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.

NOTA: Questo protocollo dello studio è stato sviluppato in conformità con le linee guida etiche approvate dal consiglio revisione sperimentale presso l&#39;Università della California di Los Angles. 1. Preparazione di uditivo e stimoli visivi <ol><li> Utilizzando il software in cui le immagini visive possono essere generati, creare due reticoli sinusoide scala di grigio, di circa 5,7 pollici di diametro e di qualsiasi frequenza (ad esempio, 1,36 cicli / grado di angolo visivo). Le immagini avranno una durata su schermo di 100 msec. <ol><li> Inclinare una delle grate circa 10 gradi visive a destra fuori la mediana, e inclinare l&#39;altro reticolo dello stesso importo alla sinistra del reticolo. </li><li> Assicurarsi che il grado di inclinazione è sufficiente per consentire ai partecipanti di distinguere una inclinazione a sinistra da una inclinazione a destra senza affidarsi a indovinare. </li></ol></li><li> Utilizzando il software in cui i segnali uditivi possono essere generati, creare due toni puri di 100 msec durata. <ol><li> Make uno dei toni di un tono più alto e l&#39;altro di un passo inferiore. Per esempio, un passo può essere di 750 Hz e 900 Hz l&#39;altro. </li><li> Per quanto riguarda gli stimoli visivi, in modo che i toni sono sufficientemente distinte tale che i partecipanti possano distinguere tra di loro senza ricorrere a indovinare. </li></ol></li></ol> 2. Programmazione di stimolo Presentazione <ol><li> Utilizzando il software di presentazione, creare il codice computer che controllare la presentazione degli stimoli uditivi e visivi durante l&#39;esperimento. <ol><li> In primo luogo selezionare il numero di stimoli da presentare. Presenti almeno 150 di ciascuno di stimoli visivi e uditivi per condizione sperimentale, per garantire che ci siano abbastanza ripetizioni per una risposta neurofisiologico affidabile. </li><li> Stimoli visivi attuali centralmente su uno sfondo grigio, con il partecipante seduto ad una distanza di visione. Presentare gli stimoli uditivi attraverso gli altoparlanti posizionati su entrambi i lati del screen. Nota: Per gli stimoli visivi si consiglia uno sfondo grigio, con i valori RGB del punto centrale (128.128.128) tra il bianco puro (255,255,255) e nero puro (0,0,0), con il bianco e nero usato nella generazione della sinusoide stimoli. Questo assicura che la luminosità media dello sfondo e di stimolo sono comparabili, e il contrasto è costante tra qualsiasi punto nello stimolo e lo sfondo. </li><li> Per ciascuna di stimoli uditivi e visivi, autonomamente a selezionare la temporizzazione per gli stimoli. Nota: Questo impedisce partecipanti di anticipare gli stimoli basati su relazioni temporali tra i due flussi. </li><li> Utilizzare un intervallo inter-stimolo (ISI) di circa 1 secondo tra presentazioni sequenziali di stimoli dalla stessa modalità. Più lento ISI renderà il compito più impegnativo sulla vigilanza, più veloce ISI può comportare l&#39;impossibilità per i partecipanti per le loro risposte in tempo. </li><li> Variare la precisa ISI casuale all&#39;interno di un intervallo, ad esempio 0,7 a 2 sec, perrendere gli stimoli imprevedibili ai partecipanti, evitando risposte neurali connessi con anticipazione. </li><li> Poiché le interazioni cross-modali possono derivare da simultaneamente o quasi simultaneamente presentato stimoli 21,22, mantenere l&#39;ISI tra gli stimoli provenienti da due diversi flussi a non meno di 300 msec. </li></ol></li><li> Assicurarsi che gli stimoli uditivi e visivi sembrano verificarsi interleaved ai partecipanti, ma mai co-occorrenti. </li><li> Ultimo, dividere gli stimoli in segmenti di venticinque. Questi segmenti saranno precedute da uno dei tre istruzioni dell&#39;attività selezionata casualmente, descritte nel paragrafo successivo. </li></ol> 3. Task Istruzione <ol><li> Orientare il partecipante al compito prima di raccogliere misure neurofisiologiche di attività cerebrale. <ol><li> Istruire i partecipanti a partecipare e rispondere ai toni uditivi e di ignorare gli stimoli visivi quando l&#39;istruzione è &quot;Ascolta&quot;. Presentare questa istruzione both attraverso audio e mezzi visivi. </li><li> Assegnare due pulsanti per i partecipanti a fare le risposte a ogni tono. Ad esempio, &quot;premere la freccia a sinistra se il tono è alto, e la freccia a destra se il tono è basso&quot; quando l&#39;istruzione è &quot;Ascolta&quot;. </li><li> Allo stesso modo, istruire i partecipanti a partecipare e rispondere alle griglie visive e di ignorare gli stimoli uditivi quando l&#39;istruzione è &quot;Guarda&quot;. </li><li> Assegnare due pulsanti per i partecipanti di fare risposte alle griglie visive. Ad esempio, &quot;premere la freccia a sinistra se il reticolo è inclinato verso sinistra, e la freccia a destra se il reticolo è inclinato a sinistra&quot;. <ol><li> Utilizzare gli stessi due pulsanti per stimoli visivi come ad stimoli uditivi per migliorare l&#39;interferenza tra le modalità e quindi la necessità di impiegare meccanismi di controllo attenzione. </li></ol></li><li> Infine, istruire i partecipanti a fare nessuna risposta quando l&#39;istruzione è &quot;passivo&quot;, ma in modo chei partecipanti tengono gli occhi aperti e concentrati sullo schermo. </li></ol></li><li> Durante la sessione di attività, si alternano le istruzioni per &quot;Listen&quot; e &quot;Look&quot; tra i segmenti per passare una modalità precedentemente partecipato ad essere irrilevante, rendendo così un potente distrattore. </li><li> Ricordare ai partecipanti di tenere gli occhi fissato con il centro dello schermo, o un piccolo punto o croce presentato alla posizione dello stimolo visivo, e di tenere gli occhi aperti per tutto l&#39;esperimento. </li><li> Costruire in otto to dieci secondi di pausa tra i segmenti di mitigare gli effetti della fatica, consentono ai partecipanti di riposare gli occhi, così come più di 1-2 min pause ogni 6-8 minuti. </li><li> Infine, a ciascun partecipante con ampio prassi per garantire che si sta eseguendo il compito corretto. Può essere utile, soprattutto per i partecipanti che hanno difficoltà di attenzione, di praticare la visuale e le attività uditive con il flusso frequentato presentato in isolation, senza la presentazione simultanea del flusso distrattore. </li></ol> 4. Raccolta dati neurofisiologici <ol><li> Una volta che i partecipanti hanno familiarità con il compito, l&#39;avvio della raccolta delle risposte neurofisiologiche ai segnali attesi e ignorati durante la IMAT. </li><li> Preparare la elettroencefalografia (EEG) cap e attrezzature di registrazione secondo le istruzioni del fabbricante, e in conformità con gli standard metodologici e di pubblicazione correnti per EEG ricerca 26,27. Nota: Importanti parametri di registrazione EEG per la registrazione EEG durante la IMAT, che può essere utente specificato, includono: (a) frequenza di campionamento di 128-1,024 Hz, per catturare la bassa frequenza dei segnali ERP; (B) in corrente alternata di registrazione (AC) per minimizzare lenta deriva; (C) rete con campionamento di tutto il cuoio capelluto e al minimo di 64 sensori, se le analisi di imaging fonte devono essere eseguite. </li><li> Applicare il cappuccio di cuoio del partecipante e verificare l&#39;impedenza del segnale equalità a ciascuno dei sensori. Prestare particolare attenzione a garantire che impedenze degli elettrodi di registrazione sono uniformi e nei limiti indicati dal fabbricante. Nota: A questo punto, aggiungere anche eventuali dispositivi di misura fisiologico supplementari se volesse raccogliere segnali fisiologici non neurali come la respirazione o impulsi. </li><li> Sincronizzare le registrazioni neurofisiologiche con il software di presentazione dello stimolo e software di registrazione neurofisiologica secondo le istruzioni del produttore. </li><li> Registrare i segnali neurofisiologici, mentre il partecipante svolge il compito, in modo che il software di registrazione ha registrazione precisa dei tempi di ogni stimolo e risposta per successive analisi. </li></ol> 5. Offline Data Analysis <ol><li> Preparare i dati neurofisiologici per l&#39;analisi statistica utilizzando il software di analisi. </li><li> In primo luogo, rimuovere i componenti del segnale non neuronali che contribuiranno variabilità al neurophyregistrazioni siological di risposte cerebrali. <ol><li> Utilizzare un filtro passa-alto di 0,1-1 Hz, per rimuovere derive lente come quelle causate da cambiamenti di impedenza dei sensori. </li><li> Utilizzare un filtro passa-basso di 30-50 Hz per rimuovere componenti ad alta frequenza introdotte dal rumore elettrico. </li><li> Identificare sensori che mostrano dati inattendibili, ed escludere questi o interpolare i segnali. </li><li> Identificare ed eliminare grandi componenti di rumore non frequenti, come artefatto muscolare da contrazione della mascella o movimenti della fronte, e sistematiche, i contributi non neurali, come ad esempio i movimenti degli occhi. Nota: algoritmi tipici per rimuovere i componenti non-neuronali comprendono un&#39;analisi indipendente componenti e la regressione, nonché algoritmi iterativi basati su criteri di selezione espliciti (ad esempio, variazioni di tensione che superano una soglia). Seguire le linee guida del software di analisi disponibili, e procedere secondo le norme vigenti per la ricerca EEG 26,27. </li></ol></li><li&gt; Una volta che i principali componenti non neuronali dei dati neurofisiologici sono stati rimossi, nuovamente riferimento i dati in ogni elettrodo sottraendo da ciascun sensore del medio di tutti tutti gli altri sensori o il medio di tutti i canali mastoidei sinistro e destro. Nota: Questo passaggio re-esprime gli effetti a ciascun sensore rispetto ad un riferimento neutro che si assume contenga segnali neurali di zero. Nota: rada montaggi elettrodi potrebbero non avere campionamento sufficiente a soddisfare i presupposti di questa tecnica 26,27. In quest&#39;ultimo caso, la media della mastoide sinistra e destra può fornire un riferimento più accurata. </li><li> Estratto Successivo epoche temporali di circa 1 secondo circostante ogni uditivo e ogni evento visivo mostrati. Includono 100 msec precedenti l&#39;insorgenza stimolo per servire come un intervallo basale e almeno 600 msec dopo l&#39;inizio stimolo. </li><li> Calcolare la media dei dati di tutte le epoche che rientrano nella stessa condizione - ha partecipato, ignorato, e passivamente percepito stimoli &amp;# 8212; per calcolare la media potenziali evocati risposta o &quot;ERP&quot;. Sottrarre la media dei dati di linea di base pre-stimolo di ri-esprimere le ampiezze ERP come modifiche relative al segnale pre-stimolo. </li><li> Per identificare il decorso di processi presenti, confrontare l&#39;ampiezza e temporizzazione, così come la distribuzione spaziale della risposta ERP dopo stimoli frequentato, contro quelli durante la condizione passiva. </li><li> Per identificare il decorso temporale di ignorare, confrontare l&#39;ampiezza e temporizzazione, così come la distribuzione spaziale della risposta ERP dopo stimoli ignorati, contro quelli durante la condizione passiva. </li></ol>

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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Committee+Report:+Publication+guidelines+and+recommendations+for+studies+using+electroencephalography+and+magnetoencephalography.">Committee Report: Publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography.</a> Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

I processi relativi a frequentare e ad ignorare il controllo attenzione possono riguardare diversi percorsi neurali e corsi di tempo. Pertanto, è di valore per misurare questi processi separatamente. L&#39;IMAT è uno strumento, attraverso il quale si possono cogliere segnali neurofisiologici di partecipare e ignorando separatamente, ma contemporaneamente, in attenzione sostenuta. I punti critici sono la misura delle risposte neurofisiologiche sensoriali quando il partecipante frequenta, ignorando o passivamente percep...

Attenzione guide controllo comportamento indirizzando le risorse neurali e cognitive verso selezionare segnali di ingresso, limitando l&#39;accesso ad altri segnali, sulla base di un determinato obiettivo comportamentale 1. Ad esempio, quando si legge un libro, i segnali visivi corrispondenti al libro sono i segnali di destinazione per essere migliorato, mentre altri segnali sensoriali - come la TV in camera accanto - sono segnali distrattori per essere attenuati. Registrazioni in entrambi primati umani e non umani 1-4, indicano che le risposte neurali cortecce sensoriali sono ottimizzate per bersagli frequentato relativi distrattori ignorato durante attenzione selettiva, indicando che la forza di input sensoriali nel cervello è modulato in funzione del fatto che essi sono classificati come obiettivi o distrattori 5-7. Ci riferiamo a questa differenza di potenza del segnale quando si partecipa rispetto ignorando come effetto di modulazione attenzione. Di crescente interesse èla questione del se e come i processi neurali di partecipare contribuire al controllo dell&#39;attenzione e le sue menomazioni, separatamente dai processi neurali di ignorare. E &#39;sempre più chiaro che la possibilità di ignorare le distrazioni può essere compromessa indipendentemente dalla nostra capacità di assistere gli obiettivi. Ad esempio, distrattore soppressione può essere compromessa con l&#39;aumento del carico compito 8, l&#39;invecchiamento cognitivo 9 e la privazione del sonno 10, senza un decremento in aumento di destinazione. Al momento non è noto se un decremento in aumento di destinazione può anche esistere senza un deficit nella soppressione distrattore. Forse ancora più importante, non è risolto se i deficit di entrambi curante o ignorare, ma non entrambi, può spiegare le condizioni neuropsichiatriche in cui è compromessa controllo dell&#39;attenzione. Come tale, è utile per comprendere meglio se curante e ignorando derivano da percorsi corticali separabili, se e come differiscono in dinamiche neurali. Misurando frequentanti eignorando i processi a parte, tali questioni possono essere affrontate. Qui si descrive la metodologia per misurare i segnali neurofisiologici di partecipare e ignorando separatamente, ma contemporaneamente, in attenzione sostenuta. Questo approccio si basa sulla modulazione attenzione: la differenza di ampiezza di un risposta sensoriale neuronale quando l&#39;individuo sta partecipando contro ignorando agli stimoli in quel flusso sensoriale. L&#39;effetto di modulazione attenzione è un potente strumento per la rilevazione di modulazione attenzione su segnali sensoriali, ma preclude la possibilità di valutare le dinamiche separate di partecipare e di processi di ignorare. Vale a dire, la differenza nelle risposte neurali sensoriali quando frequentano contro ignorando potrebbe verificarsi in quanto il processo di attenzione aumenta segnali obiettivo sensoriali, o perché ignorando attenua i segnali distrattori sensoriali, o entrambi. Per testare tra queste alternative, è richiesto l&#39;uso di una condizione di controllo supplementare in cui uno quantifica la strength di input sensoriali al loro basale naturale, quando sono né partecipato né ignorati. Questo è simile a camminare lungo una strada trafficata pieno di macchine, ma nessuno dei due si guarda attivamente (ad esempio, per un taxi), né ignorare attivamente (ad esempio, le automobili non di taxi e autobus) le auto di passaggio. Valutando segnali sensoriali che sono frequentati o ignorati, relative ad una condizione passiva di riferimento, l&#39;entità e la tempistica di assistere e ignorando i processi possono essere quantificati separatamente. Usi efficaci di un controllo di tale passivo nella misurazione dei processi presenti e ignorando sono stati riportati in precedenza in studi di anticipazione attenzione 11-13 e le interazioni memoria attenzione 9,10,14-17. Qui si descrive l&#39;uso di questo approccio nel contesto di attenzione sostenuta, in un non-cued, continuo, intermodale (cioè, uditivo-visiva) compito attenzione (IMAT) 18. In altre parole, questo metodo è appropriato per lo studio di Rath corsoer di processi di controllo di preparazione, consentendo il monitoraggio di tali processi attraverso il tempo. Questo metodo quantifica anche i processi di controllo che modulano le risposte sensoriali attraverso diverse modalità sensoriali (cioè, uditive contro visiva), concentrandosi quindi sulla processi che non sono specializzati entro un determinato dominio sensoriale o contenuti. A differenza dei precedenti risonanza magnetica funzionale studia 15,19,20, questo metodo tracce curante e processi che utilizzano segnali neurofisiologici temporalmente risolte (elettroencefalografia, EEG), fornendo così la risoluzione millisecondo sui profili temporali di frequentare e processi ignorando ignorando. I nostri risultati rappresentativi dimostrano l&#39;uso della tecnica per identificare la prova diretta di fonti separabili corticali e le dinamiche temporali dei processi neurali di partecipare e di ignorare, e contributi unici per effetto di modulazione attenzione.

<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.

Il protocollo IMAT è stato utilizzato in precedenza per individuare i contributi unici di partecipare e ignorando i processi a velocità di risposta durante attenzione sostenuta 18. In questo studio, abbiamo testato 35 soggetti sani destrimani (22 di sesso femminile, età: X = 21.0, σ = 5.4), reclutati attraverso il dipartimento di Psicologia piscina soggetto presso l&#39;Università della California, Los Angeles. Tutti i partecipanti ha informato per iscritto il consenso informato prima di partecipare allo...

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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.

Misura di segnali neurofisiologici di Ignorando e Assistere Processi in controllo Attenzione

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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Behavior

9.0K Views.  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. 

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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.

Metodi per Esplora l&#39;influenza di Top-down processi visivi sul comportamento motorio

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

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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.

Il 5-Choice reazione Serial Attività temporizzata: un lavoro di Attenzione e Impulse controllo per roditori

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.

Metodi per test visivo attenzione online

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.

Valutare le molteplici dimensioni di ingaggio per caratterizzare Learning: una prospettiva neurofisiologica

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.

Forza e controllo della posizione in Humans - Il ruolo del feedback Augmented

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.

Invasiva sottocorticali e superficie non invasiva neurofisiologiche registrazioni per la valutazione delle cognitivo ed emotivo funzioni combinate negli esseri umani

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.

Indagare abilità motorie processi di apprendimento con un robot 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.

Campo visivo centrale e diviso presentazione di immagini emozionanti di misurare differenze emisferiche in attenzione motivato

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.

Lo sguardo in azione: Head-mounted Eye Tracking dell'attenzione visiva dinamica dei bambini durante il comportamento naturalistico

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.