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Gibt es ein neurophysiologisches Korrelat handlungsleitender Effektantizipationen?

1Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen

TeaP 2011

Roland Pfister, Tobias Melcher, Andrea Kiesel, & Oliver Gruber

Gibt es ein neurophysiologisches Korrelat handlungsleitender Effektantizipationen?

2Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen

TeaP 2011

Roland Pfister, Tobias Melcher, Andrea Kiesel, & Oliver Gruber

handlungsleitender

Was hätten wir gerne?

Ein Design für event-related fMRI,

...das in manchen Durch-gängen messbare Effekt-antizipationen enthält, in anderen jedoch nicht.

Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 3

Wie misst man Antizipationen?

R-E-Kompatibilität Auch kontext-spezifisch (trial-by-trial)!


Kunde, 2001; Pfister, Kiesel, & Melcher, 2010

Antizipationen ein- und ausschalten

Endogene vs. exogene Handlungen


Pfister, Kiesel, & Melcher, 2010; vgl. Ansorge, 2002

! vs. /

Design & Verhaltensdaten


200 ms

1000 ms Cue

Target

▪ kompatibel▪ neutral▪ inkompatibel

• Free Choice (Endogen)▪ Forced Choice(Exogen)

500 ms Effekt▪ kompatibel▪ neutral▪ inkompatibel

360

380

400

420

440

460

480

500

Incompatible Neutral Compatible

RT

±95

% W

ithin

-Sub

ject

s-K

I

Reaktions-Effekt-Beziehung

Free ChoiceForced ChoiceEndogenExogen

Inkompatibel Neutral Kompatibel

33%66%

0

N = 18

fMRT-Analyse

1. Schritt: Vergleich von endogenen (Antizipationen) und exogenen Handlungen (keine Antizipationen)


e.g. Müller et al., 2007; Krieghoff et al., 2009

2. Regression mit individuellen R-E-Kompatibilitäts-Effekten als Maß für „Stärke“ der Antizipationen

fMRT-Analyse


30 ms

10 ms

0 ms

1. Schritt: Endogen vs. Exogen

p < .001, unkorrigiert, k = 20


Endogen > ExogenExogen > Endogen

Schritt 2: Regressionsanalyse

p < .005, unkorrigiert, k = 20 (k = 15 für linken Gyrus parahippocampalis)


Inferiorer Parietallappen


“[...] the inferior parietal lobe was 15 percent wider than normal.”

“Einstein's brain had more glialcells relative to neurons in all areas studied, but only in the left inferior parietal area was the difference statistically significant.”

http://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein's_brain

Interpretation


IdeomotorischeApraxieLiepmann (1905),Daprati et al. (2010)

Direkte Hirnstimulation(Desmurget et al., 2009):

Der inferiore Parietal-kortex (BA 40) ist einezentrale Struktur für Handlungssteuerungüber Effektantizipationen.

Nächste Herausforderung:Die Interaktion von parietalenund frontalen Regionen inder Handlungskontrolle.

Zusammenfassung


Der inferiore Parietal-kortex (BA 40) ist einezentrale Struktur für Handlungssteuerungüber Effektantizipationen.

Nächste Herausforderung:Die Interaktion von parietalenund frontalen Regionen inder Handlungskontrolle.

Zusammenfassung


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Anhang

fMRI I: Voodoo, Interpretation

fMRI II: Additional analyses


fMRT I

Kombinationsplot: Endo vs. Exo und Regressionsanalyse

Handeffekte

Voodoo-Korrelationen: Gruppenvergleich

Voodoo-Korrelationen: Ausreißer


Compatible: !

Incompatible:

Neutral:

!

!

100%

100% 0%

0%

50%

50%

1000 ms

Compatibility-cue

Reaction

500 ms

Effect

Time 200 ms

Target[ Free: ! vs. O,

Forced: vs. ]

ITI: 500 /1000 /1500 ms

500 / 1000 / 1500 ms

ISI

Design I


Design II

18 Versuchsteilnehmer

3 Runs mit je126 Durchgängen

TR = 2000 ms, TE = 30 ms

33 Schichten (aufsteigend)

Voxel-Größe: 3 x 3 x 3 mm3


1. Schritt: Endogen vs. Exogen

p < .050, FWE-korrigiert, k = 20


Kombinationsplot


2. Regression mit individuellen R-E-Kompatibilitäts-Effekten als Maß für „Stärke“ der Antizipationen

fMRT-Analyse


RTinko/endo – RTkomp/endo

„Antizipierer“ „Nicht-Antizipierer“

30 ms

10 ms

0 ms

Noch mehr Korrelationen

Region BA Hemi-sphäre k x y z t z

SFG 6 L 35 -15 23 61 4.85 3.75

MFG 8 L 41 -9 35 46 4.26 3.43

IPG 40 L 50 -48 -64 46 4.42 3.52

Parahippoc. 36 L 15 -27 -22 -23 3.70 3.10

Parahippoc. 36 R 53 36 -13 -32 4.20 3.40

30 -22 -23 4.11 3.35

45 -7 -38 3.75 3.13

TPJ / STG 22 R 44 69 -28 4 3.90 3.22


Handspezifität


Region BA Hemi-sphäre k x y z t z rlinks rrechts

SFG 6 L 35 -15 23 61 4.85 3.75 0.72 0.47

MFG 8 L 41 -9 35 46 4.26 3.43 0.54 0.59

IPG 40 L 50 -48 -64 46 4.42 3.52 0.71 0.50

Parahippoc. 36 L 15 -27 -22 -23 3.70 3.10 0.53 0.39

Parahippoc. 36 R 53 36 -13 -32 4.20 3.40 0.48 0.43

30 -22 -23 4.11 3.35 0.48 0.48

45 -7 -38 3.75 3.13 0.34 0.26

TPJ / STG 22 R 44 69 -28 4 3.90 3.22 0.50 0.56

Schwarze Magie?

Validierung 1: Gruppenvergleich


0 20 40 60 80 100 120

12181

1324

1558

14

369

117

101617

Distance

Part

icip

ant

Euclidean Distance

Between-Groups Linkage

Ward‘s Method (cluster

fustion)

Korrelation: Gruppen

p < .005, k = 20 (k = 10 für frontale Regionen)


Schwarze Magie?

Validierung 2: Ausreißerkorrektur für den linken PPC (BA 40; univariat und bivariat)


R2 = 0.38

-30

-20

-10

0

10

20

30

-40 -20 0 20 40 60

Bet

a

Compatibility Effect

Mit Ausreißern:

r = 0.61

Ohne Ausreißer:

r = 0.57

Vergleich:

z = 0.17, p = .566

fMRT II

Effektantizipationen in neutralen Trials?

Interaktionskontrast: Neutral/Kompatibel

R-E-Kompatibilität: Endogen/inkomp vs. endogen/komp

Korrelation: R-E-Kompatibilität

Effektstärke


Effect anticipation inneutral trials?

Interaktionskontrast (p < .005, k = 0):

(Endokomp vs. Exokomp) vs. (Endoneut vs. Exoneut)


Random Effects?

Interaction contrast (p < .001, k = 10):

(Freeneutral vs. Forcedneutral) vs. (Freecomp vs. Forcedcomp)


Cerebellum Thalamus

x = -21

y = -49 y = -25

R-E-Kompatibilität

Kontrast: Endogen/inkomp vs. endogen/komp(p < .001, k = 10; explosion at p = .005):


y = 26

z = -14 x = 39

MFG / BA 8Anterior Insula

R-E-Kompatibilität

Korrelation (p < .005, k = 20): Endogen/inkomp vs. Endogen/komp


x = -21

z = 61

BA‘s 6 & 7

Lingual gyrus & BA 6

y = -49

Lingual gyrus

Effektstärke


Kontrast „linke Taste vs. rechte Taste“ mit…

p < .001 (unc.), k = 10

p < .05 (FWE), k = 0

p < . 05 (FWE), k = 10

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