Dikkat Kontrol Süreçlerinin almamak ve Katılıyor ve nörofizyolojik Sinyalleri ölçümü

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

Belirli bir davranış gol ¹ dayalı, diğer sinyallere erişimi kısıtlamak ederken seçeneğini giriş sinyalleri doğru bizim sinir ve bilişsel kaynakların yönlendirerek Dikkat denetim kılavuzları davranış. Böyle yan odada TV gibi - - distraktör sinyalleri zayıflatılmış edilecek bir kitap okurken Örneğin, kitaba karşılık gelen görsel sinyaller diğer duyusal sinyaller ise hedef sinyalleri, geliştirilmiş edilmelidir. İnsan ve insan olmayan primatlarda ^1-4 hem de Kayıtlar, beyinde, duyumsal girişlere mukavemeti olup bir fonksiyonu olarak modüle edilir gösteren, duyu korteks nöral tepkiler seçici dikkat sırasında dikkate distraktörler göre katılan hedefler için geliştirilmiş olduğunu göstermektedir Onlar hedefler ya da distraktörler ^5-7 olarak sınıflandırılır. Dikkat modülasyon etkisi olarak göz ardı karşı katılıyor Biz sinyal gücü bu farka bakın.

Artan ilgigörmezden nöral süreçleri ayrı, dikkat kontrolü ve engelli katkıda katılmayı ve nasıl sinir süreçlerin bir soru. Bu dikkat dağıtıcı görmezden yeteneği hedeflerini katılmak için yeteneğimizi bağımsız bozulmuş olabilir giderek açıktır. Örneğin, distraktör-bastırma hedef geliştirme bir eksiltme olmadan, artan görev yükü ^8, bilişsel yaşlanma ⁹ ve uyku yoksunluğu ¹⁰ bozulabilir. Hedef geliştirme bir azalma da distraktör bastırma bir açığı olmadan var olamaz eğer şu anda bilinmemektedir. Belki daha da önemlisi, bu çözülmezse katılıyor veya görmezden ancak ikisini, dikkat kontrolü engelli olduğu nöropsikiyatrik koşullarını aydınlatmak olabilir ya açıkları olup olmadığını. Bunun gibi, daha katılıyor ve nöral dinamikleri farklılık varsa ve nasıl ayrılabilir kortikal yollar kaynaklanan görmezden anlamak için değerlidir. Ölçme katılıyor ve Byayrı ayrı süreçleri görmezden bu tür sorular ele alınabilir.

Burada sürekli dikkat, aynı anda katılıyor ve ayrı görmezden nörofizyolojik sinyallerini ölçmek için metodolojiyi tarif ama. Bireysel duyu akışında uyaranlara karşı görmezden katılıyor nöral duyusal yanıt genlik farkı: Bu yaklaşım dikkat modülasyon etkisi oluşturur. dikkat modülasyonu etkisi duyusal sinyaller üzerinde dikkat modülasyonu tespiti için güçlü bir araçtır, ama katılıyor ve süreçleri görmezden ayrı dinamikleri değerlendirmek için yeteneğini engellemektedir. Yani, sinirsel duyusal tepkiler arasında bir fark dikkat süreci duyusal hedef sinyallerini artırır, çünkü ortaya çıkabilecek görmezden karşı katılıyor, ya da zayıflatan duyusal distraktör sinyalleri görmezden ya da her ikisi için. Bu alternatifler arasında test etmek için, ek bir kontrol koşulu kullanımı, bir strengt rakamlarla içinde gereklidironlar ne katıldı, ne de göz ardı edilir doğal başlangıçta duyusal girdilerin, h. Bu araçların dolu yoğun bir sokakta yürürken benzer, ama ne aktif (bir taksi, örneğin) izlerken ne aktif (örneğin, sigara taksi otomobil ve otobüsler) geçen arabalar görmezden. Süreçleri katılıyor ve görmezden pasif referans koşulu, büyüklük ve zamanlama göre katıldı veya göz ardı edilir duyu sinyallerini değerlendirerek ayrı ayrı belirlenebilir.

Katılıyor ve görmezden süreçleri ölçmek böyle pasif kontrolünün etkin kullanımları beklenti dikkat ^11-13 ve bellek dikkat etkileşimleri ^9,10,14-17 çalışmalarında daha önce rapor edilmiştir. Burada olmayan bir cued, sürekli, intermodal (yani, işitsel-görsel) dikkat görevi (IMAT) ^18, sürekli dikkat bağlamında bu yaklaşımın kullanımını tanımlamak. Diğer bir deyişle, bu yöntem, devam etmekte olan Rath çalışmaya uygunzaman içinde bu süreçlerin takibi için izin hazırlık kontrol süreçleri daha er. Bu yöntem aynı zamanda, böylece belirli bir duyu veya içerik etki alanındaki için özel olmayan süreçlere odaklanarak, (görsel karşı, yani işitsel) farklı duyu modaliteleri arasında duyusal yanıtları modüle kontrol süreçleri rakamlarla. Önceki fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ^15,19,20 çalışmaları aksine, bu yöntem izler katılıyor ve böylece katılıyor ve süreçleri göz ardı zamansal profillerinde milisaniye çözünürlük sağlayan geçici çözüme nörofizyolojik sinyalleri (elektroensefalografi, EEG) kullanarak süreçleri görmezden. Bizim temsilcisi sonuçları ayrılabilir kortikal kaynaklardan katılıyor ve görmezden nöral süreçlerin zamansal dinamikleri ve dikkat modülasyon etkisi eşsiz katkılardan dolayı doğrudan kanıt belirlenmesinde tekniğin kullanımını göstermek.

Protokol

NOT: Bu çalışma protokolü Kaliforniya Los Angles Üniversitesi'nde araştırma inceleme kurulu tarafından onaylanan etik kurallara uygun olarak geliştirilmiştir.

İşitsel ve Görsel Uyaranların 1. Hazırlık

1. Görsel imgeler oluşturulabilir hangi yazılımı kullanarak, çapı ve herhangi bir frekans (görsel açı, örneğin 1.36 devir / derece) iki gri skala sinusoid ızgaralar, yaklaşık 5.7 inç oluşturun. görüntüleri 100 msn bir ekran süresi olacaktır.
   1. Medyan kapalı sağa 10 derece görsel hakkında ızgaralar birini Tilt ve ızgaranın sol aynı miktarda ızgara diğer yatırın.
   2. Eğim derecesi katılımcıları tahmin dayanmadan sağ eğim bir sol eğim ayırt için yeterli olduğundan emin olun.
2. İşitsel tonları elde edilebilir yazılımı kullanılarak, 100 milisaniye süreli iki saf tonlar oluşturun.
   1. MDaha yüksek pitch tonları biri ve bir alt sahanın diğer AKE. Örneğin, bir zift 750 Hz ve diğer 900 Hz olabilir.
   2. Görsel uyaranlara gelince, sesleri tahmin dayanmadan katılımcıların aralarında ayrım sağlayacak şekilde yeterince belirgin olduğundan emin olun.

Stimulus Sunum 2. Programlama

1. Sunu yazılımı kullanarak, deney sırasında işitsel ve görsel uyaranın sunumunu kontrol edecek bilgisayar kodu oluşturun.
   1. İlk uyaranların sayısı sunulacak seçin. Deneysel koşul başına görsel ve işitsel uyaranların, her birinin en az 150 mevcut güvenilir nörofizyolojik tepki için yeterli tekrarlar olmasını sağlamak için.
   2. Rahat bir izleme mesafesinde oturan katılımcı ile merkezi gri bir arka plan üzerinde mevcut görsel uyaranlara. Kayşat iki tarafında konumlandırılan hoparlörlerden işitsel uyaranlara Günümüzen.
      Not: görsel uyaranlara için biz sinusoid üretiminde kullanılan beyaz ve siyah, saf beyaz (255255255) ve saf siyah (0,0,0) arasındaki orta noktası (128128128) RGB değerleri ile, gri bir arka plan tavsiye uyaranlar. Bu arka plan ve uyarıcı ortalama parlaklık karşılaştırılabilir olmasını sağlar ve kontrast uyaran ve arka planda herhangi bir noktasında arasındaki sabittir.
   3. Işitsel ve görsel uyaranlara her biri için bağımsız uyaranlara için zamanlamayı seçin.
      Not: Bu iki dere arasındaki zamansal ilişkilere dayalı uyaranlara tahmin katılımcıları engeller.
   4. Aynı yöntemi gelen uyaranların sıralı sunumlar arasında yaklaşık 1 sn arası uyaran aralığı (ISIS) kullanın. Isis teyakkuz görev daha talepkar hale getirecek Yavaş, hızlı isis imkansız katılımcıların zamanında verdikleri yanıtlara yapmak için yapabilir.
   5. Böyle 0.7 sn 2 olarak, için, rastgele bir aralık içinde kesin ISI Varybeklentiyle ilgili nöral yanıtları önlenmesi, katılımcılara uyaranlara öngörülemeyen olun.
   6. Cross-modal etkileşimleri uyaranlara ^21,22 sunulan eşzamanlı veya yakın eş zamanlı kaynaklanan Çünkü, 300 msn'den daha az iki farklı derelerden uyaranlara arasında ISI tutun.
2. Işitsel ve görsel uyaranlara katılımcılara Interleaved meydana görünür olduğundan emin olun, ama asla birlikte ortaya çıkan.
3. Son yirmi beş parça halinde uyaranlara bölün. Bu segmentler sonraki bölümde açıklanan üç rastgele seçilmiş görev talimatları, biri öncesinde edilecektir.

3. Görev Talimatı

1. Önce beyin aktivitesinin nörofizyolojik önlemlerin toplama görevi katılımcıyı yönlendirmek.
   1. Katılmak ve işitsel tonları cevap ve talimat "Dinle" olduğunda görsel uyaranlara görmezden katılımcıların söyleyin. Bu talimat b Günümüzegörsel ve işitsel yollarla Diğ.
   2. Katılımcılar her tonu yanıtları yapmak için iki düğme atayın. Talimat "Dinle" olduğunda Örneğin, "basın tonu yüksek ise sol ok ve sağ ok sesi düşükse".
   3. Benzer şekilde, katılmak ve görsel mazgallar cevap ve talimat "Look" olduğunda işitsel uyaranlara görmezden katılımcıların söyleyin.
   4. Görsel mazgallar yanıtları yapmak için katılımcılar için iki düğme atayın. Örneğin, "ızgara sola hareket ettirildiğinde ise basın sol ok ızgara sol ve sağ ok hareket ettirildiğinde ise".
      1. Işitsel uyaranlar yöntemleri ve bu nedenle dikkat kontrol mekanizmalarını istihdam ihtiyacı arasındaki girişimi geliştirmek için görsel uyaranlara aynı iki düğmelerini kullanın.
   5. Son olarak, talimat "Pasif" olduğunda hiç bir yanıt yapmak için katılımcılara talimat, ama eminKatılımcılar açık gözlerini tutmak ve ekrandaki duruldu.
2. Görev oturumu boyunca, "Dinle" ve böylece güçlü bir distraktör yapma, ilgisiz olmanın önceden katıldığı modalitesini geçiş kesimleri arasında "Look" talimatlarını alternatif.
3. Ekranın ortasında, ya da görsel uyaranın yerde sunulan küçük bir nokta veya artı işareti sabitlenmiş gözlerini tutmak ve deney boyunca açık gözlerini tutmak için katılımcılara hatırlatın.
4. Katılımcılar gözlerini dinlenmek için izin, hem de daha uzun 1-2 dk tatili olarak her 6-8 dk, yorgunluk etkilerini azaltmak için segmentler arasında sekiz ila on ikinci sonları oluşturun.
5. Son olarak, onlar doğru işi yapan sağlamak için yeterli uygulama ile her katılımcının sağlar. Bu, özellikle dikkat zorluklar katılımcılara, yararlı olabilir i sunulan görsel ve katıldığı akışı ile işitsel görevleri uygulamayasolation, distraktör akımının eşzamanlı sunum olmadan.

4. Nörofizyolojik Veri Toplama

1. Katılımcılar görev aşina olduğunuzda, IMAT sırasında katıldığı ve göz ardı sinyallere nörofizyolojik tepkilerin koleksiyonu başlar.
2. Elektroensefalografi (EEG) kap ve üretici talimatlarına göre kayıt ekipmanı ve EEG araştırma ^26,27 anki metodoloji ve yayın standartlarına uygun olarak hazırlayın.
   Not: EEG kayıt için önemli EEG kayıt parametrelerinin IMAT sırasında kullanıcının belirtilebilir, aşağıdakileri içerir: (a) 128-1,024 Hz örnekleme oranı ERP sinyallerinin düşük frekans yakalamak; (B) yavaş kayması en aza indirmek için akım (AC) kayıt alternatif; (C) tüm kafa derisi örnekleme ve kaynak görüntüleme analizleri yapılacak ise, 64 sensörlerin en az net.
3. Katılımcının kafa derisine uygulayın kapağı ve sinyal empedansını doğrulamak vesensörlerin her kalite. Kayıt elektrotları empedansları üniforma ve üretici tarafından önerilen aralıkta olduğundan emin olmak için özel bir dikkat gösterin.
   Not: Bu tür solunum ya da darbe olarak nöral olmayan fizyolojik sinyalleri toplamak isteyen bu anda, aynı zamanda herhangi bir ek fizyolojik ölçüm cihazlarını ekleyin.
4. Uyaran sunum yazılımı ve üreticinin talimatlarına göre nörofizyolojik kayıt yazılımı ile nörofizyolojik kayıtları senkronize edin.
5. Katılımcı kayıt yazılımı her uyaran ve sonraki analiz için yanıtın zamanlaması kesin kaydı var sağlanması, görevi yapar iken nörofizyolojik sinyalleri kaydedin.

5. Çevrimdışı Veri Analizi

1. Analiz yazılımı kullanılarak istatistiksel analiz için nörofizyolojik verileri hazırlayın.
2. İlk olarak, neurophy için değişkenlik katkı sağlayacak nöral olmayan sinyal bileşenleri kaldırmakBeyin tepkilerinin siological kayıtları.
   1. Bu tür sensörler empedans değişikliklere neden olduğu gibi yavaş sürükleniyor kaldırmak için, 0.1-1 Hz yüksek geçirgen filtre kullanın.
   2. Elektriksel gürültü tarafından tanıtıldı yüksek frekans bileşenlerini kaldırmak için 30-50 Hz low-pass filtre kullanın.
   3. Güvenilmez verileri göstermek sensörleri tespit ve bu dışlamak veya sinyalleri interpolate.
   4. Belirlemek ve çene kasılması ya da alnına hareketleri ve bu göz hareketleri sistematik olmayan nöral katkıları, kas eserin gibi büyük nadir gürültü bileşenlerini ortadan kaldırır.
      Not: Tipik algoritmaları nöral olmayan bileşenler bağımsız bileşenler analizi ve regresyon yanı sıra açık seçim kriterleri (bir eşiği aşan, örneğin, voltaj değişiklikleri) dayalı iteratif algoritmalar içerir kaldırın. Mevcut analiz yazılımı kurallara uyun ve EEG araştırma ^26,27 güncel standartlara uygun olarak devam edin.
3. Nörofizyolojik verilerin büyük nöral olmayan bileşenler çıkarıldıktan sonra, yeniden referans her sensörden gelen diğer tüm sensörler arasında ortalama veya sol ve sağ mastoid kanalları üzerinden ortalama çıkarılarak her elektrotta verileri.
   Not: Bu adım, sıfır sinir sinyallerini içeren varsayılır nötr başvuru için her bir sensör nispetle etkilerini yeniden ifade eder.
   Not: seyrek elektrot montages bu tekniğin ^26,27 varsayımlarını karşılamak için yeterli örnekleme sahip olmayabilir. Son bahsedilen durumda, sol ve sağ mastoid ortalama daha doğru bir referans sağlayabilir.
4. Yaklaşık 1 adet işitsel çevreleyen sn ve her görsel olayın Sonraki özü zamansal dönemini gösterilen. Uyaran başlangıcı önceki 100 milisaniye uyaran başlangıcı izleyen bir temel aralığı olarak hizmet ve en az 600 milisaniye için ekleyin.
5. Aynı durum düşmek tüm dönemler verileri ortalamasını - katıldı ve uyaranlara ihmal ve pasif algılanan# 8212; ortalama yanıt potansiyeli ya da "ERP" uyarılmış hesaplamak için. Ön uyaran sinyaline göreceli değişiklikler gibi ERP genlikleri yeniden ifade etmek öncesi uyaran bazal verilerin ortalamasını çıkartın.
6. Pasif durumda sırasında edenlere karşı, genlik ve zamanlama yanı sıra katıldığı uyaranlara sonra ERP yanıt mekansal dağılımını karşılaştırmak, katılan süreçlerin zaman seyrini belirlemek için.
7. Pasif durumda sırasında edenlere karşı, genlik ve zamanlama yanı sıra göz ardı uyaranlara sonra ERP yanıt mekansal dağılımını karşılaştırmak, görmezden zaman seyrini belirlemek için.

Sonuçlar

IMAT protokolü katılıyor ve sürekli dikkat ¹⁸ sırasında tepki hızı süreçleri görmezden benzersiz katkıları belirlemek için önce kullanılmıştır. Bu çalışmada, 35 sağlıklı sağ elini bireyleri test (22 kadın, yaş: X = 21.0, σ = 5.4), California Üniversitesi, Los Angeles, Psikoloji bölümü söz konusu havuzun içinden işe. Tüm katılımcılar önce çalışmaya katılan hastalardan bilgilendirilmiş yazılı onay. Temsilcisi sonuçları katılıp ölçüm değerini vurgulamak ve ...

Tartışmalar

Katılıyor ve dikkat kontrolü görmezden ilgili süreçler sinir yolları ve zamanlı kurslar farklı içerebilir. Bu nedenle, ayrı ayrı bu işlemleri ölçmek için bir değer taşımaktadır. IMAT biri sürekli dikkat, aynı anda katılıyor ve ayrı görmezden nörofizyolojik sinyallerini yakalamak, ancak hangi bir araçtır. işitsel veya görsel ya - katılımcı katılıyor görmezden veya pasif belirli bir modalite sunulan uyaranlara algılanması zaman kritik adımlar duyusal nörofizyolojik tepkilerin ölç...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
NetStation Software	Electrical Geodesic, Inc.	version 4.5.1	Alternate recording software may be used.
Matlab Software	The MathWorks, Inc.	7.10.0 (R2010a)	Alternate analysis and presentation software may be used.
PsychToolbox Software	http://psychtoolbox.org/	v3.0.8 (2010-03-06)	Open-source software. Alternate stimulus presentation software may be used.
Netstation Amplifier	Electrical Geodesic, Inc.	300	Alternate amplifier may be used.
EEG Net	Electrical Geodesic, Inc.	HCGSN130	Alternate EEG cap may be used.
Saline-Based Electrolyte (Potassium Chloride)	Electrical Geodesic, Inc.	n/a	Electrolyte used in soaking of net for this high-impedance EEG system. Alternate electrolyte mediate can be used.