Prämotorische Aktivität in fMRT: Beachtung von Dauer und Reihenfolge in abstrakten Stimulussequenzen

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchungen legen nahe, dass der laterale prämotorische Kortex des Menschen an der Verarbeitung sowohl pragmatischer als auch dynamischer Eigenschaften unserer Umwelt beteiligt ist. Im Gegensatz zu pragmatischen Eigenschaften, die Alltagsgegenständen zukommen, beschreiben dynamische Eigenschaften selbst abstrakte Stimuli und beziehen sich auf deren zeitliche Dauer oder ihre zeitliche Reihenfolge. Bislang ist jedoch unklar, ob das Beachten dynamischer Eigenschaften tatsächlich eine notwendige Voraussetzung für prämotorische Aktivation während der Verarbeitung abstrakter Stimulussequenzen ist. Alternativ könnte auch das bloße Wahrnehmen solcher Eigenschaften für eine prämotorische Aktivation ausreichen. Die vorliegende Studie verwendete funktionelle Magnetresonanztomographie, um diese Frage zu untersuchen. Wir präsentierten abstrakte Stimulussequenzen und instruierten die Probanden auf diese Stimuli drei verschiedene Wahlaufgaben auszuführen, die entweder auf der Dauer des Stimulus, dessen objektbezogenen oder räumlichen Eigenschaften basierten. Die sequenzielle Darbietung erfolgte entweder nach einem regulären Muster lokaler Übergangsregeln oder war zufällig. (1.) Wenn das Beachten dynamischer Eigenschaften keine notwendige Voraussetzung für prämotorische Aktivation während der Verarbeitung abstrakter Stimulussequenzen ist, sondern deren bloße Wahrnehmung ausreicht, sollten diejenigen Wahlaufgaben mit prämotorischer Aktivation einhergehen, die auf regelhafte, nicht aber auf zufällige Stimulussequenzen ausgeführt werden. (2.) Wenn das Beachten dynamischer Eigenschaften jedoch eine notwendige Voraussetzung darstellt, sollte nur diejenige Wahlaufgabe mit prämotorischer Aktivation einhergehen, die auf der Stimulus-Dauer basiert, da nur die Dauer eines Stimulus eine intrinsisch dynamische Eigenschaft ist. Die Ergebnisse bestätigten eindeutig die zweite Hypothese. Wir gehen daher davon aus, dass das Beachten, nicht aber das bloße Wahrnehmen dynamischer Eigenschaften ausreicht, um den lateralen prämotorischen Kortex des Menschen während der Verarbeitung abstrakter Stimuli zu aktivieren.

Abstract

Experimental evidence suggests that the human lateral premotor cortex is involved in the processing of both pragmatic and dynamic properties of our environment. In contrast to pragmatic properties inherent in everyday artifacts, dynamic stimulus properties describe even abstract stimuli and refer to their temporal duration or temporal order. However, it is an open question whether attention to dynamic properties is indeed a necessary prerequisite for premotor activation during processing of abstract stimulus sequences. Alternatively, mere exposure to such properties could suffice. The present study used functional Magnetic Resonance Imaging to address this question. We presented sequences of abstract stimuli and instructed participants to perform three different forced-choice tasks on these stimuli, either on the basis of their duration, object-related, or spatial properties. Stimulus sequences followed either local transition rules or were random. (1) If attention to dynamic properties is not a necessary prerequisite for premotor involvement in the processing of abstract stimulus sequences, but mere exposure to them suffices, we expected performance in the forced-choice tasks to elicit premotor activation during the presentation of ordered sequences but not during the presentation of random sequences. (2) If, alternatively, it is a necessary prerequisite, we expected only the forced-choice task based on stimulus duration to engage premotor areas, because only duration is an intrinsically dynamic property. Data clearly confirmed the second hypothesis. We therefore conclude that attention, but not mere exposure, to dynamic properties suffices to engage human lateral premotor cortex in abstract stimulus processing.

Key words

Premotor cortex - abstract stimulus sequences - dynamic properties - rhythm - fMRI

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