuchten, wurde bisher der Gyrus temporalis superior (STG) dafür identifiziert. Bis dato ist unklar, ob phonotaktische Verarbeitung eher ein sublexikalischer Prozess ist der „Bottom-up“ stattfindet, oder ob er eher „Top-down“ vom Lexikon beeinflusst wird. In der vorliegenden Arbeit wurden 252 einsilbige Pseudowörter den 70 Probanden auditorisch präsentiert und währenddessen ein EEG abgeleitet. Die Stimuli wurden als unabhängige Variable so manipuliert, das je 84 mit legalem und illegalem Silbenkopf begannen, und 84 rückwärts abgespielte Stimuli aus beiden Kategorien waren. Lexikalische Einflüsse wurden durch das Verwenden von Pseudowörtern ausgeschlossen. Hinsichtlich ihrer Sprachnatürlichkeit wurden die Stimuli mit Pseudowörtern kontrolliert, die mit slovakischen Silbenköpfen begannen und die entgegengesetzte Legalität hatten. Die Studie zeigte folgende Ergebnisse: EEG: Es ergab sich ein signifikanter Unterschied zwischen vorwärts und rückwärts abgespielten Stimuli für beide Gruppen (Patienten und Kontrollen) und über alle Elektroden verteilt im Zeitfenster (300-450ms). Zwischen legalen und illegalen Stimuli zeigte sich kein Unterschied im EEG. EEG/MRT (VLSM): Der Kontrast zwischen vorwärts und rückwärts abgespielten Stimuli korrelierte mit Bereichen im hinteren und unteren Parietallappen, einschließlich des Gyrus supramarginalis und Gyrus angularis (IPC/PPC). Der Kontrast zwischen legalen und illegalen Stimuli im EEG korrelierte mit Bereichen im mittleren und vorderen Bereich des mittleren und oberen Temporallappens (MTG/STG). LEMO: In allen drei klinischen Aphasietests (phonologisch, lexikalisch und semantisch) machten die Patienten signifikant mehr Fehler als die Kontrollprobanden. LEMO/MRT (VLSM): Frontale Läsionen im Bereich des IFG korrelierten mit einem schlechteren Ergebnis im semantischen Test (SEM). Läsionen im hinteren temporo-parietalen Bereich (Gyrus angularis) korrelierten mit einem schlechteren Abschneiden im phonologischen Test (PHON). Die Korrelation von Läsion und Ergebnis im lexikalischen Test (LEMO , LEX) wurde nicht signifikant. Die Ergebnisse legen nahe, dass Patienten mit Läsion im Sprachnetzwerk phonotaktisches Material ähnlich wie gesunde Probanden verarbeiten. Insgesamt unterstützt die Studie eher die These eines Top-down lexikalischen Einflusses als einer Bottom-up sublexikalischen Verarbeitung. Rückwärtssprache wird von beiden Gruppen anders als Vorwärtssprache verarbeitet und führt zu einer signifikanten Negativierung im EEG um 400ms. Die Studie bestätigt den Gyrus temporalis superior (STG) als relevante Region zur Unterscheidung von phonotaktischen Merkmalen. Erstmals wurde in diesem Zusammenhang die Methode der Voxel-basierten Läsion-Symptom-Kartierung (VLSM) angewendet. Die Kongruenz der Ergebnisse mit der vorhandenen Literatur gibt erste Hinweise für die Validität dieses Verfahrens, sodass vorgeschlagen wird, es in weiteren Studien zur Sprachverarbeitung fortzuführen und zu etablieren.:Inhalt Zusammenfassung 1 1. Einleitung 3 1.1 Neuronale Netzwerke der Sprachverarbeitung 3 1.1.1 Das duale Pfadsystem 4 1.1.2 Weitere Studien zur Bildgebung von Sprachverarbeitungsmodellen 5 1.2 Psycholinguistische Modelle der Sprachverarbeitung 8 1.3 Phonotaktik 10 1.4 N400 als ereigniskorreliertes Potential in der Wortverarbeitung 12 1.5 Weitere ERPs im Zusammenhang mit phonotaktischer/sublexikalischer Verarbeitung 13 1.6 Phonotaktische/Sublexikalische Verarbeitung in der Bildgebung 13 1.7 Rückwärtssprache 14 1.8 ERPs auf wiederholte Stimuli 14 2. Fragestellung 15 3. Material und Methoden 16 3.1 Probanden 16 3.2 Material 18 3.3 Durchführung 19 3.4 Methodik des EEG 21 3.5 ERPs (Ereigniskorrelierte Potentiale) 22 3.6 Durchführung des EEG 23 3.7 Datenanalyse 24 3.7.1 Auswertung des EEG 24 3.8. Behaviorale Messungen 27 3.8.1 Klinisches Assessment der phonologischen, lexiko-semantischen und semantischen Kompetenz (LEMOs) 27 3.8.2 Reaktionszeit und Hit-Rate 27 3.9 Analyse von Läsion und behavioralen Daten und Läsion und EEG 27 3.9.1 MRT-Daten 27 3.9.2 Voxel-basierte Läsion-Symptom –Kartierung (Voxel-Based Lesion-Symptom Mapping) 28 4. Ergebnisse 29 4.1. EEG globale Analyse (ERP-Daten) 30 4.1.1 Einfaktorielle ANOVA 30 4.1.2 Mehrfaktorielle ANOVAs 34 4.1.3 Trial versus Wiederholung 46 4.3 Verhaltensdaten 62 4.3.1 Klinisches Assessment der phonologischen, lexiko-semantischen und semantischen Kompetenz (LEMOs) 62 4.3.2 Reaktionszeit und Trefferrate 62 4.4 Läsionsanalyse 64 4.4.1 Korrelation von Läsions- und Verhaltensdaten 64 Hinweis zu den Zeitfenstern: 66 4.4.2 Korrelation von Läsion und EEG 66 4.4.3 Übersicht der durch die Läsionsanalysen abgegrenzten Regionen 68 5. Diskussion 69 5.1 Diskussion der Verhaltensdaten 69 5.1.1 Experimentelle Verhaltensdaten: Trefferrate und Reaktionszeit 69 5.1.2 Klinische Verhaltensdaten: Aphasietests 70 5.2 Diskussion der EEG-Daten und Vergleich mit bisherigen Studien zur Phonotaktik 71 5.2.1 Bisherige Erkenntnise zu ERPs und Phonotaktik 71 5.2.2 Top-Down stärker als Bottom-Up (i) 72 5.3.3 Möglicher Einfluss der Aufmerksamkeitsaufgabe (ii) 75 5.2.4 Wahl des Zeitfensters (iii) 77 5.2.5 Rückwärtssprache 77 5.2.6 Zusammenfassung im Hinblick auf die Fragestellungen 78 5.3 Läsionsort und Verarbeitung 78 6. Literaturverzeichnis 81 7. Abbildungsverzeichnis 85 8. Tabellenverzeichnis 86 9. Eigenständigkeitserklärung 87 10. Danksagung 88 11. Anlagen 89

Die Fähigkeit, eine interne Repräsentation der Außenwelt zu schaffen, ist ein grundlegender Aspekt, der alle lebenden Organismen höherer Ordnung verbindet und ihr Überleben sichert. Bei diesem Prozess kodiert der Thalamus sensorische Informationen, die er von der sensorischen Peripherie erhält, und leitet sie zur weiteren Verarbeitung an kortikale Zentren weiter. Dieses Wissen beruht auf der Untersuchung der Verarbeitung der meisten Sinnesmodalitäten. Die physiologische Funktion des Thalamus bei der Verarbeitung nicht schmerzhafter Temperaturen und dessen Wahrnehmungsrelevanz sind jedoch nach wie vor wenig untersucht, da der Schwerpunkt bereits veröffentlichter Arbeiten oft auf der homöostatischen Regulierung der Körpertemperatur und der Verarbeitung schmerzhafter Temperaturen lag. Darüber hinaus konzentrierten sich diese Studien in der Regel auf die Identifizierung eines zentralen thalamischen Verarbeitungszentrums und ließen außer Acht, dass Temperatur parallel von verschiedenen thalamischen Kernen verarbeitet wird. Die vorliegende Studie versucht, diese Einschränkungen zu überwinden, indem sie eine detaillierte und groß angelegte Untersuchung der Thalamus spezifischen thermischen Verarbeitung, der Konnektivität zu kortikalen Bereichen und des Einflusses auf das Verhalten der drei somatosensorisch assoziierten Thalamuskerne vornimmt. Diese beispiellose Untersuchung der Temperaturverarbeitung im Thalamus hat eine vielschichtige thermische Darstellung mit ortsspezifischen Unterschieden in der Temperaturkodierung und der Konnektivität mit temperaturempfindlichen kortikalen Regionen aufgedeckt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass der Thalamus für die Temperaturwahrnehmung von wesentlicher Bedeutung ist, was die Relevanz des Thalamus bei der Verarbeitung von Temperatur unterstreicht. / The capability to create an internal representation of the external world is a fundamental aspect that unites all living higher-order organisms and ensures their survival. In this process, the thalamus encodes sensory information, which it receives from the sensory periphery and relays to cortical centers for subsequent processing. This knowledge is built upon the investigation of the processing of most sensory modalities. However, the physiological thalamic function in processing innocuous temperature and its perceptual relevance remains elusive due to a focus on the homeostatic regulation of body temperature as well as the processing of painful temperatures of already published work. In addition, these studies usually focused on identifying a central thalamic processing hub and failed to recognize that temperature is processed in a parallel manner by various thalamic nuclei. This study will attempt to overcome these limitations by undertaking a detailed and large-scale exploration of thermal processing, connectivity to cortical areas, and the influence on the behavior of three somatosensory-associated thalamic nuclei. This unprecedented study of thermal processing in the thalamus has uncovered a multi-faceted thermal representation with location-specific differences in temperature encoding and connectivity with temperature-sensitive cortical regions. Moreover, it is demonstrated that the thalamus is essential for temperature perception, which emphasizes the relevant roles of multiple thalamic nuclei in the physiological processing of temperature and perception.

Im Rahmen des Exzellenzclusters MERGE an der TU Chemnitz erfolgt die Entwicklung eines kontinuierlichen großserientauglichen Verfahrens zur Herstellung komplexer geschlossener Strukturbauteile. Hierbei werden vorimprägnierte faserverstärkte thermoplastische Halbzeuge (thermoplastische Tapes) in einem Kombinationsverfahren aus thermoplastischen Tapelegen und Tapewickeln verarbeitet. Für dieses kontinuierliche Orbitalwickelverfahren wurde ein spezieller Technologiedemonstrator entwickelt mit dessen Hilfe Machbarkeitsstudien zur Erbringung des Funktionsnachweises durchgeführt werden. Die oben genannte Versuchsanlage ermöglicht die Erzeugung rotationssymmetrischer Profile, die zudem einen inkonstanten Querschnitt aufweisen können. Für die Anlagenkonzeptionierung wurde ein Beispielprofil eines Strukturbauteils ausgewählt und die Anlagendimensionierung durchgeführt. Basierend auf dem Entwurf werden zur Anlagendimensionierung die Parameter der Einzelantriebe mit Hilfe inverser Kinematik simulativ und analytisch abgeleitet und durch anschließende Simulation in CreoElements/Pro® vervollständigt. Die konstruktive Realisierung erfolgte mittels Solid Works. Die abschließende simulative Validierung wurde wiederum mittels CreoElements/Pro® durchgeführt. Diese Arbeiten entstanden im Rahmen des Bundesexzellenzclusters EXC 1075 "Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung.

Obesity is common in adolescence and associated with medical complications. As maladaptive emotional processing is assumed to influence obesity, this research investigated emotional openness (EO), a general model of emotional processing, in normal-weight versus overweight adolescents, with consideration of gender differences, in order to determine whether a particular EO profile is characteristic of overweight adolescents. This research also explored the psychometric characteristics of the Dimensions of Openness to Emotions Questionnaire (DOE-20), a comprehensive multifactorial instrument that assesses emotional processing. The DOE-20 and the Positive and Negative Affect Schedule (PANAS) short form were completed by 160 adolescents (mean age: 14.36 ± 0.61 years), 39 of which were overweight. A multivariate analysis of variance showed no difference with respect to overweight status, but better ability to recognize and regulate emotions in boys than girls. The original five-factor structure of the DOE-20 was confirmed by confirmatory factor analysis; however, internal consistency was modest. As this research did not replicate the EO profile previously found in obese adults, we discuss the adequacy of the DOE-20 to evaluate EO in adolescents as well as the ability of the construct of EO to assess emotional processing in obesity. Further research should examine the links between EO, problematic eating behaviors, and obesity.