TY  - THES
A1  - Stegmann, Yannik
T1  - Electrocortical mechanisms of sustained attention during the acquisition and interaction of conditioned fear and anxiety
T1  - Elektrokortikale Mechanismen der Aufmerksamkeit während der Akquisition und Interaktion konditionierter Furcht und Angst
N2  - Adapting defensive behavior to the characteristics of a threatening situation is a fundamental function of the brain. Particularly, threat imminence plays a major role for the organization of defensive responses. Acute threat prompts phasic physiological responses, which are usually associated with an intense feeling of fear. In contrast, diffuse and potentially threatening situations elicit a sustained state of anxious apprehension. Detection of the threatening stimulus defines the key event in this framework, initiating the transition from potential to acute threat. Consequently, attention to threat is crucial for supporting defensive behavior. The functions of attention are finely tuned to the characteristics of a threatening situation. Potential threat is associated with hypervigilance, in order to facilitate threat detection. Once a threatening stimulus has been identified, attention is selectively focused on the source of danger. Even though the concepts of selective attention and hypervigilance to threat are well established, evidence for their neural correlates remain scarce. Therefore, a major goal of this thesis is to elucidate the neural correlates of selective attention to acute threat and hypervigilance during potential threat. A second aim of this thesis is to provide a mechanistic account for the interaction of fear and anxiety. While contemporary models view fear and anxiety as mutually exclusive, recent findings for the neural networks of fear and anxiety suggest potential interactions. In four studies, aversive cue conditioning was used to induce acute threat, while context conditioning served as a laboratory model of potential threat. To quantify neural correlates of selective attention and hypervigilance, steady-state visual evoked potentials (ssVEPs) were measured as an index of visuocortical responding. Study 1 compared visuocortical responses to acute and potential threat for high versus low trait-anxious individuals. All individuals demonstrated enhanced electrocortical responses to the central cue in the acute threat condition, suggesting evidence for the neural correlate of selective attention. However, only low anxious individuals revealed facilitated processing of the contexts in the potential threat condition, reflecting a neural correlate of hypervigilance. High anxious individuals did not discriminate among contexts. These findings contribute to the notion of aberrational processing of potential threat for high anxious individuals. Study 2 and 3 realized orthogonal combinations of cue and context conditioning to investigate potential interactions of fear and anxiety. In contrast to Study 1 and 2, Study 3 used verbal instructions to induce potentially threatening contexts. Besides ssVEPs, threat ratings and skin conductance responses (SCRs) were recorded as efferent indices of defensive responding. None of these studies found further evidence for the neural correlates of hypervigilance and selective attention. However, results for ratings and SCRs revealed additive effects of fear and anxiety, suggesting that fear and anxiety are not mutually exclusive, but interact linearly to organize and facilitate defensive behavior. Study 4 tested ssVEPs to more ecologically valid forms of context conditioning, using flickering video stimuli of virtual offices to establish context representations. Contrary to expectations, results revealed decreased visuocortical responses during sustained presentations of anxiety compared to neutral contexts. A disruption of ssVEP signals eventually suggests interferences by continuously changing video streams which are enhanced as a function of motivational relevance. In summary, this thesis provided evidence for the neural correlates of attention only for isolated forms of fear and anxiety, but not for their interaction. In contrast, an additive interaction model of fear and anxiety for measures of defensive responding offers a new perspective on the topography of defensive behavior.
N2  - ZusammenfassungDie Anpassung defensiver Verhaltensweisen an die Anforderungen bedrohlicher Sit-uationen ist eine fundamentale Funktion des Gehirns. Akute Bedrohung führt in der Regel zu kurz-anhaltenden, physiologischen Reaktionen, die mit einem Gefühlintensiver Furcht einhergehen, während Situationen potenzieller Bedrohung zu einem anhaltenden Zustand erhöhter Angst führen. Dabei spielt das Erkennen der Gefahr eine besondere Rolle, da sie den Übergang von potenzieller zu akuter Bedrohung initiiert. Demnach kommt der Aufmerksamkeit eine wichtige Funktion bei der Unterstützung defensiver Verhaltensweisen zu. Mechanismen der Aufmerksamkeit sind dabei präzise auf die jeweilige Situation abgestimmt. Potenzielle Bedrohung führt zu Hypervigilanz, um bedrohliche Reize schneller zu entdecken ...
KW  - Furcht
KW  - Angst
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - ssVEP
KW  - EEG
KW  - Conditioning
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237700
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ahrens, Lea Marlen
T1  - The Role of Attentional Control and Fear Acquisition and Generalization in Social Anxiety Disorder
T1  - Die Rolle von Aufmerksamkeitskontrolle und Furchtlernen und Generalisierung bei Sozialer Angststörung
N2  - Although Social Anxiety Disorder (SAD) is one of the most prevalent mental disorders, still little is known about its development and maintenance. Cognitive models assume that deviations in attentional as well as associative learning processes play a role in the etiology of SAD. Amongst others, deficits in inhibitory attentional control as well as aberrations during fear generalization, which have already been observed in other anxiety disorders, are two candidate mechanisms that might contribute to the onset and retention of SAD. However, a review of the literature shows that there is a lack of research relating to these topics. Thus, the aim of the present thesis was to examine in which way individuals with SAD differ from healthy controls regarding attentional control and generalization of acquired fear during the processing of social stimuli.
Study 1 tested whether impairment in the inhibitory control of attention is a feature of SAD, and how it might be influenced by emotional expression and gaze direction of an interactional partner. For this purpose, individuals with SAD and healthy controls (HC) participated in an antisaccade task with faces displaying different emotional expressions (angry, neutral and happy) and gaze directions (direct and averted) serving as target stimuli. While the participants performed either pro- or antisaccades in response to the peripherally presented faces, their gaze behavior was recorded via eye-tracking, and ratings of valence and arousal were obtained. Results revealed that both groups showed prolonged latencies and increased error rates in trials with correct anti- compared to prosaccades. However, there were no differences between groups with regard to response latency or error rates, indicating that SAD patients did not exhibit impairment on inhibitory attentional control in comparison to HC during eye-tracking. Possible explanations for this finding could be that reduced inhibitory attentional control in SAD only occurs under certain circumstances, for example, when these individuals currently run the risk of being negatively evaluated by others and not in the mere presence of phobic stimuli, or when the cognitive load of a task is so high that it cannot be unwound by compensatory strategies, such as putting more effort into a task. 
As not only deviations in attentional, but also associative learning processes might be pathogenic markers of SAD, these mechanisms were further addressed in the following experiments. Study 2 is the first that attempted to investigate the generalization of conditioned fear in patients with SAD. To this end, patients with SAD and HC were conditioned to two neutral female faces serving as conditioned stimuli (CS+: reinforced; CS-: non-reinforced) and a fearful face paired with a loud scream serving as unconditioned stimulus (US). Fear generalization was tested by presenting morphs of the two faces (GS: generalization stimuli), which varied in their similarity to the original faces. During the whole experiment, self-report ratings, heart rate (HR) and skin conductance responses (SCR) were recorded. Results demonstrated that SAD patients rated all stimuli as less pleasant and more arousing, and overestimated the occurrence of the US compared to HC, indicating a general hyperarousal in individuals with SAD. In addition, ratings and SCR indicated that both groups generalized their acquired fear from the CS+ to intermediate GSs as a function of their similarity to the CS+. However, except for the HR data, which indicated that only SAD patients but not HC displayed a generalization response in this measure, most of the results did not support the hypothesis that SAD is characterized by overgeneralization. A plausible reason for this finding could be that overgeneralization is just a key characteristic of some anxiety disorders and SAD is not one of them. Still, other factors, such as comorbidities in the individuals with SAD, could also have had an influence on the results, which is why overgeneralization was further examined in study 3.
The aim of study 3 was to investigate fear generalization on a neuronal level. Hence, high (HSA) and low socially anxious participants (LSA) underwent a conditioning paradigm, which was an adaption of the experimental design used study 2 for EEG. During the experiment, steady-state visually evoked potentials (ssVEPs) and ratings of valence and arousal were recorded. Analyses revealed significant generalization gradients in all ratings with highest fear responses to the CS+ and a progressive decline of these reactions with increasing similarity to the CS-. In contrast, the generalization gradient on a neuronal level showed highest amplitudes for the CS+ and a reduction in amplitude to the most proximal, but not distal GSs in the ssVEP signal, which might be interpreted as lateral inhibition in the visual cortex. The observed dissociation among explicit and implicit measures points to different functions of behavioral and sensory cortical processes during fear generalization: While the ratings might reflect an individual’s consciously increased readiness to react to threat, the lateral inhibition pattern in the occipital cortex might serve to maximize the contrast among stimuli with and without affective value and thereby improve adaptive behavior. As no group differences could be observed, the finding of study 2 that overgeneralization does not seem to be a marker of SAD is further consolidated. 
In sum, the conducted experiments suggest that individuals with SAD are characterized by a general hyperarousal during the exposition to disorder-relevant stimuli as indicated by enhanced arousal and reduced valence ratings of the stimuli compared to HC. However, the hypotheses that reduced inhibitory attentional control and overgeneralization of conditioned fear are markers of SAD were mostly not confirmed. Further research is required to elucidate whether they only occur under certain circumstances, such as high cognitive load (e.g. handling two tasks simultaneously) or social stress (e.g. before giving a speech), or whether they are not characteristics of SAD at all. With the help of these findings, new interventions for the treatment of SAD can be developed, such as attentional bias modification or discrimination learning.
N2  - Obwohl die Soziale Angststörung (SAS) eine der häufigsten psychischen Erkrankungen ist, ist über ihre Entstehung und Aufrechterhaltung noch wenig bekannt. Kognitive Modelle nehmen an, dass Abweichungen sowohl in Aufmerksamkeits- als auch assoziativen Lernprozessen eine Rolle bei ihrer Entwicklung spielen. Unter anderem werden Defizite in der Aufmerksamkeitskontrolle sowie Abweichungen während der Generalisierung von konditionierter Furcht als für die Ätiologie potentiell bedeutsame Faktoren gehandelt, da diese Auffälligkeiten bereits bei anderen Angststörungen beobachtet wurden.  Eine Literaturübersicht zeigt jedoch, dass zu dieser Thematik ein Mangel an Forschung besteht. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es daher zu untersuchen, auf welche Weise sich Individuen mit Sozialer Angststörung bei der Verarbeitung sozialer Stimuli von gesunden Kontrollprobanden in Hinblick auf ihre Aufmerksamkeitskontrolle und die Generalisierung gelernter Furchtreaktionen unterscheiden.
Studie 1 testete, ob das Vorliegen einer Beeinträchtigung der inhibitorischen Aufmerksamkeitskontrolle ein Merkmal der SAS ist, und auf welche Weise diese vom emotionalen Gesichtsausdruck sowie der Blickrichtung von Interaktionspartnern beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck nahmen Patienten mit SAS und eine gesunde Kontrollgruppe (KG) an einer Antisakkaden-Aufgabe teil, bei welcher Gesichter mit unterschiedlichem emotionalen Ausdruck (wütend, neutral und fröhlich) und unterschiedlicher Blickrichtung (direkter und abgewandter Blick) als Stimuli dienten. Während die Probanden in Abhängigkeit eines Hinweisreizes entweder Pro- oder Antisakkaden in Reaktion auf die peripher präsentierten Gesichter ausübten, wurde ihr Blickverhalten mittels Eye-Tracking aufgezeichnet. Außerdem wurden anschließend Valenz- und Arousal-Ratings der Stimuli erfasst. Die Ergebnisse zeigten, dass beide Gruppen erhöhte Latenzzeiten sowie Fehlerraten in Durchgängen mit korrekt ausgeführten Antisakkaden im Vergleich zu Prosakkaden aufwiesen. Jedoch gab es keinen Gruppenunterschied in Bezug auf die Antwortlatenz und Fehlerrate, was darauf hindeutet, dass Patienten mit SAS im Vergleich zur KG kein Defizit der inhibitorischen Aufmerksamkeitskontrolle während des Eye-Trackings erkennen ließen. Eine mögliche Ursache für diesen Befund könnte sein, dass eine reduzierte inhibitorische Aufmerksamkeitskontrolle bei SAS nur unter bestimmten Umständen auftritt, beispielsweise, wenn betroffene Individuen akut Gefahr laufen von anderen negativ bewertet zu werden, und nicht bloß phobischen Stimuli ausgesetzt sind, oder wenn die kognitive Belastung durch eine Aufgabe so groß ist, dass sie nicht durch kompensatorische Strategien, wie beispielsweise mehr Anstrengung, ausgeglichen werden kann. 
Da nicht nur abweichende Aufmerksamkeitsprozesse, sondern auch abweichende assoziative Lernprozesse pathogene Marker von SAS sein könnten, wurden letztere in den folgenden Experimenten genauer untersucht. Studie 2 stellt den ersten Versuch dar die Generalisierung konditionierter Furcht in Patienten mit SAS zu erforschen. Hierfür wurden sowohl SAS Patienten als auch eine KG auf zwei neutrale, weibliche Gesichter konditioniert, welche als Konditionierungsstimuli (conditioned stimuli [CS]: CS+: verstärkt; CS-: unverstärkt) dienten. Bei dem unkonditionierten Stimulus (unconditioned stimulus [US]) handelte es sich um die bereits bekannten Gesichter mit ängstlichem Ausdruck, die mit einem lauten Schrei gepaart wurden. Die Furchtgeneralisierung wurde mittels der Präsentation von Gesichtern, welche aus den beiden Ursprungsgesichtern gemorpht worden waren und als Generalisierungsstimuli (generalization stimuli [GS]) dienten, getestet. Während des Experiments wurden Selbstauskunftsratings sowie Herzrate (heart rate [HR]) und Hautleitfähigkeit (skin conductance response [SCR]) aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigten, dass Patienten mit SAS im Vergleich zur KG alle Stimuli als unangenehmer und aufregender bewerteten sowie die Auftretenswahrscheinlichkeit des US überschätzten, was auf eine generelle Übererregung in Individuen mit SAS hinweist. Darüber hinaus ergaben die Ergebnisse, dass beide Gruppen ihre erworbene Furcht vom CS+ in Abhängigkeit ihrer Ähnlichkeit mit dem CS+ auf intermediäre GSs übertrugen. Allerdings stützen abgesehen von den Daten der Herzrate, in denen nur SAS Patienten und nicht die KG eine Generalisierungsreaktion zeigten, die meisten Befunde nicht die Hypothese, dass Übergeneralisierung ein Merkmal von SAS ist. Eine mögliche Ursache dieses Ergebnisses könnte sein, dass Übergeneralisierung nur ein wichtiges Merkmal einiger bestimmter Angststörungen ist und SAS nicht zu ihnen gehört. Dennoch könnten auch andere Faktoren, wie beispielsweise die Komorbiditäten der untersuchten SAS Patienten, einen Einfluss auf die Ergebnisse gehabt haben. Aus diesem Grund wurde Übergeneralisierung in Studie 3 näher untersucht. 
Das Ziel von Studie 3 war es Furchtgeneralisierung auf neuronaler Ebene zu untersuchen. Folglich wurde das Paradigma der zweiten Studie an einen Versuchsplan, der für die Messung von neuronaler Aktivität mittels EEG geeignet war, angepasst und auf eine hoch (high socially anxious [HSA])- sowie eine niedrig sozialängstliche Gruppe (low socially anxious [LSA]) angewandt. Während des Experiments wurden sowohl steady-state visually evoked potentials (ssVEPs) als auch Valenz- und Arousal-Ratings erfasst. Die Analyse ergab signifikante Generalisierungsgradienten in allen Ratings mit der höchsten Furchtreaktion auf den CS+ und einem fortschreitenden Abfall der Reaktion auf die GSs mit zunehmender Ähnlichkeit zum CS-. Im Gegensatz dazu zeigte sich in der ssVEP-Amplitude ein anderes Muster: hier erreichte der Generalisierungsgradient zwar auch die höchste Amplitude in Reaktion auf den CS+, jedoch eine anschließende Reduktion der Amplitude auf den nächst proximalen, nicht jedoch distale GS, was ein Hinweis auf laterale Hemmungsprozesse im visuellen Kortex sein könnte. Die beobachtete Dissoziation zwischen expliziten und impliziten Maßen könnte auf unterschiedliche Funktionen von behavioralen und sensorischen kortikalen Prozessen während der Generalisierung von Furcht hinweisen: Während die Ratings möglicherweise die bewusste Bereitschaft eines Individuums auf Bedrohung zu reagieren widerspiegeln, könnte das Muster lateraler Hemmung im okzipitalen Kortex dazu dienen den Kontrast zwischen Stimuli mit und ohne affektivem Wert zu maximieren und somit adaptives Verhalten verbessern. Da zwischen beiden Gruppen keine signifikanten Unterschiede gefunden wurden, untermauerte Studie 3 das Ergebnis von Studie 2, welches bereits eher dagegen sprach, dass Übergeneralisierung von Furcht ein Merkmal von Individuen mit SAS sei. 
Insgesamt suggerieren die Ergebnisse der durchgeführten Studien, dass Individuen mit SAS während der Exposition von störungsspezifischen Reizen im Vergleich zu Kontrollprobanden durch eine generelle Übererregung gekennzeichnet sind, was an erhöhten Arousal- und verringerten Valenz-Ratings erkennbar war. Jedoch konnten die Hypothesen, dass reduzierte Aufmerksamkeitskontrolle sowie Übergeneralisierung Merkmale von Individuen mit SAS sind, zum größten Teil nicht bestätigt werden. Weitere Forschung ist nötig um herauszufinden, ob diese Phänomene nur unter besonderen äußeren Umständen, wie beispielsweise hohen kognitiven Anforderungen (e.g. bei der Bearbeitung zweier Aufgaben gleichzeitig) oder sozialem Stress (e.g. vor dem Halten einer Rede), auftreten, oder ob sie gar kein Merkmal von SAS darstellen. Mit Hilfe der sich daraus ergebenden Befunde könnten neue Interventionen für die Behandlung von SAS entwickelt werden, wie beispielsweise Aufmerksamkeitsbias-Modifikations-Trainings oder Diskriminationslernen.
KW  - Sozialangst
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - social anxiety
KW  - fear generalization
KW  - visual attention
KW  - Psychologie
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Aversive Konditionierung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-171622
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  - 
TY  - THES
A1  - Sareen, Preeti
T1  - Visual attention in Drosophila melanogaster
T1  - Visuelle Aufmerksamkeit bei Drosophila melanogaster
N2  - There is such vast amount of visual information in our surroundings at any time that filtering out the important information for further processing is a basic requirement for any visual system. This is accomplished by deploying attention to focus on one source of sensory inputs to the exclusion of others (Luck and Mangun 2009). Attention has been studied extensively in humans and non human primates (NHPs). In Drosophila, visual attention was first demonstrated in 1980 (Wolf and Heisenberg 1980) but this field remained largely unexplored until recently. Lately, however, studies have emerged that hypothesize the role of attention in several behaviors but do not specify the characteristic properties of attention. So, the aim of this research was to characterize the phenomenon of visual attention in wild-type Drosophila, including both externally cued and covert attention using tethered flight at a torque meter. Development of systematic quantifiable behavioral tests was a key aspect for this which was not only important for analyzing the behavior of a population of wild-type flies but also for comparing the wild-type flies with mutant flies. The latter would help understand the molecular, genetic, and neuronal bases of attention. Since Drosophila provides handy genetic tools, a model of attention in Drosophila will serve to the greater questions about the neuronal circuitry and mechanisms involved which might be analogous to those in primates. Such a model might later be used in research involving disorders of attention. Attention can be guided to a certain location in the visual field by the use of external cues. Here, using visual cues the attention of the fly was directed to one or the other of the two visual half-fields. A simple yet robust paradigm was designed with which the results were easily quantifiable. This paradigm helped discover several interesting properties of the cued attention, the most substantial one being that this kind of external guidance of attention is restricted to the lower part of the fly’s visual field. The guiding cue had an after-effect, i.e. it could occur at least up to 2 seconds before the test and still bias it. The cue could also be spatially separated from the test by at least 20° and yet attract the attention although the extent of the focus of attention (FoA) was smaller than one lower visual half-field. These observations excluded the possibility of any kind of interference between the test and the cue stimuli. Another interesting observation was the essentiality of continuous visibility of the test stimulus but not the cue for effective cuing. When the contrast of the visual scene was inverted, differences in response frequencies and cuing effects were observed. Syndirectional yaw torque responses became more frequent than the antidirectional responses and cuing was no longer effective in the lower visual field with inverted contrast. Interestingly, the test stimulus with simultaneous displacement of two stripes not only effectuated a phasic yaw torque response but also a landing response. A 50 landing response was produced in more than half of the cases whenever a yaw torque response was produced. Elucidation of the neuronal correlates of the cued attention was commenced. Pilot experiments with hydroxyurea (HU) treated flies showed that mushroom bodies were not required for the kind of guidance of attention tested in this study. Dopamine mutants were also tested for the guidance of attention in the lower visual field. Surprisingly, TH-Gal4/UAS-shits1 flies flew like wild-type flies and also showed normal optomotor response during the initial calibration phase of the experiment but did not show any phasic yaw torque or landing response at 18 °C, 25 °C or 30 °C. dumb2 flies that have almost no D1 dopamine receptor dDA1 expression in the mushroom bodies and the central complex (Kim et al. 2007) were also tested and like THGal4/ UAS-shits1 flies did not show any phasic yaw torque or landing response. Since the dopamine mutants did not show the basic yaw torque response for the test the role of dopamine in attention could not be deduced. A different paradigm would be needed to test these mutants. Not only can attention be guided through external cues, it can also be shifted endogenously (covert attention). Experiments with the windows having oscillating stripes nicely demonstrated the phenomenon of covert attention due to the production of a characteristic yaw torque pattern by the flies. However, the results were not easily quantifiable and reproducible thereby calling for a more systematic approach. Experiments with simultaneous opposing displacements of two stripes provide a promising avenue as the results from these experiments showed that the flies had a higher tendency to deliver one type of response than when the responses would be produced stochastically suggesting that attention increased this tendency. Further experiments and analysis of such experiments could shed more light on the mechanisms of covert attention in flies.
N2  - Zu jedem Zeitpunkt stellt unsere Umgebung eine so große Menge an visueller Information zur Verfügung, dass das Herausfiltern der wichtigen Informationen für eine weitere Verarbeitung eine grundlegende Herausforderung für jedes komplexe visuelle System darstellt. Bewerkstelligt wird dies u.a. mittels der selektiven Aufmerksamkeit, die die sensorischen Inputs einer Quelle, unter Ausschluss aller anderen, hervorhebt (Luck und Mangun 2009). Aufmerksamkeit wurde an Menschen und nichtmenschlichen Primaten bereits ausgiebig untersucht. Visuelle Aufmerksamkeit bei Drosophila konnte 1980 zum ersten Mal nachgewiesen werden (Wolf und Heisenberg 1980), jedoch blieb dieses Feld bis heute großen Teils unerforscht. In jüngster Zeit tauchten Studien auf, die der Aufmerksamkeit eine Rolle bei verschiedenen Verhaltensleistungen zuweisen, ohne jedoch die charakteristischen Eigenschaften von Aufmerksamkeit zu spezifizieren. Es ist das Ziel dieser Arbeit, das Phänomen der sowohl durch externe Reize ausgelösten, als auch endogen erzeugten (covert attention) visuellen Aufmerksamkeit bei wildtypischen Drosophila im stationären Flug am Drehmoment-Messgerät zu charakterisieren. Hierbei ist ein wesentlicher Aspekt durch die Entwicklung von quantitativen Tests das Verhalten von wildtypischen Fliegen so zu analysieren, dass es mit dem Verhalten genetischer Varianten verglichen werden kann. Ein solcher Vergleich würde helfen, die molekularen, genetischen und neuronalen Grundlagen der Aufmerksamkeit zu verstehen, da bei Drosophila für solche Untersuchungen einfach anwendbare genetische Werkzeuge zur Verfügung stehen. Ein Modell der Aufmerksamkeit bei Drosophila könnte auch für die visuelle Aufmerksamkeit bei Primaten relevant sein, falls diese Systeme homolog sind, d.h. in der Stammesgeschichte einen gemeinsamen Ursprung haben. Mittels äußerer Reize lässt sich die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ort im visuellen Feld führen. In dieser Arbeit wird die Aufmerksamkeit einer Fliege durch visuelle Reize auf jeweils eines der beiden visuellen Halbfelder gelenkt. Es wird ein einfaches und robustes Paradigma entwickelt, dessen Ergebnisse ohne viel Aufwand quantifizierbar sind. Eine wesentliche Eigenschaft der exogen gelenkten visuellen Aufmerksamkeit, zu deren Entdeckung dieses Paradigma unter anderen beigetragen hat, ist, dass diese Art der Lenkung der Aufmerksamkeit auf den unteren Teil des visuellen Feldes der Fliege beschränkt ist. Der lenkende Reiz hat einen Nacheffekt, das heißt, er kann bis zu zwei Sekunden vor dem Test auftreten und dessen Ergebnis trotzdem beeinflussen. Auch bei einer räumlichen Trennung des Reizes vom Test um mindestens 20° kann er noch die Aufmerksamkeit auf diesen ziehen, wobei hier dann die Ausdehnung des Aufmerksamkeitsfeldes kleiner als ein unteres visuelles Halbfeld 52 ist. Durch diese Beobachtungen wird eine mögliche Interferenz zwischen Reiz und Test ausgeschlossen. Eine weitere interessante Beobachtung ist, dass für ein effektives Lenken der Aufmerksamkeit der Teststimulus aber nicht der lenkende Reiz durchgehend sichtbar sein muss. Eine Invertierung des Kontrastes der visuellen Reizgebung führt zu veränderten Antwortfrequenzen und Effekten der Aufmerksamkeitslenkung. So treten syndirektionale Drehmoment-Antworten häufiger auf als antidirektionale und die Lenkung der Aufmerksamkeit im unteren visuellen Feld durch einen vorhergehenden Reiz tritt nicht auf. Interessanterweise kann der Teststimulus, die simultane Verschiebung zweier Streifen nicht nur eine phasische Drehmoment-Antwort, sondern auch einen Landeversuch auslösen. Dieser wird in mehr als der Hälfte aller Fälle, in denen eine Drehmomentantwort gezeigt wird, beobachtet. Eine Untersuchung der neuronalen Korrelate der reizgelenkten Aufmerksamkeit wurde begonnen. In Pilotexperimenten mit Fliegen, die mit Hydroxyharnstoff (HU) behandelt worden waren, zeigte sich, dass die adulten Pilzkörper nicht für diese Art der Lenkung der Aufmerksamkeit, wie sie in der vorliegenden Arbeit untersucht wird, benötigt werden. Des weiteren wurden auch Fliegenmutanten mit Defekten im Dopamin-System getestet. Überraschenderweise flogen TH-Gal4/UAS-shits1 Fliegen wie wildtypische Fliegen und zeigten auch ein normales optomotorisches Verhalten während der anfänglichen Kalibrierungsphase des Experimentes. Sie zeigten jedoch weder phasische Drehmoment-Antworten noch Landeversuche bei 18°C, 25°C oder 30°C. Auch dumb2 Fliegen, die so gut wie keine D1 Dopaminrezeptoren in den Pilzkörpern und im Zentralkomplex exprimieren (Kim et al. 2007), zeigten die gleichen Verhaltensdefekte wie TH-Gal4/UAS-shits1 -Fliegen. Da bei den Dopaminmutanten die phasische Drehmomentantwort fehlte, konnte die Bedeutung von Dopamin für Aufmerksamkeit aus diesem Test nicht abgeleitet werden. Um diese Mutanten zu testen, bedarf es eines anderen Paradigmas. Die Richtung der Aufmerksamkeit kann nicht nur durch äußere Reize gelenkt, sondern auch endogen verändert werden (covert attention). Experimente mit zwei oszillierenden Streifenmustern in der rechten und linken Sehfeld-Hälfte verdeutlichen das Phänomen der endogen gesteuerten Aufmerksamkeit anschaulich, da die Fliegen hierbei charakteristische Drehmomentmuster für das eine oder andere Muster erzeugen. Weil diese Einzelbeobachtungen aber nicht leicht quantifizierbar sind, ist hier ein neuer Ansatz notwendig. Die obigen Experimente mit zwei einzelnen Streifen, die gleichzeitig nach rechts und links versetzt werden, versprechen systematischere Ergebnisse. Die Fliegen neigen stärker dazu einen bestimmten Antwort-Typ (Drehmoment nach links bzw. nach rechts) beizubehalten, als eine statistische Verteilung annehmen ließe. Es ist zu vermuten, dass dieser Effekt durch die Aufmerksamkeit hervorgerufen wird. Die Analyse solcher Experimente könnte also die endogene Steuerung der Aufmerksamkeit beleuchten.
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Taufliege
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - Visual attention
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - torque meter
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69616
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gerdes, Antje B. M.
T1  - Preferential Processing of Phobic Cues : Attention and Perception in Spider Phobic Patients
T1  - Bevorzugte Verarbeitung phobischer Reize : Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsprozesse bei spinnenphobischen Patienten
N2  - Cognitive views of the psychopathology of anxiety propose that attentional biases toward threatening information play a substantial role in the disorders’ etiology and maintenance. For healthy subjects, converging evidence show that threatening stimuli attract attention and lead to enhanced activation in visual processing areas. It is assumed that this preferential processing of threat occurs at a preattentive level and is followed by fast attentional engagement. High-anxious individuals show augmented tendencies to selectively attend toward fear-relevant cues (Mathews, 1990) and exhibit elevated neural processing of threatening cues compared to non-anxious individuals (Dilger et al., 2003). Regarding attentional biases in high-anxious subjects, it remains unanswered up to now whether initial engagement of attention toward threat or difficulties to disengage from threat is an underlying mechanism. Furthermore, little is known whether the preferential (attentive) processing of threatening cues does influence perceptional outcomes of anxious subjects. In order to directly study separate components of attentional bias the first study of this dissertation was a combined reaction time and eye-tracking experiment. Twenty one spider phobic patients and 21 control participants were instructed to search for a neutral target while ignoring task-irrelevant abrupt-onset distractor circles which contained either a small picture of a spider (phobic), a flower (non-phobic, but similar to spiders in shape), a mushroom (non-phobic, and not similar to spiders in shape), or small circles with no picture. As expected, patients’ reaction times to targets were longer on trials with spider distractors. However, analyses of eye movements revealed that this was not due to attentional capture by spider distractors; patients more often fixated on all distractors with pictures. Instead, reaction times were delayed by longer fixation durations on spider distractors. This result does not support automatic capture of attention by phobic cues but suggests that phobic patients fail to disengage attention from spiders. To assess whether preferential processing of phobic cues differentially affects visual perception in phobic patients compared to healthy controls, the second study of this dissertation used a binocular rivalry paradigm, where two incompatible pictures were presented to each eye. These pictures cannot be merged to a meaningful percept and temporarily, one picture predominates in conscious perception whereas the other is suppressed. 23 spider phobic patients and 20 non-anxious control participants were shown standardized pictures of spiders or flowers, each paired with a neutral pattern under conditions of binocular rivalry. Their task was to continuously indicate the predominant percept by key presses. Analyses show that spider phobic patients perceived the spider picture more often and longer as dominant compared to non-anxious control participants. Thus, predominance of phobic cues in binocular rivalry provides evidence that preferential processing of fear-relevant cues in the visual system actually leads to superior perception. In combination both studies support the notion that phobic patients process phobic cues preferentially within the visual system resulting in enhanced attention and perception. At early stages of visual processing, this is mainly reflected by delayed attentional disengagement and across time, preferential processing leads to improved perception of threat cues.
N2  - Kognitive Theorien nehmen an, dass Aufmerksamkeitsverzerrungen bezüglich bedrohlicher Reize eine substantielle Rolle bei der Entstehung und Aufrechterhaltung von Angst spielen. Für gesunde Personen konnte gezeigt werden, dass bedrohliche Reize die Aufmerksamkeit auf sich ziehen und verstärkt im visuellen System verarbeitet werden. Es wird angenommen, dass diese bevorzugten Verarbeitungsprozesse automatisch und präattentiv sind und von einer schnellen Aufmerksamkeitsausrichtung gefolgt werden. Hochängstliche Personen zeigen eine verstärkte Tendenz, ihre Aufmerksamkeit selektiv auf Gefahrenreize auszurichten (Mathews, 1990) und verarbeiten diese Reize auch auf neuronaler Ebene intensiver als nichtängstliche Personen (Dilger, et al., 2003). Bisher ungeklärt ist, ob bedrohliche Reize tatsächlich die Aufmerksamkeit initial auf sich ziehen oder ob die beschriebenen Aufmerksamkeitsverzerrungen besserdurch Schwierigkeiten, Aufmerksamkeit von Gefahrenreizen abzuwenden, erklärt werden können. Darüberhinaus wurde bisher kaum untersucht, ob sich eine bevorzugte Verarbeitung von angstrelevanten Reizen auch auf die Wahrnehmung ängstlicher Personen auswirken kann. Um verschiedene Aufmerksamkeitskomponenten direkt zu untersuchen, wurden in der ersten Studie dieser Dissertation sowohl manuelle Reaktionszeiten als auch Augenbewegungen erfasst. 21 Patienten mit Spinnenphobie und 21 nichtängstliche Kontrollpersonen sollten während der Suche nach einem neutralen Zielreiz aufgabenirrelevante kreisförmige Reize explizit ignorieren, die kleine Bilder von Spinnen (phobisch), Blumen (nicht phobisch, aber mit spinnenähnlicher Form), Pilzen (nicht phobisch und keine spinnenähnliche Form) oder kein Bild enthalten konnten. Wie erwartet zeigte sich, dass die Reaktionszeiten der Patienten in den Durchgängen langsamer waren, in denen aufgabenirrelevante Spinnen auftauchten. Allerdings zeigte die Analyse der Augenbewegungen, dass die Spinnen initial nicht häufiger fixiert wurden, sondern die Patienten häufiger auf alle Distraktoren mit Bild schauten. Allerdings verweilte der Blick der Patienten länger auf den Spinnenbildern, was die verlangsamten Reaktionen auf den Zielreiz erklären kann. Diese Befunde unterstützen nicht die Annahme einer automatischen Entdeckung phobischer Reize, sondern weisen vielmehr auf Schwierigkeiten phobischer Patienten hin, die Aufmerksamkeit von Spinnen zu lösen. In der zweiten Studie dieser Dissertation wurde ein binokulares Rivalitätsparadigma eingesetzt, um zu untersuchen, ob eine bevorzugte Verarbeitung phobischer Reize die visuelle Wahrnehmung bei Patienten mit Spinnenphobie beeinflussen kann. Bei diesem Paradigma wird jedem Auge ein unterschiedliches Bild dargeboten, was zu einem Wahrnehmungswechsel führt, bei dem jeweils ein Bild die bewusste Wahrnehmung dominiert während das andere unterdrückt wird. 23 Patienten mit Spinnenphobie und 20 nichtängstlichen Kontrollpersonen wurden standardisierte Bilder von Spinnen und Blumen, jeweils gepaart mit einem neutralen Muster, stereoskopisch dargeboten. Die Aufgabe bestand darin, durchgehend die dominante Wahrnehmung durch Tastendruck zu kodieren. Patienten mit Spinnenphobie berichteten häufiger und länger, Spinnenbilder dominant wahrzunehmen. Diese Wahrnehmungsdominanz von phobischen Reizen bei binokularer Rivalität weist darauf hin, dass eine bevorzugte Verarbeitung bedrohlicher Reize im visuellen System dazu führen kann, dass diese Reize auch verstärkt wahrgenommen werden. Zusammenfassend unterstützen die Befunde beider Studien die Annahme, dass Patienten mit Spinnenphobie phobierelevante Reize innerhalb des visuellen Systems bevorzugt verarbeiten, was sich in verzögerter Aufmerksamkeitsabwendung zeigt und des Weiteren zu einer verstärkten Wahrnehmung der bedrohlichen Reizen führt.
KW  - Phobie
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Visuelle Wahrnehmung
KW  - Angst
KW  - Disengagement
KW  - Spinnenphobie
KW  - Aufmerksamkeitsprozesse
KW  - Engagement
KW  - Disengagement
KW  - Binokulare Rivalität
KW  - spider phobia
KW  - attention
KW  - perception
KW  - engagement
KW  - disengagement
KW  - binocular rivalry
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-28684
ER  -