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Erschienen in: Brain Structure and Function 9/2018

24.08.2018 | Original Article

Cross-decoding supramodal information in the human brain

verfasst von: Seth M. Levine, Jens V. Schwarzbach

Erschienen in: Brain Structure and Function | Ausgabe 9/2018

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Abstract

Perceptual decision making is the cognitive process wherein the brain classifies stimuli into abstract categories for more efficient downstream processing. A system that, during categorization, can process information regardless of the information’s original sensory modality (i.e., a supramodal system) would have a substantial advantage over a system with dedicated processes for specific sensory modalities. While many studies have probed decision processes through the lens of one sensory modality, it remains unclear whether there are such supramodal brain areas that can flexibly process task-relevant information regardless of the original “format” of the information. To investigate supramodality, one must ensure that supramodal information exists somewhere within the functional architecture by rendering information from multiple sensory systems necessary but insufficient for categorization. To this aim, we tasked participants with categorizing auditory and tactile frequency-modulated sweeps according to learned, supramodal categories in a delayed match-to-category paradigm while we measured their blood-oxygen-level dependent signal with functional MRI. To detect supramodal information, we implemented a set of cross-modality pattern classification analyses, which demonstrated that the left caudate nucleus encodes category-level information but not stimulus-specific information (such as spatial directions and stimulus modalities), while the right inferior frontal gyrus, showing the opposite pattern, encodes stimulus-specific information but not category-level information. Given our paradigm, these results reveal abstract representations in the brain that are independent of motor, semantic, and sensory-specific processing, instead reflecting supramodal, categorical information, which points to the caudate nucleus as a locus of cognitive processes involved in complex behavior.
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Literatur
Zurück zum Zitat Goebel R, Van Atteveldt N (2009) Multisensory functional magnetic resonance imaging: a future perspective. Exp Brain Res 198:153–164CrossRef Goebel R, Van Atteveldt N (2009) Multisensory functional magnetic resonance imaging: a future perspective. Exp Brain Res 198:153–164CrossRef
Zurück zum Zitat Hikosaka O, Sakamoto M, Usui S (1989) Functional properties of monkey caudate neurons. II. Visual and auditory responses. J Neurophysiol 61:799–813CrossRef Hikosaka O, Sakamoto M, Usui S (1989) Functional properties of monkey caudate neurons. II. Visual and auditory responses. J Neurophysiol 61:799–813CrossRef
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Zurück zum Zitat Macmillan NA, Creelman CD (2005) Detection theory: a user’s guide, 2nd edn. Psychology, Erlbaum Macmillan NA, Creelman CD (2005) Detection theory: a user’s guide, 2nd edn. Psychology, Erlbaum
Metadaten
Titel
Cross-decoding supramodal information in the human brain
verfasst von
Seth M. Levine
Jens V. Schwarzbach
Publikationsdatum
24.08.2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Brain Structure and Function / Ausgabe 9/2018
Print ISSN: 1863-2653
Elektronische ISSN: 1863-2661
DOI
https://doi.org/10.1007/s00429-018-1740-z

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