Are premotor attention shifts a mere by-product of motor programming?

Topfstedt, Christof Elias (2024): Are premotor attention shifts a mere by-product of motor programming?: investigating the role of habitual processes in the attention-action coupling. Dissertation, LMU München: Fakultät für Psychologie und Pädagogik

Abstract

Influential models of visuo-spatial attention (Rizzolatti et al., 1987; Rizzolatti et al., 1994; Schneider, 1995) postulate that the programming of goal-directed motor actions is inevitably accompanied by a spatially congruent shift of attention toward the target of the upcoming movement (premotor shift of attention). This presumed obligatory attentional selection of motor targets has been attributed to motor programming itself, either as a by-product of motor programming (Rizzolatti et al., 1987; Rizzolatti et al., 1994) or as a prerequisite for motor programming to enable the extraction of the target's spatial information (Allport, 1987; Neumann, 1987; Schneider, 1995). Although the linkage of spatial attention and motor programming is well established in different types of goal-directed motor actions, there is mixed evidence regarding the proposed obligatory nature of the attention-action coupling. This raises the possibility that the premotor attention shift phenomenon is mediated by mechanisms unrelated to motor programming. In this dissertation, two experimental studies are presented that both investigated whether attentional selection of the target of an upcoming motor action can also be attributed to a habitual expectation that motor target locations contain visual information of high behavioral relevance. To this end, participants in both studies performed a psychophysical dual-task in which they had to identify a task-relevant visual stimulus (an attention probe) while concurrently preparing a pointing movement (first study) or saccadic eye movement (second study) toward a motor target. In a training phase, the position of the attention probe was manipulated so that participants learned to expect either spatial congruence or incongruence between the attention probe and the motor target. In a subsequent test phase with randomized attention probe position, possible training effects on attention allocation were assessed. Overall, both studies yielded similar results. Spatial attention allocation was markedly biased toward the expected position of the attention probe, regardless of whether this position matched the motor target or not. The observation that attentional resources can be shifted to a position other than the target of an upcoming motor action indicates that the link between spatial attention and motor programming is more flexible than generally assumed. It further suggests a crucial role of habitual top-down modulations of spatial attention in the generation of premotor attention shifts.

Abstract

Einflussreiche Modelle der visuell-räumlichen Aufmerksamkeit (Rizzolatti et al., 1987; Rizzolatti et al., 1994; Schneider, 1995) postulieren, dass die Programmierung zielgerichteter motorischer Handlungen zwangsläufig mit einer räumlich kongruenten Verlagerung der Aufmerksamkeit auf das Ziel der bevorstehenden Bewegung einhergeht (prämotorische Aufmerksamkeitsverschiebung). Diese angenommene obligatorische Aufmerksamkeitsselektion motorischer Ziele wurde der motorischen Programmierung selbst zugeschrieben, entweder als Nebenprodukt der motorischen Programmierung (Rizzolatti et al., 1987; Rizzolatti et al., 1994) oder als Voraussetzung der motorischen Programmierung, um die räumlichen Informationen des Ziels extrahieren zu können (Allport, 1987; Neumann, 1987; Schneider, 1995). Obwohl die Verknüpfung von räumlicher Aufmerksamkeit und motorischer Programmierung bei verschiedenen Arten zielgerichteter motorischer Handlungen gut belegt ist, ist die Evidenz bezüglich der angenommenen obligatorischen Natur der Aufmerksamkeits-Handlungs-Kopplung uneinheitlich. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, dass das Phänomen der prämotorischen Aufmerksamkeitsverschiebung durch Mechanismen vermittelt wird, die nicht mit der motorischen Programmierung zusammenhängen. In dieser Dissertation werden zwei experimentelle Studien vorgestellt, in denen untersucht wurde, ob die Aufmerksamkeitsselektion des Ziels einer bevorstehenden motorischen Handlung auch auf eine habituelle Erwartung zurückgeführt werden kann, dass motorische Zielorte visuelle Informationen von hoher Verhaltensrelevanz enthalten. Zu diesem Zweck führten die Probanden und Probandinnen beider Studien eine psychophysische Doppelaufgabe durch, bei der sie einen aufgabenrelevanten visuellen Stimulus (einen Aufmerksamkeitsreiz) identifizieren mussten, während sie gleichzeitig eine Zeigebewegung (erste Studie) oder eine sakkadische Augenbewegung (zweite Studie) in Richtung eines motorischen Ziels vorbereiteten. In einer Trainingsphase wurde die Position des Aufmerksamkeitsreizes so manipuliert, dass die Probanden und Probandinnen lernten, entweder eine räumliche Kongruenz oder Inkongruenz zwischen dem Aufmerksamkeitsreiz und dem motorischen Ziel zu erwarten. In einer anschließenden Testphase mit randomisierter Position des Aufmerksamkeitsreizes wurden mögliche Trainingseffekte auf die Aufmerksamkeitsallokation erfasst. Insgesamt lieferten beide Studien ähnliche Ergebnisse. Die räumliche Aufmerksamkeitsallokation war deutlich in Richtung der erwarteten Position des Aufmerksamkeitsreizes verschoben, unabhängig davon, ob diese Position mit dem motorischen Ziel übereinstimmte oder nicht. Die Beobachtung, dass Aufmerksamkeitsressourcen auf eine andere Position als das Ziel einer bevorstehenden motorischen Handlung verlagert werden können, deutet darauf hin, dass die Verbindung zwischen räumlicher Aufmerksamkeit und motorischer Programmierung flexibler ist als allgemein angenommen. Sie weist zudem auf eine zentrale Rolle habitueller Top-down-Modulationen der räumlichen Aufmerksamkeit bei der Generierung prämotorischer Aufmerksamkeitsverschiebungen hin.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 100 Philosophie und Psychologie ; 100 Philosophie und Psychologie > 150 Psychologie
• Fakultäten: Fakultät für Psychologie und Pädagogik
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 17. Juni 2024
• 1. Bericht­erstatter:in: Schenk, Thomas