TY  - THES
A1  - Kuhnke, Philipp
T1  - The neural basis of conceptual knowledge retrieval
T1  - Die neuronale Basis der Konzeptverarbeitung
BT  - insights from fMRI & TMS in the healthy human brain
BT  - Einblicke durch fMRT & TMS im gesunden menschlichen Gehirn
N2  - Conceptual knowledge about objects, people and events in the world is central to human cognition, underlying core cognitive abilities such as object recognition and use, and word comprehension. Previous research indicates that concepts consist of perceptual and motor features represented in modality-specific perceptual-motor brain regions. In addition, cross-modal convergence zones integrate modality-specific features into more abstract conceptual representations. 
	However, several questions remain open: First, to what extent does the retrieval of perceptual-motor features depend on the concurrent task? Second, how do modality-specific and cross-modal regions interact during conceptual knowledge retrieval? Third, which brain regions are causally relevant for conceptually-guided behavior? This thesis addresses these three key issues using functional magnetic resonance imaging (fMRI) and transcranial magnetic stimulation (TMS) in the healthy human brain. 
	Study 1 - an fMRI activation study - tested to what extent the retrieval of sound and action features of concepts, and the resulting engagement of auditory and somatomotor brain regions depend on the concurrent task. 40 healthy human participants performed three different tasks - lexical decision, sound judgment, and action judgment - on words with a high or low association to sounds and actions. We found that modality-specific regions selectively respond to task-relevant features: Auditory regions selectively responded to sound features during sound judgments, and somatomotor regions selectively responded to action features during action judgments. Unexpectedly, several regions (e.g. the left posterior parietal cortex; PPC) exhibited a task-dependent response to both sound and action features. We propose these regions to be "multimodal", and not "amodal", convergence zones which retain modality-specific information.
	Study 2 - an fMRI connectivity study - investigated the functional interaction between modality-specific and multimodal areas during conceptual knowledge retrieval. Using the above fMRI data, we asked (1) whether modality-specific and multimodal regions are functionally coupled during sound and action feature retrieval, (2) whether their coupling depends on the task, (3) whether information flows bottom-up, top-down, or bidirectionally, and (4) whether their coupling is behaviorally relevant. We found that functional coupling between multimodal and modality-specific areas is task-dependent, bidirectional, and relevant for conceptually-guided behavior. Left PPC acted as a connectivity "switchboard" that flexibly adapted its coupling to task-relevant modality-specific nodes. 
	Hence, neuroimaging studies 1 and 2 suggested a key role of left PPC as a multimodal convergence zone for conceptual knowledge. However, as neuroimaging is correlational, it remained unknown whether left PPC plays a causal role as a multimodal conceptual hub. Therefore, study 3 - a TMS study - tested the causal relevance of left PPC for sound and action feature retrieval. We found that TMS over left PPC selectively impaired action judgments on low sound-low action words, as compared to sham stimulation. Computational simulations of the TMS-induced electrical field revealed that stronger stimulation of left PPC was associated with worse performance on action, but not sound, judgments. These results indicate that left PPC causally supports conceptual processing when action knowledge is task-relevant and cannot be compensated by sound knowledge. Our findings suggest that left PPC is specialized for action knowledge, challenging the view of left PPC as a multimodal conceptual hub.
	Overall, our studies support "hybrid theories" which posit that conceptual processing involves both modality-specific perceptual-motor regions and cross-modal convergence zones. In our new model of the conceptual system, we propose conceptual processing to rely on a representational hierarchy from modality-specific to multimodal up to amodal brain regions. Crucially, this hierarchical system is flexible, with different regions and connections being engaged in a task-dependent fashion. Our model not only reconciles the seemingly opposing grounded cognition and amodal theories, it also incorporates task dependency of conceptually-related brain activity and connectivity, thereby resolving several current issues on the neural basis of conceptual knowledge retrieval.
N2  - Konzeptuelles Wissen über Objekte, Menschen und Ereignisse in der Welt ist zentral für die menschliche Kognition. So unterliegt es kognitiven Fähigkeiten wie der Objekterkennung und 
-benutzung und dem Wortverständnis. Die bisherige Forschung legt nahe, dass Konzepte aus perzeptuellen und motorischen Merkmalen bestehen, die in modalitätsspezifischen perzeptuell-motorischen Hirnregionen repräsentiert sind. Darüber hinaus integrieren crossmodale Konvergenzzonen modalitätsspezifische Merkmale in abstraktere konzeptuelle Repräsentationen. 
	Mehrere Fragen bleiben jedoch offen. Erstens: Inwiefern hängt die Aktivierung perzeptuell-motorischer Areale von der Aufgabe ab? Zweitens: Wie interagieren modalitätsspezifische und crossmodale Areale miteinander? Drittens: Welche Hirnregionen sind kausal relevant für konzeptgeleitetes Verhalten? Diese Dissertation adressiert diese Kernfragen mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) und transkranieller Magnetstimulation (TMS) im gesunden menschlichen Gehirn.
	Studie 1—eine fMRT Aktivierungsstudie—prüfte, inwiefern die Aktivierung von Geräusch– und Handlungsmerkmalen von der Aufgabe abhängt. Vierzig gesunde Probanden führten drei verschiedene Aufgaben—lexikalische Entscheidungen, Geräuschentscheidungen, Handlungsentscheidungen—bei Wörtern mit einer hohen oder niedrigen Assoziation zu Geräuschen und Handlungen aus. Die Ergebnisse zeigten, dass modalitätsspezifische Regionen selektiv für aufgabenrelevante Merkmale aktiv wurden: Auditorische Regionen aktivierten selektiv für Geräuschmerkmale während Geräuschentscheidungen. Somatomotorische Areale hingehen aktivierten selektiv für Handlungsmerkmale während Handlungsentscheidungen. Überraschenderweise zeigten mehrere Regionen (z.B. der linke posteriore Parietalkortex; PPC) aufgabenabhängige Aktivität für Geräusch- und Handlungsmerkmale. Wir schlagen vor, dass die Regionen „multimodale“ (und nicht „amodale“) Konvergenzzonen sind, die modalitätsspezifische Informationen behalten.
	Studie 2—eine fMRT Konnektivitätsstudie—untersuchte die funktionale Interaktion zwischen modalitätsspezifischen und multimodalen Arealen während der Konzeptverarbeitung. Mit denselben fMRT-Daten fragten wir, (1) ob modalitätsspezifische und multimodale Areale während der Verarbeitung von Geräusch- und Handlungsmerkmalen zusammenarbeiten, (2) ob deren Interaktion von der Aufgabe abhängt, (3) in welche Richtung die Information fließt und (4) ob die Interaktion das Verhalten der Probanden bestimmt. Wir fanden heraus, dass die funktionale Interaktion zwischen modalitätsspezifischen und multimodalen Arealen aufgabenabhängig, bidirektional und relevant für das Verhalten ist. Der linke PPC agierte als „Schaltstelle“, die flexibel ihre Konnektivität zu aufgabenrelevanten modalitätsspezifischen Knoten adaptierte.
	Studien 1 und 2 legen also eine zentrale Rolle des linken PPC als multimodale Konvergenzzone für konzeptuelles Wissen nahe. Da bildgebende Verfahren jedoch korrelativ sind, bleibt unklar, ob der linke LPP tatsächlich eine kausale Rolle als multimodales konzeptuelles Areal spielt. Studie 3—eine TMS Studie—testete daher die kausale Relevanz des linken PPC für Geräusch- und Handlungswissen. Die Ergebnisse zeigten, dass TMS über dem linken PPC (im Vergleich zu Placebo-Stimulation) selektiv Handlungsentscheidungen störte. Computersimulationen des TMS-induzierten elektrischen Feldes zeigten zudem, dass stärkere Stimulation des linken PPC mit schlechterer Verhaltensleistung bei Handlungsentscheidungen, aber nicht bei Geräuschentscheidungen, assoziiert war. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der linke PPC auf Handlungswissen spezialisiert ist, was die Sicht des PPC als multimodales konzeptuelles Areal herausfordert.
	Insgesamt unterstützen unsere Studien sogenannte Hybridtheorien, die vorschlagen, dass konzeptuelle Verarbeitung sowohl modalitätsspezifische als auch crossmodale Hirnregionen involviert. Unser neues Modell des konzeptuellen Systems postuliert, dass konzeptuelle Verarbeitung auf einer repräsentationalen Hierarchie von modalitätsspezifischen zu multimodalen bis hin zu amodalen Regionen basiert. Dieses hierarchische System ist flexibel, sodass verschiedene Regionen und Verbindungen in aufgabenabhängiger Weise aktiviert werden. Unser Modell bringt somit nicht nur die scheinbar widersprüchlichen grounded cognition und amodalen Theorien in Einklang, sondern es berücksichtigt auch die Aufgabenabhängigkeit von konzeptueller Hirnaktivität und -konnektivität und klärt so einige aktuelle Kernfragen zur neuronalen Basis der Konzeptverarbeitung.
KW  - neuroscience
KW  - cognitive science
KW  - cognition
KW  - semantics
KW  - concepts
KW  - fMRI
KW  - TMS
KW  - neuroimaging
KW  - brain stimulation
KW  - language
KW  - Kognition
KW  - Kognitionswissenschaft
KW  - Konzept
KW  - Gedächtnis
KW  - Semantik
KW  - Sprache
KW  - Bildgebung
KW  - Hirnstimulation
KW  - Neurostimulation
KW  - funktionelle Magnetresonanztomografie
KW  - fMRT
KW  - transkranielle Magnetstimulation
KW  - TMS
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-514414
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wittenberg, Eva
T1  - With Light Verb Constructions from Syntax to Concepts
T1  - Mit Funktionsverbgefügen von der Syntax zur konzeptuellen Struktur
N2  - This dissertation uses a common grammatical phenomenon, light verb constructions (LVCs) in English and German, to investigate how syntax-semantics mapping defaults influence the relationships between language processing, representation and conceptualization. LVCs are analyzed as a phenomenon of mismatch in the argument structure. The processing implication of this mismatch are experimentally investigated, using ERPs and a dual task. Data from these experiments point to an increase in working memory. Representational questions are investigated using structural priming. Data from this study suggest that while the syntax of LVCs is not different from other structures’, the semantics and mapping are represented differently. This hypothesis is tested with a new categorization paradigm, which reveals that the conceptual structure that LVC evoke differ in interesting, and predictable, ways from non-mismatching structures’.
N2  - Diese Dissertation untersucht mittels psycho- und neurolinguistischer Experimente, wie deutsche und englische Funktionsverbgefüge (’light verb constructions’) mental repräsentiert und verarbeitet werden.
Funktionsverbgefüge sind Konstruktionen wie einen Kuss geben, in denen die Semantik überwiegend durch die Nominalisierung Kuss geliefert wird, während das Funktionsverb geben lediglich den syntaktischen Rahmen und grammatische Marker, aber nur wenige Bedeutungsaspekte beiträgt.
T3  - Potsdam Cognitive Science Series - 7 
KW  - light verb constructions
KW  - syntax
KW  - semantics
KW  - event-related potential
KW  - priming
KW  - Syntax
KW  - Semantik
KW  - Sprachverarbeitung
KW  - Funktionsverbgefüge
KW  - Priming
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-82361
SN  - 978-3-86956-329-9
SN  - 2190-4545
SN  - 2190-4553
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hohenstein, Sven
T1  - Eye movements and processing of semantic information in the parafovea during reading
T1  - Blickbewegungen und die Verarbeitung semantischer Informationen in der Parafovea beim Lesen
N2  - When we read a text, we obtain information at different levels of representation from abstract symbols. A reader’s ultimate aim is the extraction of the meaning of the words and the text. The reserach of eye movements in reading covers a broad range of psychological systems, ranging from low-level perceptual and motor processes to high-level cognition. Reading of skilled readers proceeds highly automatic, but is a complex phenomenon of interacting subprocesses at the same time. The study of eye movements during reading offers the possibility to investigate cognition via behavioral measures during the excercise of an everyday task. The process of reading is not limited to the directly fixated (or foveal) word but also extends to surrounding (or parafoveal) words, particularly the word to the right of the gaze position. This process may be unconscious, but parafoveal information is necessary for efficient reading. There is an ongoing debate on whether processing of the upcoming word encompasses word meaning (or semantics) or only superficial features. To increase the knowledge about how the meaning of one word helps processing another word, seven experiments were conducted. In these studies, words were exachanged during reading. The degree of relatedness between the word to the right of the currently fixated one and the word subsequently fixated was experimentally manipulated. Furthermore, the time course of the parafoveal extraction of meaning was investigated with two different approaches, an experimental one and a statistical one. As a major finding, fixation times were consistently lower if a semantically related word was presented compared to the presence of an unrelated word. Introducing an experimental technique that allows controlling the duration for which words are available, the time course of processing and integrating meaning was evaluated. Results indicated both facilitation and inhibition due to relatedness between the meanings of words. In a more natural reading situation, the effectiveness of the processing of parafoveal words was sometimes time-dependent and substantially increased with shorter distances between the gaze position and the word. Findings are discussed with respect to theories of eye-movement control. In summary, the results are more compatible with models of distributed word processing. The discussions moreover extend to language differences and technical issues of reading research.
N2  - Wenn wir einen Text lesen, erfassen wir Informationen auf verschiedenen Repräsentationsebenen anhand abstrakter Symbole. Das oberste Ziel des Lesers ist das Erfassen der Bedeutung der Worte und des Textes. Die Erforschung der Blickbewegungen beim Lesen umfasst verschiedene Verarbeitungsebenen, die von Warhnehmung über motorische Prozesse bis hin zu Kognition auf übergeordneter Ebene reichen. Das Lesen geübter Leser verläuft zum großen Teil automatisch, ist aber gleichzeitig ein komplexes Phänomen interagierender Teilprozesse. Die Untersuchung von Blickbewegungen beim Lesen eröffnet die Möglichkeit, kognitive Prozesse bei der Ausübung einer alltäglichen Aufgabe anhand von Verhaltensmaßen zu untersuchen. Der Leseprozess ist nicht beschränkt auf das direkt fixierte (oder foveale) Wort, sondern umfasst auch umgebende (oder parafoveale) Wörter, insbesondere das Wort rechts der Blickposition. Obgleich dies nicht notwendigerweise bewusst geschieht, ist die parafoveale Information dennoch wichtig für effizientes Lesen. Es wird darüber diskutiert, ob die Verarbeitung des nächsten Wortes die Wortbedeutung (Semantik) oder nur oberflächliche Eigenschaften umfasst. Um ein besseres Verständnis zu erhalten, ob die Bedeutung eines Wortes bei der Verarbeitung eines anderen Wortes hilft, wurden sieben Experimente durchgeführt. In diesen Studien wurde ein Wort im Satz während des Lesens ausgetauscht. Der inhaltliche Zusammenhang zwischen einer parafoveal präsentierten Vorschau und dem anschließend fixierten Zielwort wurde experimentell manipuliert. Außerdem wurde der zeitliche Verlauf der Bedeutungserfassung aus parafovealen Wörtern mit zwei Ansätzen untersucht, einem experimentellen und einem statistischen. Als primärer Befund zeigte sich, dass die Fixationszeiten durchweg kürzer waren, wenn ein semantisch verwandtes Wort als Vorschau präsentiert wurde, verglichen mit einem Wort ohne Verwandtschaft. Mit der in dieser Arbeit verwendeten experimentellen Vorgehensweise konnte zudem der zeitliche Verlauf des Verarbeitens und Integrierens von Bedeutung ermittelt wurde. Dabei ergaben sich kürzere Fixationszeiten auf dem Zielwort bei ähnlichen Wortbedeutungen und längere Fixationszeiten bei unterschiedlichen Wortbedeutungen. Die Ergebnisse zeigten sowohl leichtere als auch schwerere Verarbeitung in Folge der Ähnlichkeit von Wortbedeutungen. In einer natürlicheren Lesesituation war die Wirksamkeit der Verarbeitung nachfolgender Wörter teilweise abhängig von der Dauer der Vorschau, und sie war deutlich größer bei kürzerer räumlicher Distanz zwischen der Blickposition und der Vorschau. Die Befunde werden mit Blick auf Theorien der Blickbewegunskontrolle diskutiert. Die Ergebnisse sind stärker mit Modellen verteilter Wortverarbeitung vereinbar. Die Diskussion erstreckt sich außerdem auf Sprachunterschiede und technische Aspekte der Leseforschung.
KW  - Blickbewegungen
KW  - Lesen
KW  - parafoveale Verarbeitung
KW  - Semantik
KW  - eye movements
KW  - reading
KW  - parafoveal processing
KW  - semantics
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70363
ER  -