通过视觉跟踪和视觉灵敏度评估, 探讨准确、平均的视频前视觉注意的部署
2019年3月18日
该实验方案结合了眼动追踪和双任务范式中的后突视觉敏感性评估, 包括自由选择的接应任务和视觉识别任务, 以调查视觉空间注意力的部署之前, 准确和平均的囊。
该协议旨在调查在 saccade 编程期间视觉注意力的空间部署，并允许在人们查找位置之前评估他们尝试什么。该协议的主要优点是，在执行所谓的平均囊线之前，可以分析视觉注意力，这些囊体位于两个囊目标之间的中间位置。尼娜·汉宁，我们实验室的博士生，将展示参与者的角色。
在昏暗的照明室开始设置实验材料，房间内包括计算机、阴极射线管或 CRT 监视器、标准键盘、两个扬声器和眼动仪。然后打开眼动追踪软件，并加载预先编写的脚本，该脚本包括刺激演示和捕获行为和眼睛数据的所有参数。在 CRT 屏幕上以 120 赫兹的最小垂直刷新率显示所有视觉刺激。
使用键盘上的左右箭头键评估参与者对歧视目标方向的评估，无论是逆时针还是顺时针。确保在屏幕上正确显示视觉加博尔。最后，设置扬声器，以便为不正确的手动响应提供听觉反馈。
首先让参与者坐在眼动仪前的椅子上。将下巴放在下巴上休息，将额头靠在杆上，以抑制头部运动。接下来，通过要求参与者跟随一个点在屏幕上的不同位置移动，来运行校准过程，以确保参与者的凝视可以在一个度半径内准确跟踪。
在实验期间，在每次试验开始时在屏幕中心监控正确的固定。接下来，指示学员在每个试用开始时固定在屏幕中心。然后通知参与者，屏幕上将显示 24 个闪烁的干扰流，其中两个流将被白色帧提示，这些帧将很快闪烁或保留在屏幕上直到试用结束。
请学员尽快朝两个提示之一的中心看。最后，请学员分别按键盘上的右箭头或左箭头，手动报告倾斜的 Gabor 是顺时针旋转还是逆时针旋转。说明如果未正确报告倾斜 Gabor 的方向，将播放声音。
以屏幕中央的黑白牛眼的形式，以固定目标开始任务。将固定目标与囊目标的开始一起从屏幕上删除。在试验开始时，在距离固定目标 10 度的半径下显示 24 个均匀的分空干扰器流。
在垂直 Gabor 贴片和高斯像素噪声掩码之间每 25 毫秒使用一次动态刺激。固定目标开始后300至600毫秒之间，在试验中以两个随机选择的注意力源流围绕两个随机选择的注意力源流的灰色圆圈的形式呈现两个囊状目标，角度距离为30度或90度。确保改变囊靶发作时间，从试验到试验，以避免参与者采用可预测的囊性执行模式。
接下来，随机显示一个歧视目标，一个倾斜的 Gabor 贴片顺时针旋转或逆时针旋转 12 度相对于垂直 25 毫秒，以取代随机选择的注意力源流中的垂直 Gabor 贴片。然后选择歧视目标呈现的时间窗口，以最大限度地增加歧视目标在囊发生前发生的试验数量。在囊目标开始 500 毫秒后，从屏幕上擦除所有刺激，这样只剩下灰色背景。
最后，等待参与者通过键盘通过键盘指示歧视目标的方向，按下逆时针方向的左箭头和顺时针方向的右箭头，并在参与者报告歧视目标方向错误时播放反馈声音。给出手动响应后自动启动下一个试用。结果表明，与90度和30度条件相关的囊端点分布差异很大。
此外，考虑到所有方向的囊体，数据显示，在90度和30度条件下，两个囊目标相对于控制位置的视觉灵敏度有选择性地提高。在 90 度和 30 度条件下，精确囊的端点视觉灵敏度显著增强。相比之下，在平均囊性之前，在囊点端点视觉灵敏度没有增强，但略有降低。
最后，在平均囊后矫正囊的终点没有观察到任何显著的好处，这支持了在平均囊之前没有解决注意力选择的解释。确保测量在准备过程中视觉注意力。为此，只在分析中列入那些在囊中出现歧视目标之前实际出现的审判。
应用来自前眼场或高级 caliculi 等区域的并发神经生理记录可以扩展对神经元水平注意力和囊性眼动之间的耦合的见解。
概述
该实验协议使用眼动追踪研究了在编程眼跳时视觉空间注意力的部署。它在双任务范式中评估了在准确和平均眼跳之前的视觉敏感度。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为心理学
- 视觉注意力
背景
- 该研究关注的是在眼跳之前如何分配视觉注意力。
- 平均眼跳发生在终点位于两个目标之间的情况下。
- 了解这一点可以提供对注意力机制的洞察。
- 先前的研究显示不同类型的眼跳期间视觉敏感度的变化。
研究目的
- 调查眼跳之前视觉注意力的部署。
- 分析视觉敏感度与眼跳准确性的关系。
- 了解平均与准确眼跳的注意力分配的差异。
使用的方法
- 参与者执行自由选择眼跳任务和视觉辨别任务。
- 使用眼动追踪来监测视线和眼跳执行。
- 视觉刺激包括Gabor补丁和干扰流。
- 参与者使用键盘输入报告视觉目标的方向。
主要结果
- 不同条件下的眼跳终点分布有显著差异。
- 在准确眼跳的终点处视觉敏感度增强。
- 平均眼跳未观察到增强，表明注意力选择未解决。
- 平均眼跳之后的纠正眼跳未显示显著益处。
结论
- 视觉注意力在准确眼跳之前被选择性地促进。
- 平均眼跳不会从增强的视觉敏感度中受益。
- 进一步的研究可以探索这些发现的神经生理基础。
常见问题
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of visual attention deployment during saccade programming provides critical insight into the mechanisms underlying sensory-motor integration in human subjects. This protocol enables precise measurement of presaccadic visual sensitivity, supporting mechanistic de-risking and target validation in neurobehavioral research pipelines. The approach is directly relevant for translational neuroscience and early-stage CNS drug discovery where predictive confidence in behavioral endpoints is essential.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of attentional selection mechanisms prior to saccadic eye movements.
- Supports functional validation of neural pathways involved in sensory-motor integration.
- Provides a behavioral readout for de-risking CNS target hypotheses.
- Facilitates portfolio triage by clarifying the link between attention and motor planning.
Screening & Assay Development
- Establishes a validated behavioral paradigm for quantifying visual sensitivity in response to controlled stimuli.
- Delivers reproducible, quantitative outputs suitable for cross-condition comparisons.
- Enables standardization of visual discrimination tasks for downstream screening workflows.
- Supports assay readiness for evaluating pharmacological or genetic interventions affecting attention or saccade programming.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral endpoints with potential neurophysiological biomarkers for translational continuity.
- Provides a framework for integrating electrophysiological measures to extend mechanistic insights.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by linking behavioral and neuronal data.
- Facilitates disease-relevant modeling of attention and motor control deficits.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol fits within the early discovery to preclinical continuum, bridging behavioral assessment and neurophysiological validation in CNS research.
- Discovery Biology: Quantifies attentional deployment and saccade endpoint selection to clarify sensory-motor pathway function.
- Screening: Provides standardized, reproducible behavioral outputs for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of visual sensitivity across saccade types and target locations.
- Translational Research: Supports integration with neuronal recordings for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable behavioral assay adaptable to diverse CNS research questions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in behavioral endpoints and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible behavioral measurements.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by clarifying attention-motor coupling.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of CNS programs based on robust behavioral data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in eye tracking, behavioral neuroscience, and quantitative data analysis.
- Needs high-refresh-rate visual display systems and precise eye tracking instrumentation.
- Demands rigorous cross-team standardization of stimulus presentation and response capture.
- Adaptable to various model systems but dependent on participant compliance and calibration accuracy.
- Analysis limited to trials where discrimination targets precede saccade onset, as supported by protocol constraints.
