Gibt es ein neurophysiologisches Korrelat handlungsleitender Effektantizipationen?

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1 Gibt es ein neurophysiologisches Korrelat handlungsleitender Effektantizipationen? TeaP 2011 Roland Pfister, Tobias Melcher, Andrea Kiesel, & Oliver Gruber Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 1

2 Gibt es ein neurophysiologisches Korrelat handlungsleitender Effektantizipationen? TeaP 2011 Roland Pfister, Tobias Melcher, Andrea Kiesel, & Oliver Gruber Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 2

3 Was hätten wir gerne? Ein Design für event-related fmri,...das in manchen Durchgängen messbare Effektantizipationen enthält, in anderen jedoch nicht. Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 3

4 Wie misst man Antizipationen? R-E-Kompatibilität Auch kontext-spezifisch (trial-by-trial)! Kunde, 2001; Pfister, Kiesel, & Melcher, 2010 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 4

5 Antizipationen ein- und ausschalten Endogene vs. exogene Handlungen! vs. / Pfister, Kiesel, & Melcher, 2010; vgl. Ansorge, 2002 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 5

6 Design & Verhaltensdaten 500 RT ± 95% Within-Subjects-KI Endogen Free Choice Exogen Forced Choice Inkompatibel Incompatible Neutral Compatible Kompatibel Reaktions-Effekt-Beziehung 1000 ms Cue 200 ms Target 500 ms Effekt kompatibel neutral inkompatibel Free Choice (Endogen) Forced Choice (Exogen) kompatibel neutral inkompatibel 33% 66% N = 18 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 6

7 fmrt-analyse 1. Schritt: Vergleich von endogenen (Antizipationen) und exogenen Handlungen (keine Antizipationen) e.g. Müller et al., 2007; Krieghoff et al., 2009 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 7

8 fmrt-analyse 2. Regression mit individuellen R-E-Kompatibilitäts- Effekten als Maß für Stärke der Antizipationen 30 ms 10 ms 0 ms Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 8

9 1. Schritt: Endogen vs. Exogen p <.001, unkorrigiert, k = 20 Endogen > Exogen Exogen > Endogen Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 9

10 Schritt 2: Regressionsanalyse p <.005, unkorrigiert, k = 20 (k = 15 für linken Gyrus parahippocampalis) Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 10

11 Inferiorer Parietallappen [...] the inferior parietal lobe was 15 percent wider than normal. Einstein's brain had more glial cells relative to neurons in all areas studied, but only in the left inferior parietal area was the difference statistically significant. Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 11

12 Interpretation Ideomotorische Apraxie Liepmann (1905), Daprati et al. (2010) Direkte Hirnstimulation (Desmurget et al., 2009): Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 12

13 Zusammenfassung Der inferiore Parietalkortex (BA 40) ist eine zentrale Struktur für Handlungssteuerung über Effektantizipationen. Nächste Herausforderung: Die Interaktion von parietalen und frontalen Regionen in der Handlungskontrolle. Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 13

14 Zusammenfassung Der inferiore Parietalkortex (BA 40) ist eine zentrale Struktur für Handlungssteuerung über Effektantizipationen. Nächste Herausforderung: Die Interaktion von parietalen und frontalen Regionen in der Handlungskontrolle. Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 14

15 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 15

16 Anhang fmri I: Voodoo, Interpretation fmri II: Additional analyses Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 16

17 fmrt I Kombinationsplot: Endo vs. Exo und Regressionsanalyse Handeffekte Voodoo-Korrelationen: Gruppenvergleich Voodoo-Korrelationen: Ausreißer Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 17

18 Design I Compatible:! 0% 100% Incompatible:! 100% 0% 50% Neutral:! 50% Time 1000 ms 500 / 1000 / 1500 ms 200 ms 500 ms ITI: 500 / 1000 / 1500 ms Compatibilitycue ISI Target [ Free:! vs. O, Forced: vs. ] Reaction Effect Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 18

19 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 mm 3 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 19

20 1. Schritt: Endogen vs. Exogen p <.050, FWE-korrigiert, k = 20 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 20

21 Kombinationsplot Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 21

22 fmrt-analyse 30 ms Antizipierer 10 ms 2. Regression mit individuellen R-E-Kompatibilitäts- Effekten als Maß für Stärke der Antizipationen Nicht- Antizipierer RT inko/endo RT komp/endo 0 ms Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 22

23 Noch mehr Korrelationen Region BA Hemisphäre k x y z t z SFG 6 L MFG 8 L IPG 40 L Parahippoc. 36 L Parahippoc. 36 R TPJ / STG 22 R Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 23

24 Handspezifität Region BA Hemisphäre k x y z t z r links r rechts SFG 6 L MFG 8 L IPG 40 L Parahippoc. 36 L Parahippoc. 36 R TPJ / STG 22 R Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 24

25 Schwarze Magie? Validierung 1: Gruppenvergleich Participant Euclidean Distance Between-Groups Linkage Ward s Method (cluster fustion) Distance Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 25

26 Korrelation: Gruppen p <.005, k = 20 (k = 10 für frontale Regionen) Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 26

27 Schwarze Magie? Validierung 2: Ausreißerkorrektur für den linken PPC (BA 40; univariat und bivariat) Beta R 2 = 0.38 Mit Ausreißern: r = Compatibility Effect Ohne Ausreißer: r = 0.57 Vergleich: z = 0.17, p =.566 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 27

28 fmrt II Effektantizipationen in neutralen Trials? Interaktionskontrast: Neutral/Kompatibel R-E-Kompatibilität: Endogen/inkomp vs. endogen/komp Korrelation: R-E-Kompatibilität Effektstärke Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 28

29 Effect anticipation in neutral trials? Interaktionskontrast (p <.005, k = 0): (Endo komp vs. Exo komp ) vs. (Endo neut vs. Exo neut ) Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 29

30 Random Effects? Interaction contrast (p <.001, k = 10): (Free neutral vs. Forced neutral ) vs. (Free comp vs. Forced comp ) Cerebellum Thalamus x = -21 y = -49 y = -25 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 30

31 R-E-Kompatibilität Kontrast: Endogen/inkomp vs. endogen/komp (p <.001, k = 10; explosion at p =.005): Anterior Insula MFG / BA 8 y = 26 z = -14 x = 39 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 31

32 R-E-Kompatibilität Korrelation (p <.005, k = 20): Endogen/inkomp vs. Endogen/komp Lingual gyrus & BA 6 BA s 6 & 7 Lingual gyrus x = -21 z = 61 y = -49 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 32

33 Effektstärke Kontrast linke Taste vs. rechte Taste mit p <.001 (unc.), k = 10 p <.05 (FWE), k = 0 p <. 05 (FWE), k = 10 Roland Pfister - Handlungsleitende Effektantizipationen 33