TY  - THES
A1  - Murali, Supriya
T1  - Understanding the function of spontaneous blinks by investigating internally and externally directed processes
T1  - Eine Untersuchung zur Funktion spontaner Lidschläge durch die Differenzierung von extern und intern gerichteten Prozessen
N2  - 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.
N2  - 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.
KW  - Lidschlag
KW  - Kognition
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Wahrnehmung
KW  - spontaneous blinks
KW  - attention
KW  - perception
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287473
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brych, Mareike Kimberly
T1  - How movements and cognition interact: An investigation of spontaneous blinks
T1  - Wie Bewegung und Kognition interagieren: Eine Untersuchung spontaner Lidschläge
N2  - During natural behavior, cognitive processes constantly coincide with body movements such as head or eye movements or blinks. However, during experimental investigations of cognitive processes, movements are often highly restricted which is rather unnatural. In order to improve our understanding of natural behavior, this thesis investigates the interaction between cognition and movements by focusing on spontaneous blinks, which naturally interact with other body movements.
Spontaneous blinks are inevitably connected to vision as they shut out incoming visual information. Both sensory-based and cognitive factors, for example, stimulus occurrence and evaluation, were reported to influence blink behavior. Our first study investigated if such influences are comparable for visual and non-visual input. The chosen experimental design allowed dissociating sensory-driven and cognitive influences, which then could be compared between the visual and auditory domain. Our results show that blinks are more strongly modulated during passive observation of visual input compared to auditory input. This modulation is however enhanced for both input modalities by an increased attentional demand. In addition, the cognitively defined meaning of a stimulus changes blink latency independent of the sensory domain. Overall, our findings show that spontaneous blinks and cognitive processes are linked beyond vision. Moreover, the underlying cognitive processes that influence blinks are largely the same across different sensory input indicating that blinks are profoundly integrated into our system. 
When investigating natural behavior, it is important to consider that movements rarely occur in isolation, but are executed side by side. As these movements interact and have a link to cognitive processes, the complexity of our system increases. In order to take this complexity into account, the second part of the experimental research focused on movement interactions, more specifically on the interactions between blinks, pupil size and speaking. Our results reveal that speech-related motor activity increases blink rate and pupil size as well as modulates blink timing. This is in line with previous research that described a relation between different body and eye movements. Importantly, each bodily-induced change in eye movements affects visual information intake. Therefore, different movements can be tightly linked to perceptual processes through complex interactions.
Altogether, the work of this thesis provides rich evidence that movements and cognitive processes are deeply intertwined. Therefore, movements should be seen as an integral part of our system. Taking the relevance of movements and their interactions into account during experimental investigations is necessary in order to reveal a more realistic and complete picture of human natural behavior.
N2  - Während unseres natürlichen Verhaltens werden kognitive Prozesse und Körperbewegungen wie Kopf- oder Augenbewegungen oder Lidschläge parallel ausgeführt. Allerdings werden Bewegungen in experimentellen Untersuchungen zu kognitiven Prozessen meist stark eingeschränkt, was unnatürlich ist. Um natürliches Verhalten besser zu verstehen, wird in dieser Dissertation die Interaktion zwischen Kognition und Bewegung untersucht. Der Fokus liegt auf spontanen Lidschlägen, die auch mit anderen Körperbewegungen auf natürliche Weise interagieren.
Das Blinzeln ist unweigerlich mit dem Sehen verbunden, da bei jedem Lidschluss die Informationsaufnahme unterbrochen wird. Frühere Forschungsergebnisse zeigten, dass sowohl sensorische als auch kognitive Faktoren, wie beispielsweise Reizpräsentation und -evaluation, das Blinzeln beeinflussen können. Die erste Studie dieser Dissertation untersuchte, ob dieselben Einflüsse auf das Blinzeln wirken, wenn auch nicht-visuelle Informationen präsentiert werden. Das gewählte Versuchsdesign erlaubte rein sensorische von kognitiven Einflüssen auf das Blinzeln zu trennen. Diese Einflüsse konnten wiederum zwischen visuellem und auditivem Input verglichen werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Blinzeln stärker bei visuellem als bei auditivem Input angepasst wird, wenn dieser nur passiv verfolgt wird. Sobald allerdings Aufmerksamkeit auf den Input gerichtet wird, wird diese Anpassung an den sensorischen Input in beiden Modalitäten auf ähnliche Weise verstärkt. Zusätzlich wird der Zeitpunkt des Blinzelns durch die kognitive Bewertung der Reize verzögert - unabhängig davon, ob ein Reiz visuell oder auditiv präsentiert wird. Insgesamt legen unsere Experimente dar, dass das spontane Blinzeln und kognitive Prozesse über das Sehen hinaus miteinander verknüpft sind. Die zu Grunde liegenden kognitiven Prozesse, die das Blinzeln beeinflussen, sind sogar weitgehend dieselben bei unterschiedlichem sensorischen Input. Das Blinzeln scheint demnach tiefgreifend in unser System integriert zu sein. 
Ein weiterer wichtiger Aspekt natürlichen Verhaltens ist die gleichzeitige Ausübung mehrerer Bewegungen. Da diese Bewegungen miteinander interagieren und eine Verbindung zu kognitiven Prozessen besteht, erhöht sich die Komplexität unseres Systems. Im zweiten Teil der experimentellen Untersuchungen wurden daher Bewegungsinteraktionen in den Vordergrund gestellt. Die präsentierten Studien haben insbesondere den Einfluss verschiedener Bewegungsaspekte des Sprechens auf unser spontanes Blinzeln bzw. auf die Pupillengröße untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sprechbezogene Bewegungen sowohl die Anzahl der Lidschlüsse als auch die Pupillengröße erhöhen, sowie den Zeitpunkt der Lidschlüsse beeinflussen. Auch andere Forscher fanden solche Zusammenhänge zwischen verschiedenen Körper- und Augenbewegungen. Da jede vom Körper verursachte Veränderung der Augenbewegung zudem unsere visuelle Reizaufnahme verändert, kann man schlussfolgern, dass verschiedene Bewegungen und deren komplexe Interaktionen eng mit unserer Wahrnehmung verbunden sind.
Alles in allem liefert diese Arbeit weitreichende Beweise, wie stark Bewegungen und kognitive Prozesse miteinander verwoben sind. Daher sollten Bewegungen als wesentlicher Teil unseres Systems angesehen werden. Wir müssen daher die Bedeutung von Bewegungen und deren Interaktionen in experimentelle Forschung einbeziehen, um ein realistischeres und kompletteres Bild unseres natürlichen Verhaltens zu enthüllen.
KW  - Kognition
KW  - Lidschlag
KW  - Augenbewegung
KW  - spontaneous blinks
KW  - movement interaction
KW  - Wahrnehmung
KW  - Aufmerksamkeit
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-267376
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brill, Michael
T1  - Spontaneous eye blinks as an alternative measure for spatial presence experiences
T1  - Spontanes Lidschlussverhalten als alternativer Messzugang zu räumlichem Präsenzerleben
N2  - 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.
N2  - 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.
N2  - 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.
KW  - Lidschlag
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Medienkonsum
KW  - Präsenz
KW  - presence
KW  - measurement
KW  - Messung
KW  - Psychometrie
KW  - Muster
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-167898
SN  - 978-3-95826-094-8
SN  - 978-3-95826-095-5
N1  - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-094-8, 32,90 EUR.
PB  - Würzburg University Press
CY  - Würzburg
ET  - 1. Auflage
ER  -