Veränderungen der hirnelektrischen Organisation bei visuellen Such- und Diskriminationsprozessen unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades

Summary

EEG activity during visual search processes with different degrees of discrimination difficulty was investigated in 13 male subjects.

In accordance with the paradigm used by Neisser, 17 corresponding lists of rounded or angular letters were displayed. The task was to select the target letter Z from each list. The discrimination of the letter Z out of the lists of angular letters is the more difficult task.

Spectral analysis shows a significant change in α-frequency structure during the more difficult search process. There is a shift of the dominant α-frequency from 11.5 to 10 Hz with a significant increase and concentration of power in the dominant frequency. This concentration of α-power around 10 Hz is more pronounced in the right occipital region than in the left. Concomitantly, there is a significant increase of power in subharmonic ϑ-frequencies. By consecutive principal analysis of spectral data these results were further differentiated and confirmed.

The changes in the α- and ϑ-band during the more difficult search process are the expression of a complex transformation of EEG-frequency structure and patterning which cannot be interpreted by the usual concepts based on the theory of activation. Moreover, they seem to be the neurophysiological correlate of the accomodation (Piaget) of the neurodynamic processes to the altered perceptual conditions and to their effects on the internal matching process.

Zusammenfassung

Zur Analyse der hirnelektrischen Aktivität bei visuellen Suchprozessen unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades und ihres Zusammenhangs mit der Suchleistung und psychologischen Variablen wurden 13 männliche Probanden untersucht.

In Anlehnung an Untersuchungen von Neisser wurden 17 korrespondierende Buchstabenlisten dargeboten, wobei der Zielbuchstabe Z einmal aus runden, zum anderen aus eckigen Buchstaben aufzusuchen war. Die letztgenannte Anordnung stellt dabei höhere Anforderungen an die visuelle Diskriminationsleistung.

Wie die spektralanalytisch gewonnenen EEG-Ergebnisse zeigen, geht der, eine höhere Diskriminationsleistung erfordernde Suchprozeß mit einem signifikanten Strukturwandel der α-Aktivität einher. Dabei verlagert sich die dominante α-Frequenz von 11,5 nach 10 Hz mit signifikantem Leistungsanstieg in diesem Bereich und stärkerer Leistungskonzentration um die dominante Frequenz. Die Zentrierung des mittleren α-Spektrums um 10 Hz ist okzipital rechts ausgeprägter und selektiver als okzipital links. Gleichzeitig ist ein signifikanter Leistungsanstieg im Bereich subharmonischer. ϑ-Frequenzen nachweisbar. Bei der anschließenden Verarbeitung der Spektralparameter mit Hauptkomponentenanalysen ließen sich diese Befunde noch weiter differenzieren und sichern.

Die bei diesem visuellen Suchvorgang unter erschwerten Diskriminationsbedingungen im α- und ϑ-Bereich auftretenden Veränderungen stellen den Ausdruck eines komplexen, die gesamte Frequenzstruktur der hirnelektrischen Wachaktivität erfassenden Transformationsprozesses dar, der sich nicht aktivationstheoretisch interpretieren läßt. Sie sind als neurophysiologisches Korrelat einer Akkommodation (44) des dem Suchvorgang zugeordneten neurodynamischen Verarbeitungsrahmens an die veränderten perzeptuellen Bedingungen und deren Auswirkungen auf die internen Vergleichsprozesse aufzufassen.

Key-Words:

Spectral analysis of EEG waking activity - α- and ϑ-activity - Visual search processes