Die Allgegenwärtigkeit Sozialer Aufmerksamkeit – eine Detaillierte Erforschung Zugrundeliegender Mechanismen

This dissertation highlights various aspects of basic social attention by choosing versatile approaches to disentangle the precise mechanisms underlying the preference to focus on other human beings. The progressive examination of different social processes contrasted with aspects of previously adopted principles of general attention. Recent research investigating eye movements during free exploration revealed a clear and robust social bias, especially for the faces of depicted human beings in a naturalistic scene. However, free viewing implies a combination of mechanisms, namely automatic attention (bottom-up), goal-driven allocation (top-down), or contextual cues and inquires consideration of overt (open exploration using the eyes) as well as covert orienting (peripheral attention without eye movement). Within the scope of this dissertation, all of these aspects have been disentangled in three studies to provide a thorough investigation of different influences on social attention mechanisms. In the first study (section 2.1), we implemented top-down manipulations targeting non-social features in a social scene to test competing resources. Interestingly, attention towards social aspects prevailed, even though this was detrimental to completing the requirements. Furthermore, the tendency of this bias was evident for overall fixation patterns, as well as fixations occurring directly after stimulus onset, suggesting sustained as well as early preferential processing of social features. Although the introduction of tasks generally changes gaze patterns, our results imply only subtle variance when stimuli are social. Concluding, this experiment indicates that attention towards social aspects remains preferential even in light of top-down demands. The second study (section 2.2) comprised of two separate experiments, one in which we investigated reflexive covert attention and another in which we tested reflexive as well as sustained overt attention for images in which a human being was unilaterally located on either the left or right half of the scene. The first experiment consisted of a modified dot-probe paradigm, in which peripheral probes were presented either congruently on the side of the social aspect, or incongruently on the non-social side. This was based on the assumption that social features would act similar to cues in traditional spatial cueing paradigms, thereby facilitating reaction times for probes presented on the social half as opposed to the non-social half. Indeed, results reflected such congruency effect. The second experiment investigated these reflexive mechanisms by monitoring eye movements and specifying the location of saccades and fixations for short as well as long presentation times. Again, we found the majority of initial saccades to be congruently directed to the social side of the stimulus. Furthermore, we replicated findings for sustained attention processes with highest fixation densities for the head region of the displayed human being. The third study (section 2.3), tackled the other mechanism proposed in the attention dichotomy, the bottom-up influence. Specifically, we reduced the available contextual information of a scene by using a gaze-contingent display, in which only the currently fixated regions would be visible to the viewer, while the remaining image would remain masked. Thereby, participants had to voluntarily change their gaze in order to explore the stimulus. First, results revealed a replication of a social bias in free-viewing displays. Second, the preference to select social features was also evident in gaze-contingent displays. Third, we find higher recurrent gaze patterns for social images compared to non-social ones for both viewing modalities. Taken together, these findings imply a top-down driven preference for social features largely independent of contextual information. Importantly, for all experiments, we took saliency predictions of different computational algorithms into consideration to ensure that the observed social bias was not a result of high physical saliency within these areas. For our second experiment, we even reduced the stimulus set to those images, which yielded lower mean and peak saliency for the side of the stimulus containing the social information, while considering algorithms based on low-level features, as well as pre-trained high-level features incorporated in deep learning algorithms. Our experiments offer new insights into single attentional mechanisms with regard to static social naturalistic scenes and enable a further understanding of basic social processing, contrasting from that of non-social attention. The replicability and consistency of our findings across experiments speaks for a robust effect, attributing social attention an exceptional role within the general attention construct, not only behaviorally, but potentially also on a neuronal level and further allowing implications for clinical populations with impaired social functioning.Diese Dissertation beschäftigt sich mit verschiedenen Aspekten grundlegender sozialer Aufmerksamkeitsprozesse. Insbesondere werden durch vielseitige Herangehensweisen einzelne Mechanismen untersucht, die der bevorzugten Betrachtung von Menschen zugrunde liegen. Die progressive Untersuchung unterschiedlicher sozialer Vorgänge widerspricht einiger zuvor angenommener Grundlagen allgemeiner Aufmerksamkeitsprozesse. So zeigen beispielsweise Probanden bei freier Betrachtung naturalistischer Bilder eine klare Präferenz für abgebildete Menschen, v.a. deren Gesichter. Allerdings beinhaltet die freie Betrachtung eine Kombination aus mehreren Vorgängen, wie automatische (engl. bottom-up) und zielorientierte, willentliche Aufmerksamkeitslenkung (engl. top-down), als auch den Einfluss von Kontextzusammenhängen. Dies bedingt weiter die Berücksichtigung offener (engl. overt; Exploration mittels Augenbewegungen), als auch verdeckter Aufmerksamkeit (engl. covert; periphere Erkundung ohne Augenbewegungen). Im Rahmen der Dissertation werden alle genannten Aspekte anhand von drei Studien behandelt, wodurch eine sorgfältige Untersuchung verschiedener Einflüsse sozialer Aufmerksamkeitsprozesse erfolgt. In der ersten Studie (Abschnitt 2.1) wurden zielgerichtete Manipulationen in Form von Aufgabenstellungen vorgenommen, welche die Aufmerksamkeit innerhalb einer sozialen Szene spezifisch auf nicht-soziale Reize lenken sollten, um kompetitive Ressourcen von sozialer und zielgerichteter Aufmerksamkeit zu untersuchen. Interessanterweise überwog die Tendenz, soziale Aspekte zu betrachten, obwohl dies nachteilig für das Lösen der Aufgaben war. Diese Neigung erwies sich für die allgemeine Fixationsverteilung als auch für Fixationen, die unmittelbar nach Erscheinen der Stimuli auftraten. Dieser Befund impliziert, dass soziale Reize sowohl bei dauerhaften als auch frühen Aufmerksamkeitsprozessen bevorzugt werden. Obwohl es einen allgemeinen Konsens gibt, dass eine Implementierung von Aufgaben zu verändertem Blickverhalten führt, deuten unsere Ergebnisse lediglich auf subtile Abweichungen hin, wenn die Stimuli sozialer Natur sind. Abschließend indiziert dieses Experiment, dass auch mit steigender Bedeutung anderer top-down Modulationen bevorzugt soziale Aspekte betrachtet werden. Die zweite Studie (Abschnitt 2.2) bestand aus zwei separaten Experimenten, welche verdeckte und offene Aufmerksamkeit auf soziale Reize untersuchten. Hierfür wurden in beiden Studien dieselben Bilder verwendet, in denen ein Mensch unilateral, entweder auf der rechten oder linken Hälfte abgebildet war. Das erste Experiment bestand aus einer modifizierten Variante des Dot-Probe Paradigmas, bei dem periphere Zielreize entweder kongruent auf der Seite des sozialen Stimulus erschienen, oder inkongruent auf der nicht sozialen Seite präsentiert wurden. Diese Zuteilung basierte auf der Annahme, dass soziale Merkmale auf ähnliche Weise fungieren wie Hinweisreize in traditionellen Spatial-Cueing-Paradigmen, indem sie Reaktionszeiten auf Zielobjekte, die auf der sozialen Seite präsentiert werden, beschleunigen. Tatsächlich wiesen unsere Ergebnisse einen solchen Kongruenzeffekt auf. Das zweite Experiment überprüfte die reflexiven Vorgänge durch die Messung von Augenbewegungen mittels Spezifizierung der Sakkadenrichtung und Fixationsdichte für kurze als auch lange Präsentationszeiten. Wiederum stellte sich heraus, dass die Mehrzahl der initialen Sakkaden kongruent zum sozialen Reiz gerichtet waren. Darüber hinaus wurden die Ergebnisse für kontinuierliche Aufmerksamkeitsprozesse durch eine erhöhte Fixationsdichte auf Kopfregionen der abgebildeten Menschen repliziert. Die dritte Studie (Abschnitt 2.3) behandelte den umgekehrten Mechanismus der Aufmerksamkeitsdichotomie, nämlich den bottom-up Einfluss. Durch die Verwendung eines blickkongruenten Paradigmas, konnte der kontextuelle Informationsgehalt der Szenen so reduziert werden, dass nur noch der aktuell betrachtete Bereich sichtbar war, während der Rest des Bildes maskiert blieb. Somit mussten die Teilnehmer willentlich ihren Blick verändern, um die Szene zu erkunden. Erstens zeigten die Ergebnisse eine Replikation des sozialen Bias bei freier Betrachtung. Zweitens scheint die Präferenz, soziale Aspekte zu selektieren, in der blickkongruenten Darstellung bestehen zu bleiben. Drittens zeigte sich ein erhöhtes wiederkehrendes Blickmuster bei sozialen im Vergleich zu nicht sozialen Bildern für beide Betrachtungsmodalitäten. Zusammenfassend implizieren diese Ergebnisse eine zielgerichtete Präferenz für soziale Reize, welche größtenteils kontextunabhängig ist. Hervorzuheben ist auch, dass bei allen Experimenten Salienzprädiktoren verschiedener Algorithmen in Betracht gezogen wurden, um sicher zu stellen, dass die Tendenz soziale Reize zu bevorzugen nicht alleine durch hohe physikalische Salienz in diesen Bereichen bedingt wurde. Insbesondere für die zweite Studie (Abschnitt 2.2) wurden Algorithmen verwendet, die sowohl untergeordnete Merkmale als Prädiktoren integrierten als auch Deep Learning Algorithmen, welche vortrainierte, übergeordnete Merkmale definieren, um Vorhersagen zu treffen. So wurde das verwendete Stimulusmaterial reduziert, so dass nur Bilder mit niedriger mittlerer als auch maximaler Salienz auf der nicht-sozialen Seite analysiert wurden. Diese Experimente geben Aufschluss auf einzelne Aufmerksamkeitsprozesse bei der Betrachtung von statischen, sozialen, naturalistischen Szenen und ermöglichen ein tiefergehendes Verständnis für grundlegende soziale Verarbeitung, welche sich von nicht-sozialer Aufmerksamkeit abhebt. Die Replizierbarkeit und Konsistenz der Experimente implizieren einen robusten Effekt und suggerieren eine gesonderte Rolle der sozialen Aufmerksamkeit innerhalb des allgemeinen Aufmerksamkeitskonstrukts. Dies basiert nicht nur auf Verhaltensparametern, sondern potentiell auch auf neuronaler Ebene und enthält darüber hinaus auch Implikationen für klinische Populationen mit beeinträchtigten sozialen Funktionen