Name: Die Messung der neurophysiologischen Signale zu ignorieren und Teilnahme an Prozesse in Aufmerksamkeitssteuerung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Erfahren Sie, wie neurophysiologische Signale von Aufmerksamkeitsprozessen mit EEG und ereignisbezogenen Potentialen gemessen werden. Diese Methode ermöglicht die Unterscheidung von Mechanismen beim Fokussieren und Ignorieren.

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Wir möchten Jyoti Mishra für nützliche Diskussionen bezüglich des Paradigmas danken. Diese Forschung wurde durch NIH-Zuschüsse R33DA026109 und R21MH096329 an MSC unterstützt.

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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</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

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 ign...

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><tbody><tr><td>NetStation Software</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>Version 4.5.1</td><td>Es kann eine alternative Aufnahmesoftware verwendet werden.</td></tr><tr><td>Matlab Software</td><td>Die MathWorks, Inc.</td><td>7.10.0 (R2010a)</td><td>Es kann eine alternative Analyse- und Präsentationssoftware verwendet werden.</td></tr><tr><td>PsychToolbox Software</td><td>http://psychtoolbox.org/</td> <td>v3.0.8 (2010-03-06)</td><td>Open-Source-Software. Es kann eine alternative Stimulus-Präsentationssoftware verwendet werden.</td></tr><tr><td>Netstation Verstärker</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>300</td><td>Es kann ein alternativer Verstärker verwendet werden.</td></tr><tr><td>EEG Net</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>HCGSN130</td><td>Es kann eine alternative EEG-Kappe verwendet werden.</td></tr><tr><td>Elektrolyt auf Kochsalzbasis (Kaliumchlorid)</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>n/a</td><td>Elektrolyt, der zum Einweichen des Netzes für dieses hochohmige EEG-System verwendet wird. Es kann ein alternatives Elektrolytmedium verwendet werden.</td></tr></tbody></table>

die messung der neurophysiologischen signale zu ignorieren und teilnahme an prozesse in aufmerksamkeitssteuerung

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

Aufmerksamkeitskontrolle ist die Fähigkeit, selektiv auf einige sensorische Signale zu achten, während andere ignoriert werden. Es wird angenommen, dass diese Fähigkeit zwei Prozesse umfasst: die Verstärkung der sensorischen Signale, die beachtet werden sollen, und die Abschwächung der sensorischen Signale, die ignoriert werden sollen. Die Gesamtstärke der Aufmerksamkeitsmodulation wird oft gemessen, indem die Amplitude einer sensorischen neuronalen Reaktion mit einem externen Input verglichen wird, wenn sie beaufsichtigt wird, und wenn sie ignoriert wird. Diese Methode ist robust für die Erkennung von Aufmerksamkeitsmodulation, schließt jedoch die Fähigkeit aus, die getrennte Dynamik von Anwesenheits- und Ignorierprozessen zu beurteilen. Hier beschreiben wir eine Methodik, um die neurophysiologischen Signale des Anwesendseins und Ignorierens mit Hilfe der intermodalen Aufmerksamkeitsaufgabe (IMAT) unabhängig voneinander zu messen. In Kombination mit der Elektroenzephalographie isoliert diese Aufgabe neurophysiologische sensorische Reaktionen in auditiven und visuellen Modalitäten, entweder beim Beobachten oder Ignorieren, in Bezug auf eine passive Kontrolle. Als Ergebnis kann die unabhängige Dynamik des Teilnehmens und des Ignorierens in beiden Modalitäten bewertet werden. Unsere Ergebnisse mit dieser Aufgabe deuten darauf hin, dass sich das Timing und die kortikalen Quellen von Anwesenheits- und Ignorieren-Effekten unterscheiden, ebenso wie ihre Beiträge zum Aufmerksamkeitsmodulationseffekt, was auf einzigartige neuronale Trajektorien hinweist und den Nutzen der getrennten Messung der Stichprobe zeigt.

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. Repräsenta...

Die Aufmerksamkeitskontrolle umfasst die Verstärkung von Zielsignalen und die Dämpfung von Distraktorsignalen. Wir beschreiben einen Ansatz, um die Neurophysiologie des Beobachtens und Ignorierens bei anhaltender intermodaler Aufmerksamkeit separat, aber gleichzeitig zu messen, wobei eine passive Kontrollbedingung verwendet wird, in der keiner der beiden Prozesse kontinuierlich aktiv ist.

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: ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die neurophysiologischen Signale zweier Aufmerksamkeitsprozesse – des Fokussierens und des Ausblendens – während der aufrechterhaltenen Aufmerksamkeit unabhängig voneinander zu messen. Dies wird erreicht, indem eine computergestützte Aufgabe konzipiert wird, bei der die Teilnehmer durch Tastendruck auf zwei gleichzeitig präsentierte sensorische Reize reagieren, um die Bedingungen hervorzurufen, die notwendig sind, um den Fokussierungs-, den Ausblendungs- oder keinen dieser Prozesse zu aktivieren. In einem zweiten Schritt führen die Teilnehmer die Aufgabe in Kombination mit der Elektroenzephalographie (EEG) durch, bei der die elektrische Gehirnaktivität erfasst und aufgezeichnet wird, während sie die Prozesse des Fokussierens und Ausblendens durchführen.Anschließend werden die EEG-Daten mithilfe von Computer-Software analysiert, um durchschnittliche Reaktionen auf sensorische Reize unter Bedingungen der Aufmerksamkeitszuwendung oder -vermeidung sowie in der passiven Referenzbedingung, bei der keine Aufmerksamkeit aufgewendet wird, zu extrahieren. Die auf der Analyse ereigniskorrelierter Potentiale (ERP) basierenden Ergebnisse zeigen Unterschiede in der zeitlichen Entwicklung der durchschnittlichen neurophysiologischen Reaktion auf einen einzelnen sensorischen Reiz, wenn dieser im Vergleich zur passiven Referenzbedingung entweder ignoriert oder beachtet wird. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Messgrößen wie dem Aufmerksamkeitsmodulationseffekt besteht darin, dass sie es uns ermöglicht, neue Hypothesen darüber zu testen, ob Aufmerksamkeits- und Ignorierprozesse durch dieselben oder unterschiedliche Gehirnmechanismen realisiert werden.Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auch auf die Therapie oder Diagnose von Aufmerksamkeitsdefiziten, da Störungen der Aufmerksamkeits- und Ignorierprozesse ähnliche Symptome wie Ablenkbarkeit hervorrufen können, was die Wahl der Behandlung erschwert. Diese Methode bewertet die Integrität jedes Prozesses separat und kann daher die wahre Ursache des Symptoms genauer erkennen. Erstellen Sie zunächst zwei graustufige Sinusgitter mit einem Durchmesser von etwa 5,7 Zoll und beliebiger Frequenz; die Bilder werden auf dem Bildschirm 100 Millisekunden lang angezeigt.Kippen Sie eine der Skalen um 10 Sehgrade nach rechts aus der Mittellinie heraus und die andere Skala um 10 Sehgrade nach links aus der Mittellinie heraus. Erzeugen Sie anschließend zwei reine Audiotöne, einen mit einer Frequenz von 750 Hertz und einen anderen bei 900 Hertz. Beide sollen eine Dauer von 100 Millisekunden haben. Stellen Sie sicher, dass der Neigungsgrad der visuellen Reize und der Unterschied in der Tonhöhe der auditiven Reize ausreichend deutlich sind, sodass der Teilnehmer zwischen ihnen unterscheiden kann, ohne sich auf Raten verlassen zu müssen.Erstellen Sie anschließend einen Computercode, der die Darbietung akustischer und visueller Reize während des Experiments mithilfe einer Präsentationssoftware steuert. Zeigen Sie visuelle Reize mittig auf einem grauen Hintergrund an und geben Sie akustische Reize über Lautsprecher aus, die sich rechts und links des Bildschirms befinden. Wählen Sie die Anzahl der darzubietenden Reize aus.Präsentieren Sie mindestens 150 Exemplare jedes visuellen und auditiven Stimulus pro Versuchsbedingung, um sicherzustellen, dass genügend Wiederholungen für eine zuverlässige neurophysiologische Reaktion vorliegen. Wählen Sie anschließend die Timing-Parameter für jeden auditiven und visuellen Stimulus aus. Verwenden Sie ein interstimulus-Intervall (ISI) von 750 bis 1000 Millisekunden zwischen aufeinanderfolgenden Darbietungen von Stimuli derselben Modalität und mischen Sie auditive und visuelle Stimuli.Schließlich teilen Sie die Reize in Segmente von jeweils 25 ein. Jedes Segment wird von einer von drei zufällig ausgewählten Aufgabenanweisungen begleitet. Informieren Sie den Teilnehmer über die Aufgabe, bevor Sie neurophysiologische Messungen der Gehirnaktivität aufzeichnen.Weisen Sie den Teilnehmer an, sich ausschließlich auf akustische Töne zu konzentrieren und darauf zu reagieren, und visuelle Reize zu ignorieren. Wenn die Anweisung lautet, zuzuhören, soll der Teilnehmer den linken Pfeil drücken, wenn der Ton hoch ist, und den rechten Pfeil, wenn der Ton tief ist. Ebenso weisen Sie den Teilnehmer an, sich ausschließlich auf visuelle Abstufungen zu konzentrieren und darauf zu reagieren, und akustische Reize zu ignorieren.Wenn die Anweisung „schauen“ lautet, soll der Teilnehmer den linken Pfeil drücken, wenn die Einteilung nach links geneigt ist, und den rechten Pfeil, wenn die Einteilung nach rechts geneigt ist. Schließlich weisen Sie den Teilnehmer an, bei der Anweisung „passiv“ keine Reaktionen abzugeben, und stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer die Augen weiterhin geöffnet hält und auf den Bildschirm fokussiert bleibt. Wechseln Sie während des Experiments die Anweisungen „hören“ und „schauen“ zwischen den Abschnitten ab, um die zuvor beachtete Modalität irrelevant zu machen und sie somit zu einem wirksamen Ablenkungsreiz zu machen.Sobald der Teilnehmer mit der Aufgabe vertraut ist, beginnen Sie mit der Erfassung der neurophysiologischen Reaktionen auf die beachteten und ignorierten Signale. Während der Im A bereiten Sie die Elektroenzephalographie- oder EEG-Kappe sowie die Aufnahmegeräte gemäß den Herstelleranweisungen vor. Bringen Sie die Kappe am Kopf des Teilnehmers an und überprüfen Sie das Signal, die Impedanz und die Qualität an jedem der Sensoren.Als Nächstes synchronisieren Sie die neurophysiologischen Aufzeichnungen mit der Stimulationspräsentationssoftware und der neurophysiologischen Aufzeichnungssoftware gemäß den Herstelleranweisungen. Schließlich nehmen Sie die neurophysiologischen Signale auf, während der Proband die Aufgabe durchführt. Um sicherzustellen, dass die Software eine genaue Aufzeichnung des Zeitpunkts jedes Reizes und jeder Antwort enthält, bereiten Sie die neurophysiologischen Daten mithilfe einer Analysesoftware für die statistische Auswertung vor.Entfernen Sie zunächst nicht neuronale Signalanteile, die zur Variabilität der Aufzeichnungen der Gehirnreaktionen beitragen. Verwenden Sie ein Hochpassfilter von 0,1 bis 1 Hertz, um langsame Drifts zu entfernen, wie sie beispielsweise durch Änderungen der Impedanz der Sensoren verursacht werden. Anschließend verwenden Sie ein Tiefpassfilter von 30 bis 50 Hertz, um hochfrequente Anteile wie elektrisches Rauschen zu eliminieren, und schließen Sie Sensoren aus oder interpolieren Sie diese, die nach der Entfernung der Hauptanteile nicht neuronaler Signale unzuverlässige Daten aufweisen.Re-referenzieren Sie die Daten an jeder Elektrode, indem Sie den Mittelwert über alle Sensoren bilden und diesen Wert von jedem Sensor abziehen. Anschließend extrahieren Sie zeitliche Episoden von etwa 1000 Millisekunden, die jedes auditorische und visuelle Ereignis umgeben.Schließen Sie 100 Millisekunden vor dem Stimulusbeginn und 600 Millisekunden nach dem Stimulusbeginn ein. Subtrahieren Sie den Mittelwert der Daten in der prästimulalen Basislinie, um die ERP-Amplituden als Änderungen relativ zum prästimulalen Signal neu auszudrücken. Berechnen Sie anschließend das durchschnittliche ERP, indem Sie die Daten aus allen Epochen mitteln, die in dieselbe Bedingung fallen, also entweder aufmerksam wahrgenommene, ignorierte oder passiv wahrgenommene Reize.Um schließlich den zeitlichen Verlauf der Aufmerksamkeitsprozesse zu ermitteln, vergleichen Sie Amplitude und Latenz sowie die räumliche Verteilung der ERP-Antwort nach beachteten Reizen mit denen in der passiven Bedingung. Ebenso vergleichen Sie zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs des Ignorierens Amplitude und Latenz sowie die räumliche Verteilung der ERP-Antwort nach ignorierten Reizen mit denen in der passiven Bedingung. Das IMAT-Protokoll enthüllte einzigartige zeitliche und räumliche Profile der Aufmerksamkeits- und Ignorierprozesse hinsichtlich des Aufmerksamkeitsmodulationseffekts, definiert als der Unterschied in der neurophysiologischen Antwort zwischen der beachteten und der ignorierten Bedingung.In der auditiven Sinnesmodalität trugen Aufmerksamkeits- und Ignorierprozesse zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach Tonerzeugung zum Aufmerksamkeitsmodulationseffekt bei. Dies legt nahe, dass beide Prozesse während der auditiven Sinnesverarbeitung erforderlich sind und zudem unterschiedliche Hirndynamiken in der visuellen Sinnesmodalität beinhalten. Das visuelle sensorische ERP zeigte einen signifikanten Effekt der Aufmerksamkeitszuwendung, jedoch nicht des Ignorierens, was darauf hindeutet, dass lediglich Aufmerksamkeitsprozesse in der visuellen Sinnesverarbeitung erforderlich sind und für 100 % des Aufmerksamkeitsmodulationseffekts verantwortlich sind.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die physiologischen Reaktionen der Aufmerksamkeitssteuerung bei Prozessen des Zuhörens und Ausblendens unabhängig voneinander messen kann. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie die Quellenlokalisation durchgeführt werden, um besser zu verstehen, welche Hirnregionen an der Erzeugung der neurophysiologischen Signale beteiligt sind.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Behavior

Verhalten

Das Ziel unserer Forschung ist es, Verhalten zu Hirnaktivität korreliert. Genaue Verhaltensmaßnahmen und bildgebenden Verfahren ermöglichen es uns, Gehirn-Verhalten Zusammenhänge aufzuklären.

Korrelation von Verhaltensreaktionen auf fMRI Signalen von Human präfrontalen Kortex: Untersuchung kognitiver Prozesse mit dem Task Analysis

Wir verwenden magneto-und Elektroenzephalographie (MEG / EEG) mit anatomischen Information durch Magnetresonanztomographie (MRI) aufgenommenen kombiniert, um die Dynamik des kortikalen Netzwerk mit auditorischen Aufmerksamkeit zugeordnet abzubilden.

Mapping Kortikale Dynamics Mit Simultaneous MEG / EEG und anatomisch eingeschränkt Minimum-Norm Schätzungen: ein Auditory Achtung Beispiel

Hier beschreiben wir ein visuelles Suchparadigma mit Touchscreen, das zur Untersuchung der Bedrohungserkennung über die gesamte Lebensdauer verwendet werden kann. Das Paradigma wurde bereits in verschiedenen Studien verwendet, die zeigen, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene bedrohliche Reize wie Schlangen, Spinnen und wütende Gesichter schneller erkennen als nicht bedrohliche Reize.

Messaufmerksamkeits Verzerrungen für die Bedrohungs bei Kindern und Erwachsenen

Eine neuartige kognitive Paradigma entwickelt, um Verhaltens- und neuronale Korrelate von Störungen durch zu-sein-ignoriert Distraktoren gegen Störungen durch zu-sein-Unterbrecher besuchte während einer Arbeitsgedächtnisaufgabe aufzuklären. In dieser Handschrift sind mehrere Varianten dieses Paradigma detaillierte und Daten mit diesem Paradigma in jüngere / ältere erwachsene Teilnehmer erhalten wird, überprüft.

A Cognitive Paradigm zu Störungen im Arbeitsgedächtnis von Ablenkungen und Unterbrechungen Untersuchen

Urteile zeitlicher Ordnung können verwendet werden, um Verarbeitungsgeschwindigkeitsparameter und Aufmerksamkeitsgewichte zu schätzen und dadurch die Mechanismen der Aufmerksamkeitsverarbeitung abzuleiten. Diese Methode kann auf eine Vielzahl von visuellen Reizen angewendet werden und funktioniert mit vielen Aufmerksamkeitsmanipulationen.

Mess Achtung und Visual Verarbeitungsgeschwindigkeit von Modellbasierte Analyse zeitlicher Ordnung Urteile

Mit zwei verschiedenen transkranielle Magnetstimulation (TMS) Protokolle, beschreibt dieses Manuskript messen und vergleichen kortikalen Hemmung innerhalb der primären motorischen Kortex bei unterschiedliche Aufmerksamkeits Schwerpunkten der Annahme.

Intracortical Hemmung innerhalb der primären motorischen Kortex kann moduliert werden, indem Sie ändern den Fokus der Aufmerksamkeit

Dieses Werk stellt ein neues Protokoll für die Beurteilung der Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung (ADHS) durch die Bereitstellung eines objektiveren diagnostische Verfahrens für diese Entwicklungsstörung basiert auf der Verwendung von innovativen Tools. Er analysiert auch die Beziehung zwischen Aktivierung und Exekutive Funktion Maßnahmen.

Verwendung von Gehirn Aktivierung (Nir-HEG/Q-EEG) und Zwangsvollstreckungsmaßnahmen (CPT) in einer ADHS Protokoll

Dieses experimentelle Protokoll kombiniert Eye-tracking und die Beurteilung der presaccadic visuelle Empfindlichkeit in einem doppelten Aufgabe Paradigma, bestehend aus einer freien Wahl Saccade Aufgabe und eine visuelle Diskriminierung Aufgabe, zu untersuchen, die Bereitstellung von visuellen räumliche Aufmerksamkeit vor sowohl präzise als auch durchschnittlich Sakkaden.

Die Bereitstellung der visuellen Aufmerksamkeit vor genau und durchschnittlich Sakkaden über Eye-Tracking und Bewertung der visuelle Empfindlichkeit zu untersuchen

Dieses Studiendesign misst die Kosten für den Aufgabenwechsel bei der Verwendung eines Smartphones während des Gehens. Die Teilnehmer durchlaufen zwei experimentelle Bedingungen: eine Kontrollbedingung (Gehen) und eine Multitasking-Bedingung (SMS während des Gehens). Die Teilnehmer wechseln zwischen diesen Aufgaben und einer richtungsbestimmenden Aufgabe. Es werden sowohl EEG-Daten als auch Verhaltensmessungen aufgezeichnet.

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EEG-Methoden werden zur Extraktion von Biomarkern von Hirnfunktionsstörungen angewendet. Der Schwerpunkt liegt auf mehrkanaligen ereignisbezogenen Potenzialen (ERPs), die in einer GO/NOGO-Aufgabe aufgezeichnet wurden. Nicht-Gehirn-Artefakte werden korrigiert und ERPs werden mit den normativen Daten verglichen. Beispiele beziehen sich auf Biomarker für adhS-Diagnose und Vorhersage der Medikamentenreaktion.

Ereignisbezogene Potenziale (ERPs) und andere EEG-basierte Methoden zur Extraktion von Biomarkern der Hirnfunktionsstörung: Beispiele aus pädiatrischen Aufmerksamkeitsdefiziten/Hyperaktivitätsstörungen (ADHS)

Erfahren Sie, wie neurophysiologische Signale von Aufmerksamkeitsprozessen mit EEG und ereignisbezogenen Potentialen gemessen werden. Diese Methode ermöglicht die Unterscheidung von Mechanismen beim Fokussieren und Ignorieren.

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

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