Cardiovascular Modulation of Selective Attention in Vision - The Impact of Baroreceptor Activity on Perceptual Selection and Controlled Distractor Processing

Kardiovaskuläre Modulation selektiver Aufmerksamkeit - Der Einfluss von Barorezeptoraktivität auf perzeptuelle Selektion und kontrollierte Distraktorverarbeitung

  • Cognitive performance is contingent upon multiple factors. Beyond the impact of en-vironmental circumstances, the bodily state may hinder or promote cognitive processing. Af-ferent transmission from the viscera, for instance, is crucial not only for the genesis of affect and emotion, but further exerts significant influences on memory and attention. In particular, afferent cardiovascular feedback from baroreceptors demonstrated subcortical and cortical inhibition. Consequences for human cognition and behavior are the impairment of simple perception and sensorimotor functioning. Four studies are presented that investigate the mod-ulatory impact of baro-afferent feedback on selective attention. The first study demonstrates that the modulation of sensory processing by baroreceptor activity applies to the processing of complex stimulus configurations. By the use of a visual masking task in which a target had to be selected against a visual mask, perceptual interference was reduced when target and mask were presented during the ventricular systole compared to the diastole. In study two, selection efficiency was systematically manipulated in a visual selection task in which a target letter was flanked by distracting stimuli. By comparing participants" performance under homogene-ous and heterogeneous stimulus conditions, selection efficiency was assessed as a function of the cardiac cycle phase in which the targets and distractors were presented. The susceptibility of selection performance to the stimulus condition at hand was less pronounced during the ventricular systole compared to the diastole. Study one and two therefore indicate that inter-ference from irrelevant sensory input, resulting from temporally overlapping processing traces or from the simultaneous presentation of distractor stimuli, is reduced during phases of in-creased baro-afferent feedback. Study three experimentally manipulated baroreceptor activity by systematically varying the participant- body position while a sequential distractor priming task was completed. In this study, negative priming and distractor-response binding effects were obtained as indices of controlled and automatic distractor processing, respectively. It was found that only controlled distractor processing was affected by tonic increases in baro-receptor activity. In line with study one and two these results indicate that controlled selection processes are more efficient during enhanced baro-afferent feedback, observable in dimin-ished aftereffects of controlled distractor processing. Due to previous findings that indicated baro-afferent transmission to affect central, rather than response-related processing stages, study four measured lateralized-readiness potentials (LRPs) and reaction times (RTs), while participants, again, had to selectively respond to target stimuli that were surrounded by dis-tractors. The impact of distractor inhibition on stimulus-related, but not on response-related LRPs suggests that in a sequential distractor priming task, the sensory representations of dis-tractors, rather than motor responses are targeted by inhibition. Together with the results from studies one through three and the finding of baroreceptor-mediated behavioral inhibition tar-geting central processing stages, study four corroborates the presumption of baro-afferent signal transmission to modulate controlled processes involved in selective attention. In sum, the work presented shows that visual selective attention benefits from in-creased baro-afferent feedback as its effects are not confined to simple perception, but may facilitate the active suppression of neural activity related to sensory input from distractors. Hence, due to noise reduction, baroreceptor-mediated inhibition may promote effective selec-tion in vision.
  • Die kognitive Leistungsfähigkeit des Menschen ist durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Neben den Gegebenheiten der Umwelt kann der Zustand des Organismus kognitive Verarbeitungsprozesse behindern oder fördern. So sind afferente neurale Signale der Viszera nicht bloß für die Entstehung von Affekt und Emotion von Bedeutung, sondern wirken ebenfalls auf Gedächtnis und Aufmerksamkeit. Insbesondere afferentes neurales Feedback arterieller Barorezeptoren geht mit der Hemmung subkortikaler und kortikaler Strukturen einher. Auf der Verhaltensebene zeigt sich dies in der Beeinträchtigung einfacher Funktionen der Wahrnehmung und Sensomotorik. In der Arbeit von Lisa Pramme werden vier Studien vorgestellt, welche den Einfluss von neuralem Feedback arterieller Barorezeptoren auf selektive Aufmerksamkeit untersuchen. Die erste Studie verdeutlicht die Modulation der Verarbeitung komplexer Stimuluskonfigurationen im Verlauf des Herzzyklus. In einer visuellen Selektionsaufgabe zeigt sich eine Verringerung von Interferenz eines Maskierungsreizes, wenn ein Ziel- und ein Maskierungsreiz während der ventrikulären Systole im Vergleich zur Diastole dargeboten werden. In einer konzeptuellen Replikation (Studie zwei) können diese Befunde bestätigt werden. So fällt der Einfluss der Darbietung irrelevanter Reize simultan zur Präsentation eines Zielreizes weniger ins Gewicht, wenn die Stimuluskonfiguration während der ventrikulären Systole im Vergleich zur Diastole dargeboten wird. Die Selektionseffizienz stellt somit eine Funktion der Herzzyklusphase und damit der arteriellen Barorezeptoraktivität dar. In der dritten Studie zeigt die experimentelle Manipulation von Barorezeptoraktivität durch die systematische Modulation des Neigungswinkels der horizontalen Körperposition, dass nicht jedwede Art der Distraktorverarbeitung durch Barorezeptoraktivität beeinflusst zu sein scheint. Während sich die kontrollierte Verarbeitung von Störreizen durch tonisch erhöhte Barorezeptorstimulation reduziert, ist dies für die automatische Verarbeitung von Störreizen nicht der Fall. Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass kontrollierte Selektionsprozesse der visuellen Wahrnehmung von erhöhter baro-afferenter Aktivität profitieren. Durch Erfassung des Lateralisierten Bereitschaftspotentials in einer weiteren Studie zur visuellen selektiven Aufmerksamkeit wird zudem deutlich, dass die Hemmung irrelevanter Reize bereits auf Ebene der zentralen Distraktorrepräsentation, nicht aber auf Ebene motorischer Prozesse, zu verorten ist. Dies ist ein wichtiger Befund in der Interpretation der Studien eins bis drei, deutet die Befundlage doch auf die Beeinflussung vornehmlich zentraler in Abgrenzung zu motorischen Verarbeitungsstufen durch Barorezeptoraktivität hin. Zusammenfassend zeigt die Arbeit von Lisa Pramme, dass afferente Signale arterieller Barorezeptoren die aktive Selektion relevanter Informationen unter schwierigen Selektionsbedingungen fördern. Im Sinne einer Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses scheinen durch Barorezeptoraktivität vermittelte Hemmungsprozesse die visuelle selektive Aufmerksamkeit zu unterstützen.

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Metadaten
Author:Lisa Pramme
URN:urn:nbn:de:hbz:385-9826
Advisor:Christian Frings
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2016/07/01
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 1
Date of final exam:2016/04/28
Release Date:2016/07/01
Tag:Distraktorverarbeitung; Selektion; visuelle Wahrnehmung
baroreceptor; electrocardiogram; electroencephalogram; perception; selection; selective attention
GND Keyword:Aufmerksamkeit; Elektroencephalographie; Elektrokardiogramm; Pressorezeptor
Source:Biological Psychology, Brain and Cognition
Institutes:Fachbereich 1 / Psychologie
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie

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