We would like to thank Jyoti Mishra for useful discussions regarding the paradigm. This research was supported by NIH grants R33DA026109 and R21MH096329 to MSC.

HINWEIS: Dieses Studienprotokoll wurde in Übereinstimmung mit den von der Untersuchungs Review Board an der University of California Los Angeles genehmigt ethische Leitlinien entwickelt. 1. Herstellung von auditiven und visuellen Stimuli <ol><li> Der Einsatz von Software, in der visuelle Bilder erzeugt werden können, erstellen Sie zwei Graustufensinuskurve Gitter, etwa 5,7 Zoll im Durchmesser und von einer beliebigen Frequenz (beispielsweise 1,36 Zyklen / Grad der Sichtwinkel). Die Bilder werden über eine Dauer von 100 ms auf dem Bildschirm. <ol><li> Kippen Sie eines der Gitter etwa 10 visuelle Grad nach rechts von der mittleren, und kippen Sie das andere Gitter die gleiche Menge auf der linken Seite des Gitters. </li><li> Stellen Sie sicher, dass der Grad der Neigung ist ausreichend, um die Teilnehmer zu einer Linksneigung von einem rechten Neigung, ohne sich auf zu raten zu unterscheiden. </li></ol></li><li> Der Einsatz von Software, in der auditiven Töne erzeugt werden können, erstellen Sie zwei reine Töne von 100 ms Dauer. <ol><li> Make einer der Töne einer höheren Tonlage und die andere aus einem unteren Spielfeld. Zum Beispiel kann eine Teilung 750 Hz und die andere 900 Hz betragen. </li><li> Wie bei den visuellen Reizen, sicherzustellen, dass die Töne sind deutlich genug, so dass die Teilnehmer können zwischen ihnen zu unterscheiden, ohne sich auf zu raten. </li></ol></li></ol> 2. Programmierung der Stimuluspräsentation <ol><li> Verwenden von Präsentationssoftware, erstellen Sie die Computercode, der die Präsentation der auditiven und visuellen Stimuli während des Experiments zu kontrollieren wird. <ol><li> Wählen Sie zuerst die Anzahl der Reize präsentiert werden. Vorliegenden mindestens 150 von jedem der visuellen und auditiven Reizen pro Versuchsbedingung, um sicherzustellen, daß es genügend Wiederholungen für eine zuverlässige neurophysiologische Antwort. </li><li> Vorhanden visuelle Reize zentral auf einem grauen Hintergrund, mit dem Teilnehmer sitzen an einem angenehmen Abstand. Präsentieren Sie die auditive Reize über die Lautsprecher auf beiden Seiten des Geröll positioniertn. Hinweis: Für die visuelle Reize empfehlen wir einen grauen Hintergrund, mit RGB-Werte im Mittelpunkt (128.128.128) zwischen reinem Weiß (255,255,255) und reines Schwarz (0,0,0), mit der weißen und schwarzen in Erzeugung der Sinuskurve verwendet Reize. Dies gewährleistet, dass die mittlere Helligkeit des Hintergrundes und Stimulus vergleichbar, und der Kontrast zwischen einem beliebigen Punkt in dem Stimulus und dem Hintergrund konstant ist. </li><li> Für jede der auditiven und visuellen Reizen, unabhängig wählen Sie das Timing für die Reize. Anmerkung: Dies verhindert, dass die Teilnehmer aus Antizipation Stimuli basierend auf zeitlichen Beziehungen zwischen den beiden Strömen. </li><li> Verwenden Sie ein Inter-Stimulus-Intervall (ISIS) von ca. 1 sec zwischen aufeinanderfolgenden Vorträgen von Reizen aus der gleichen Modalität. Langsamer ISIs wird die Aufgabe anspruchsvoller an Wachsamkeit zu machen, kann schneller ISIs es unmöglich für die Teilnehmer, ihre Antworten in der Zeit zu machen. </li><li> Variieren Sie die genaue ISI zufällig in einem Bereich, wie beispielsweise 0,7 bis 2 sec, ummachen die Reize unvorhersehbare den Teilnehmern verhindert neuronalen Antworten mit Vorfreude verbunden. </li><li> Da grenzüber modal Wechselwirkungen können aus gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig auftreten dargebotenen Stimuli 21,22, halten Sie die ISI zwischen Reizen aus zwei verschiedenen Ströme auf nicht weniger als 300 ms. </li></ol></li><li> Stellen Sie sicher, dass die auditive und visuelle Reize scheinen den Teilnehmern auftreten verschachtelt, aber nie gemeinsam auftreten. </li><li> Schließlich teilen sich die Reize in Segmente von fünfundzwanzig. Diese Segmente werden von einer der drei zufällig ausgewählten Aufgabeninstruktionen, die im nächsten Abschnitt beschrieben vorausgehen. </li></ol> 3. Aufgabenanweisung <ol><li> Richten Sie die Teilnehmer auf die Aufgabe vor dem Sammeln neurophysiologischen Maßnahmen der Hirnaktivität. <ol><li> Weisen Sie die Teilnehmer zur Teilnahme und auf den Gehör Töne und die visuelle Reize zu ignorieren, wenn der Befehl &quot;Listen&quot;. Legen Sie diese Anweisung both durch akustische und visuelle Mittel. </li><li> Weisen Sie zwei Tasten für die Teilnehmer, Reaktionen auf jeden Ton zu machen. Zum Beispiel: &quot;drücken Sie die linke Pfeiltaste, wenn der Ton ist hoch und Pfeil nach rechts, wenn der Ton ist niedrig&quot;, wenn der Befehl &quot;Listen&quot;. </li><li> In ähnlicher Weise anweisen Teilnehmer zur Teilnahme und auf die visuelle Gitter und die auditive Reize zu ignorieren, wenn der Befehl &quot;Suchen&quot;. </li><li> Weisen Sie zwei Tasten für die Teilnehmer Antworten auf die optische Gitter zu machen. Zum Beispiel: &quot;drücken Sie die linke Pfeiltaste, wenn das Gitter nach links und Pfeil nach rechts gekippt wird, wenn das Gitter nach links geneigt&quot;. <ol><li> Verwenden Sie die gleichen zwei Tasten für visuelle Reize wie für auditive Reize, die Interferenz zwischen den Modalitäten und daher die Notwendigkeit, die Aufmerksamkeit Kontrollmechanismen einsetzen zu verbessern. </li></ol></li><li> Schließlich instruieren die Teilnehmer keine Antworten zu machen, wenn der Befehl &quot;passiv&quot;, aber dafür sorgen, dassTeilnehmer die Augen offen halten und sich auf dem Bildschirm. </li></ol></li><li> Während der gesamten Aufgabe Sitzung wechseln Sie den Anweisungen für &quot;Hören&quot; und &quot;Look&quot; zwischen den Segmenten, um eine zuvor besuchte Modalität irrelevant zu wechseln, so dass es ein potenter Distraktor. </li><li> Erinnern Sie die Teilnehmer, ihre Augen auf die Mitte des Bildschirms, oder einen kleinen Punkt oder Fadenkreuz an der Position des visuellen Stimulus präsentiert fixiert zu halten und ihre Augen während des gesamten Versuchs offen zu halten. </li><li> Erstellen Sie in acht to 10 Sekunden Pausen zwischen den Segmenten zu Auswirkungen von Müdigkeit zu mildern, dass die Teilnehmer, ihre Augen ruhen, sowie mehr 1-2 min Pausen alle 6-8 min. </li><li> Schließlich bieten jedem Teilnehmer mit viel Praxis, um sicherzustellen, dass sie die Aufgabe richtig durchführen. Es kann von Vorteil sein, vor allem für Teilnehmer, die Aufmerksamkeit Schwierigkeiten haben, die visuellen und auditiven Aufgaben mit der besuchten Strom in i vorgestellt zu übensolation, ohne die gleichzeitige Darstellung des Distraktors Strom. </li></ol> 4. Neurophysiologische Data Collection <ol><li> Sobald die Teilnehmer mit der Aufgabe vertraut sind, beginnen Sammlung von neurophysiologischen Reaktionen auf besucht und ignoriert Signale während der IMAT. </li><li> Bereiten Sie die Elektroenzephalographie (EEG) Kappe und einem Kontrollgerät gemäß den Anweisungen des Herstellers und in Übereinstimmung mit den geltenden Methoden und Standards für die Veröffentlichung EEG Forschungs 26,27. Hinweis: Wichtig EEG Aufnahmeparameter für EEG-Aufzeichnung während der IMAT, dass Benutzer angegeben werden, sind: (a) Abtastrate von 128-1,024 Hz, um den Niederfrequenz von ERP-Signale zu erfassen; (B) Wechselstrom (AC) um die Aufnahme zu langsame Drift zu minimieren; (C) Netto mit Abtastung der gesamten Kopfhaut und mit mindestens 64 Sensoren, wenn Source Imaging Analysen durchgeführt werden sollen. </li><li> Übernehmen Sie die Kappe, um den Teilnehmer der Kopfhaut und überprüfen Signalimpedanz undQualität zu jedem der Sensoren. Achten Sie besonders auf, sicherzustellen, dass Impedanzen der Aufzeichnungselektroden sind einheitlich und im Bereich vom Hersteller empfohlen. Hinweis: Zu diesem Zeitpunkt werden keine zusätzlichen physiologischen Messeinrichtungen auch wolle er nicht-neuronalen physiologischen Signalen wie Atmung oder Puls sammeln hinzuzufügen. </li><li> Synchronisieren Sie die neurophysiologischen Aufnahmen mit dem Stimuluspräsentationssoftware und neurophysiologischen Aufnahmesoftware gemäß den Anweisungen des Herstellers. </li><li> Notieren Sie die neurophysiologische Signale, während die Teilnehmer übernimmt die Aufgabe, sicherzustellen, dass die Aufnahme-Software verfügt über eine präzise Aufzeichnung der Zeitsteuerung jeder Reiz und Reaktion zur nachfolgenden Analyse. </li></ol> 5. Offline-Datenanalyse <ol><li> Bereiten Sie die neurophysiologischen Daten für die statistische Analyse unter Verwendung von Analyse-Software. </li><li> Entfernen Sie zuerst nicht-neuronalen Signalkomponenten, die Variabilität in die neurophy beitragenphysiologischen Aufnahmen der Hirnaktivität. <ol><li> Ist ein Hochpassfilter von 0,1-1 Hz, um eine langsame Drifts, wie sie durch Änderungen in der Impedanz des Sensors zu beseitigen. </li><li> Verwenden eines Tiefpassfilters von 30-50 Hz zu hoch durch elektrisches Rauschen eingeführt Frequenzkomponenten zu entfernen. </li><li> Identifizieren Sie Sensoren, die unzuverlässige Daten zeigen, und verstehen Sie diese oder zu interpolieren, die Signale. </li><li> Identifizierung und Beseitigung großer selten Rauschkomponenten wie Muskel Artefakt aus Kiefer Kontraktion oder Bewegungen der Stirn, und systematischen, nicht-neuronalen Beiträge wie Augenbewegungen. Anmerkung: Typische Algorithmen zur Entfernung nicht-neuralen Komponenten zählen unabhängige Komponentenanalyse und Regressions sowie iterative Algorithmen auf der Grundlage expliziter Auswahlkriterien (beispielsweise Spannungsänderungen, die den Schwellenwert überschreiten). Folgen Sie Richtlinien der verfügbaren Analyse-Software, und gehen Sie gemäß den aktuellen Standards für die EEG Forschungs 26,27. </li></ol></li><li&gt; Sobald großen nicht-neuralen Komponenten der neurophysiologischen Daten entfernt worden sind, erneut Referenz die Daten an jeder Elektrode durch Subtrahieren von jedem Sensor den Mittelwert über alle anderen Sensoren oder den Mittelwert über linke und rechte Mastoid Kanälen. Anmerkung: Dieser Schritt re-exprimiert die Wirkungen an jedem Sensor in Bezug auf eine neutrale Referenz, von der angenommen wird, auf Null neuronale Signale enthalten. Hinweis: Immer karger Elektrode Montagen kann keine ausreichende Probenahme, die Annahmen dieser Technik 26,27 erfüllen. Im letzteren Fall kann der Mittelwert der linken und rechten Mastoid eine genauere Referenz. </li><li> Weiter Extrakt zeitlichen Epochen von ca. 1 sec jeden Gehör Umgebung und jedem visuellen Ereignis gezeigt. Fügen Sie 100 ms vor dem Beginn des Stimulus als Baseline-Intervall nach dem Beginn des Stimulus dienen und mindestens 600 msec. </li><li> Der Mittelwert der Daten aus allen Epochen, die in der gleichen Bedingung fallen - besuchte, ignoriert und passiv wahrgenommenen Reize &amp;# 8212; zur Berechnung der durchschnittliche evozierte Reaktion Potential oder &quot;ERP&quot;. Ziehen Sie den Mittelwert der Daten in der Pre-Stimulus Baseline erneut drücken die ERP-Amplituden als Änderungen in Bezug auf die Pre-Stimulus-Signal. </li><li> Um den Zeitverlauf der Teilnahme an Prozesse zu identifizieren, zu vergleichen, die Amplitude und Timing sowie räumliche Verteilung der ERP-Antwort nach besuchte Reize, gegen die während der passiven Zustand. </li><li> Um den Zeitverlauf der ignorieren zu identifizieren, zu vergleichen, die Amplitude und Timing sowie räumliche Verteilung der ERP-Antwort nach ignoriert Reize, gegen die während der passiven Zustand. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Prozesse, um die Teilnahme an und ignorierte in Aufmerksamkeitssteuerung Zusammenhang kann es sich um verschiedene Nervenbahnen und Zeitverläufe. Daher ist es von Nutzen, diese Vorgänge getrennt zu messen. Die IMAT ist ein Werkzeug, mit dem kann man neurophysiologischen Signale für die Teilnahme an und separat zu ignorieren zu erfassen, aber gleichzeitig, in anhaltende Aufmerksamkeit. Die kritischen Schritte umfassen die Messung der sensorischen neurophysiologischen Reaktionen, wenn der Teilnehmer ist auch dabei, zu ...

Aufmerksamkeitssteuerführungen Verhalten indem wir die neuralen und kognitiven Ressourcen Richtung Auswahleingangssignale, während der Zugriff auf andere Signale, die auf einer bestimmten Verhaltens Ziel 1. Zum Beispiel, wenn ein Buch zu lesen, die visuellen Signale, die dem Buch sind die Zielsignale verstärkt werden, während andere sensorische Signale - wie der TV in den nächsten Raum - sind Distraktor Signale gedämpft werden. Aufnahmen in menschlichen und nicht-menschlichen Primaten 1-4 zeigen, dass neuronale Reaktionen in sensorischen Kortex für besuchte Targets relativ zu ignoriert Distraktoren während der selektiven Aufmerksamkeit verstärkt, was anzeigt, dass die Stärke der Sinneseindrücke im Gehirn in Abhängigkeit davon, ob modulierte sie werden als Ziele oder Distraktoren 5-7 eingestuft. Wir bezeichnen diese Differenz in der Signalstärke bei der Teilnahme an gegen ignoriert wie die Aufmerksamkeit Modulationseffekt. Von zunehmendem Interesse istdie Frage, ob und wie die neuronalen Prozesse der Teilnahme tragen zur Aufmerksamkeitssteuerung und seine Wertminderungen, getrennt von den neuronalen Prozesse zu ignorieren. Es wird immer deutlicher, dass die Fähigkeit, Ablenkungen zu ignorieren, kann unabhängig von unserer Fähigkeit, Ziele zu besuchen beeinträchtigt werden. Zum Beispiel kann der Distraktor-Unterdrückung mit erhöhter Aufgabe Last 8, kognitiven Alterns 9 und Schlafentzug 10 beeinträchtigt werden, ohne eine Abnahme in Zielverbesserung. Es ist derzeit nicht bekannt, ob ein Dekrement in Zielverbesserung kann auch ohne ein Defizit in Distraktor Unterdrückung vorhanden sind. Vielleicht noch wichtiger ist, es nicht behoben wird, ob entweder Defizite behandelnden bzw. zu ignorieren, aber nicht beide, können neuropsychiatrischen Zuständen, bei denen die Aufmerksamkeit Steuerung beeinträchtigt aufzuklären. Als solches ist es wertvoll, um besser zu verstehen, ob die Teilnahme und das Ignorieren entstehen aus trennbaren kortikalen Bahnen, ob und wie sie in neuronalen Dynamik unterscheiden. Durch das Messen und die Teilnahme anignorieren Prozesse getrennt, können solche Fragen angesprochen werden. Hier beschreiben wir Methoden, um die neurophysiologischen Signale für die Teilnahme an und ignorierte separat zu messen, aber gleichzeitig, in anhaltende Aufmerksamkeit. Dieser Ansatz stützt sich auf die Aufmerksamkeit Modulationseffekt: die Differenz in der Amplitude eines neuronalen Sinnesantwort, wenn das Individuum behandelnden oder Ignorieren in dieser sensorischen Strom Reize. Die Aufmerksamkeit Modulationseffekt ist ein leistungsfähiges Werkzeug zum Erfassen Aufmerksamkeit Modulation über sensorische Signale, aber es hat die Fähigkeit, die einzelnen Dynamik der Teilnahme und Ignorieren Prozesse beurteilen ausschließt. Nämlich ein Unterschied in der neuronalen sensorischen Reaktionen bei der Teilnahme oder Ignorieren könnte entstehen, weil der Prozess der Aufmerksamkeit verbessert sensorischen Zielsignale oder weil ignorieren dämpft sensorischen Distraktor Signale oder beides. Um zwischen diesen Alternativen zu testen, wird die Verwendung eines zusätzlichen Steuerbedingung vorsehen, in dem eine quantifiziert den strength sensorischer Eingänge an ihrem natürlichen Grundlinie, wenn sie weder besucht noch ignoriert. Das ist ähnlich wie eine belebte Straße voller Autos zu Fuß nach unten, aber weder aktiv beobachten (zB für ein Taxi) noch aktiv (zB nicht-Taxi Autos und Busse) die vorbeifahrenden Autos zu ignorieren. Durch Auswertung sensorischen Signalen, die besucht werden oder ignoriert wird, relativ zu einem passiven Referenzzustand, der Größe und der Zeitpunkt der Teilnahme und Ignorieren Prozesse getrennt quantifiziert werden. Effektive Nutzung von solchen passiven Steuer in Mess Teilnahme und ignorieren Prozesse wurden bereits in Studien der vorausschauenden Aufmerksamkeit 11-13 und Gedächtnis-Aufmerksamkeit Wechselwirkungen 9,10,14-17 gemeldet. Hier beschreiben wir die Verwendung dieser Vorgehensweise im Zusammenhang mit der anhaltende Aufmerksamkeit, in einem nicht-cued, kontinuierliche, intermodale (dh auditiv-visuell) Aufmerksamkeit Aufgabe (IMAT) 18. In anderen Worten, geeignete zum Studium der laufenden Rath ist dieses Verfahrener ist als vorbereitende Steuerungsprozesse, so dass für die Verfolgung dieser Vorgänge über die Zeit. Diese Methode quantifiziert auch Kontrollprozesse, die sensorischen Reaktionen auf verschiedene Sinnesmodalitäten (dh gegenüber auditiven visuellen) zu modulieren, wodurch die Konzentration auf Prozesse, die nicht innerhalb einer bestimmten sensorischen oder Inhalte Domäne spezialisiert sind. Im Gegensatz zu früheren funktionellen Magnetresonanztomographie untersucht 15,19,20, diese Methode Tracks besuchen und ignorieren Prozesse mit zeitaufgelösten neurophysiologischen Signale (Elektroenzephalogramm, EEG), wodurch Millisekundenauflösung auf die zeitlichen Verläufe der Teilnahme an und ignorierte Prozesse. Unsere repräsentative Ergebnisse zeigen die Verwendung der Technik der Identifizierung direkten Beweis für trennbare kortikalen Quellen und zeitliche Dynamik der neuronalen Prozesse der Teilnahme und Ignorieren und besonderen Beitrag zur Kenntnis Modulationseffekt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>NetStation Software</td>
			<td>Electrical Geodesic, Inc.</td>
			<td>version 4.5.1</td>
			<td>Alternate recording software may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab Software</td>
			<td>The MathWorks, Inc.</td>
			<td>7.10.0 (R2010a)</td>
			<td>Alternate analysis and presentation software may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PsychToolbox Software</td>
			<td>http://psychtoolbox.org/</td>
			<td>v3.0.8 (2010-03-06)</td>
			<td>Open-source software. Alternate stimulus presentation software may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Netstation Amplifier</td>
			<td>Electrical Geodesic, Inc.</td>
			<td>300</td>
			<td>Alternate amplifier may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG Net</td>
			<td>Electrical Geodesic, Inc.</td>
			<td>HCGSN130</td>
			<td>Alternate EEG cap may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline-Based Electrolyte (Potassium Chloride)</td>
			<td>Electrical Geodesic, Inc.</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Electrolyte used in soaking of net for this high-impedance EEG system. Alternate electrolyte mediate can be used.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of neurophysiological signals of ignoring and attending processes in attention control

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: enhancement of sensory signals that are to be attended and the attenuation of sensory signals that are to be ignored. The overall strength of attentional modulation is often measured by comparing the amplitude of a sensory neural response to an external input when attended versus when ignored. This method is robust for detecting attentional modulation, but precludes the ability to assess the separate dynamics of attending and ignoring processes. Here, we describe methodology to measure independently the neurophysiological signals of attending and ignoring using the intermodal attention task (IMAT). This task, when combined with electroencephalography, isolates neurophysiological sensory responses in auditory and visual modalities, when either attending or ignoring, with respect to a passive control. As a result, independent dynamics of attending and of a ignoring can be assessed in either modality. Our results using this task indicate that the timing and cortical sources of attending and ignoring effects differ, as do their contributions to the attention modulation effect, pointing to unique neural trajectories and demonstrating sample utility of measuring them separately.

Die IMAT-Protokoll bereits verwendet wurde, um die einzigartige Beiträge für die Teilnahme an und ignorierte Prozesse, Reaktionsgeschwindigkeit während anhaltende Aufmerksamkeit 18 zu identifizieren. In dieser Studie untersuchten wir 35 gesunde Rechtshänder Personen (22 weiblich, Alter: x = 21,0, σ = 5,4), durch die Psychologie Abteilung unterliegen Pool an der University of California, Los Angeles rekrutiert. Alle Teilnehmer mit schriftlicher vor der Teilnahme an der Studie informierte Zustimmung. Repr?...

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Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

Attention control comprises enhancement of target signals and attenuation of distractor signals. We describe an approach to measure separately but concurrently, the neurophysiology of attending and ignoring in sustained intermodal attention, utilizing a passive control condition during which neither process is continuously engaged.

Die Messung der neurophysiologischen Signale zu ignorieren und Teilnahme an Prozesse in Aufmerksamkeitssteuerung

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

9.0K Aufrufe.  University of California Los Angeles. Attention control comprises enhancement of target signals and attenuation of distractor signals. We describe an approach to measure separately but concurrently, the neurophysiology of attending and ignoring in sustained intermodal attention, utilizing a passive control condition during which neither process is continuously engaged. 

Serie: Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are deliberately planned, while others spontaneously occur below conscious awareness. The deliberate component of this dichotomy has been studied extensively in several contexts, while the spontaneous component remains largely under-explored. Moreover, how perceptual processes modulate these movement classes is still unclear. In particular, a currently debated issue is whether the visuomotor system is governed by the spatial percept produced by a visual illusion or whether it is not affected by the illusion and is governed instead by the veridical percept. Bistable percepts such as 3D depth inversion illusions (DIIs) provide an excellent context to study such interactions and balance, particularly when used in combination with reach-to-grasp movements. In this study, a methodology is developed that uses a DII to clarify the role of top-down processes on motor action, particularly exploring how reaches toward a target on a DII are affected in both deliberate and spontaneous movement domains.

It is unclear how top-down signals from the ventral visual stream affect movement. We developed a paradigm to test motor behavior towards a target on a 3D depth inversion illusion. Significant differences are reported in both deliberate, goal-directed movements and automatic actions under illusory and veridical viewing conditions.

Methoden, um den Einfluss von Top-down-Prozesse auf Visuelle Motor Verhalten erkunden

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

Forschung

Verhalten

The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, modifications to the standard task, can be used to systematically tax the neural systems controlling either attention or impulse control. Importantly, these challenges have consistent effects on behavior across laboratories in intact animals and can reveal either enhancements or deficits in cognitive function that are not apparent when rats are only tested on the standard task. The variety of behavioral measures that are collected can be used to determine if other factors (i.e., sedation, motivation deficits, locomotor impairments) are contributing to changes in performance. The versatility of the 5CSRTT is further enhanced because it is amenable to combination with pharmacological, molecular, and genetic techniques.

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, which are modifications of the standard task, increase flexibility of the task and can be combined with other manipulations to more fully characterize behavior.

Die 5-Wahl Serienreaktionszeit-Aufgabe: Eine Aufgabe der Aufmerksamkeit und Impulskontrolle für Nager

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

Methods to Test Visual Attention Online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative data samples than can typically be collected on college campuses. However, before such methods can be widely adopted, a number of technological challenges must be overcome &#8211; in particular in experiments where tight control over stimulus properties is necessary. Here we present methods for collecting performance data on two tests of visual attention. Both tests require control over the visual angle of the stimuli (which in turn requires knowledge of the viewing distance, monitor size, screen resolution, etc.) and the timing of the stimuli (as the tests involve either briefly flashed stimuli or stimuli that move at specific rates). Data collected on these tests from over 1,700 online participants were consistent with data collected in laboratory-based versions of the exact same tests. These results suggest that with proper care, timing/stimulus size dependent tasks can be deployed in web-based settings.

To replicate laboratory settings, online data collection methods for visual tasks require tight control over stimulus presentation. We outline methods for the use of a web application to collect performance data on two tests of visual attention.

Methoden zur Visuelle Aufmerksamkeit Online Testen

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative ...

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: behavioral, emotional and cognitive. They observed that individual types of engagement had not been studied in conjunction, and little information was available about interactions or synergy between the dimensions; consequently, more studies would contribute to creating finely tuned teaching interventions. Benefiting from the recent technological advances in neurosciences, this paper presents a recently developed methodology to gather and synchronize data on multidimensional engagement during learning tasks. The technique involves the collection of (a) electroencephalography, (b) electrodermal, (c) eye-tracking, and (d) facial emotion recognition data on four different computers. This led to synchronization issues for data collected from multiple sources. Post synchronization in specialized integration software gives researchers a better understanding of the dynamics between the multiple dimensions of engagement. For curriculum developers, these data could provide informed guidelines for achieving better instruction/learning efficiency. This technique also opens up possibilities in the field of brain-computer interactions, where adaptive learning or assessment environments could be developed.

This paper aims to describe the techniques involved in the collection and synchronization of the multiple dimensions (behavioral, affective and cognitive) of learners&#8217; engagement during a task.

Beurteilung der vielfältigen Dimensionen von Engagement zu charakterisieren Learning: Eine neurophysiologische Perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

Force and Position Control in Humans - The Role of Augmented Feedback

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is constantly integrated into the central nervous system and these sensory inputs need to be weighted in order meet the task specific goals. Additional feedback presented as augmented feedback was shown to have an impact on motor control and motor learning. A number of studies investigated whether force or position feedback has an influence on motor control and neural activation. However, as in the previous studies the presentation of the force and position feedback was always identical, a recent study assessed whether not only the content but also the interpretation of the feedback has an influence on the time to fatigue of a sustained submaximal contraction and the (inhibitory) activity of the primary motor cortex using subthreshold transcranial magnetic stimulation. This paper describes one possible way to investigate the influence of the interpretation of feedback on motor behaviour by investigating the time to fatigue of submaximal sustained contractions together with the neuromuscular adaptations that can be investigated using surface EMG. Furthermore, the current protocol also describes how motor cortical (inhibitory) activity can be investigated using subthreshold TMS, a method known to act solely on the cortical level. The results show that when participants interpret the feedback as position feedback, they display a significantly shorter time to fatigue of a submaximal sustained contraction. Furthermore, subjects also displayed an increased inhibitory activity of the primary cortex when they believed to receive position feedback compared when they believed to receive force feedback. Accordingly, the results show that interpretation of feedback results in differences on a behavioural level (time to fatigue) that is also reflected in interpretation-specific differences in the amount of inhibitory M1 activity.

Controlling an identical movement with position or force feedback results in different neural activation and motor behavior. This protocol describes how to investigate behavioral changes by looking at neuromuscular fatigue and how to evaluate motor cortical (inhibitory) activity using subthreshold TMS with respect to the interpretation of augmented feedback.

Steuerkraft und Position in Humans - Die Rolle der Augmented Feedback

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is ...

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) for extracting crucial information about the mechanism of the human brain, such methods remain insufficient to provide information about physiological processes reflecting cognitive and emotional functions at the subcortical level. In this respect, modern invasive clinical approaches in humans, such as deep brain stimulation (DBS), offer a tremendous possibility to record subcortical brain activity, namely local field potentials (LFPs) representing coherent activity of neural assemblies from localized basal ganglia or thalamic regions. Notwithstanding the fact that invasive approaches in humans are applied only after medical indication and thus recorded data correspond to altered brain circuits, valuable insight can be gained regarding the presence of intact brain functions in relation to brain oscillatory activity and the pathophysiology of disorders in response to experimental cognitive paradigms. In this direction, a growing number of DBS studies in patients with Parkinson&#39;s disease (PD) target not only motor functions but also higher level processes such as emotions, decision-making, attention, memory and sensory perception. Recent clinical trials also emphasize the role of DBS as an alternative treatment in neuropsychiatric disorders ranging from obsessive compulsive disorder (OCD) to chronic disorders of consciousness (DOC). Consequently, we focus on the use of combined invasive (LFP) and non-invasive (EEG) human brain recordings in assessing the role of cortical-subcortical structures in cognitive and emotional processing trough experimental paradigms (e.g. speech stimuli with emotional connotation or paradigms of cognitive control such as the Flanker task), for patients undergoing DBS treatment.

The present protocol aims at assessing cognitive-emotional functions in the basal ganglia by simultaneous neurophysiological recording of local field potentials and non-invasive brain cortical activity (EEG). The procedure is exemplified by the use of paradigms involving speech stimuli with emotional connotation or the Flanker task involving cognitive control.

Kombinierte Invasive Subcortical und Nicht-invasive Oberflächenneurophysiologische Aufnahmen zur Beurteilung von kognitiven und emotionalen Funktionen beim Menschen

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

Untersuchung Motorfaehigkeiten Lernprozesse mit einem Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

Central and Divided Visual Field Presentation of Emotional Images to Measure Hemispheric Differences in Motivated Attention

Two dominant theories on lateralized processing of emotional information exist in the literature. One theory posits that unpleasant emotions are processed by right frontal regions, while pleasant emotions are processed by left frontal regions. The other theory posits that the right hemisphere is more specialized for the processing of emotional information overall, particularly in posterior regions.
Assessing the different roles of the cerebral hemispheres in processing emotional information can be difficult without the use of neuroimaging methodologies, which are not accessible or affordable to all scientists. Divided visual field presentation of stimuli can allow for the investigation of lateralized processing of information without the use of neuroimaging technology. 
This study compared central versus divided visual field presentations of emotional images to assess differences in motivated attention between the two hemispheres. The late positive potential (LPP) was recorded using electroencephalography (EEG) and event-related potentials (ERPs) methodologies to assess motivated attention. Future work will pair this paradigm with a more active behavioral task to explore the behavioral impacts on the attentional differences found.

This study compared central versus divided visual field presentations of emotional images to assess differences in motivated attention between the two hemispheres. The late positive potential (LPP) was recorded using electroencephalography (EEG) and event-related potentials (ERPs) methodologies to assess motivated attention.

Mittel- und geteilten Gesichtsfeld Präsentation der emotionale Bilder, hemisphärische Unterschiede in motivierten Aufmerksamkeit zu messen

Two dominant theories on lateralized processing of emotional information exist in the literature. One theory posits that unpleasant emotions are processed ...

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children's Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact with people around them. Head-mounted eye tracking offers a unique opportunity to capture children's dynamic egocentric views and how they allocate visual attention within those views. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for researchers using head-mounted eye trackers in both laboratory and more naturalistic settings. Head-mounted eye tracking complements other experimental methods by enhancing opportunities for data collection in more ecologically valid contexts through increased portability and freedom of head and body movements compared to screen-based eye tracking. This protocol can also be integrated with other technologies, such as motion tracking and heart-rate monitoring, to provide a high-density multimodal dataset for examining natural behavior, learning, and development than previously possible. This paper illustrates the types of data generated from head-mounted eye tracking in a study designed to investigate visual attention in one natural context for toddlers: free-flowing toy play with a parent. Successful use of this protocol will allow researchers to collect data that can be used to answer questions not only about visual attention, but also about a broad range of other perceptual, cognitive, and social skills and their development.

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children&#039;s Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children do not passively observe the world, but rather actively explore and engage with their environment. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for using head-mounted eye trackers to record infants' and toddlers' dynamic visual environments and visual attention in the context of natural behavior.

Blick in Aktion: Head-mounted Eyetracking Kinder-dynamische visuelle Aufmerksamkeit während der naturalistischen Verhalten

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact ...

Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

The purpose of the protocol is to indirectly evaluate the direction of the finger force during manipulation of a handheld object based on the biomechanical relationships in which deviated force direction causes center of pressure (COP) replacement. To evaluate this, a thin, flexible, and high spatial resolution pressure sensor sheet is used. The system allows measurement of the COP trajectory in addition to the force amplitude and its temporal regulation. A series of experiments found that increased trajectory length reflected a sensorimotor deficit in stroke patients, and that decreased COP trajectory reflects a compensatory strategy to avoid an object slipping from the hand grip in the elderly. Moreover, the COP trajectory could also be decreased by dual task interference. This article describes the experimental procedure and discusses how finger COP contributes to an understanding of the physiology and pathophysiology of grasping.

The goal of this protocol is to measure the center of pressure (COP) replacement using a high spatial resolution sensor sheet to reflect the spatial stability in a precision grip. The use of this protocol could contribute to greater understanding of the physiology and pathophysiology of grasping.