Mareike Kimberly Brych

• 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 outDuring 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.…
• 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. DasWährend 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.…