Atención visual: fMRI Control atencional basado en la investigación del objeto

El control visual de la atención se refiere a nuestro estado deliberado de elegir a qué prestar atención.

Si, por ejemplo, el objetivo de un observador es elegir todas las cebollas de su sopa, entonces es posible que no se dé cuenta de la mosca que se arremolina alrededor.

A pesar de que ambos eran espacialmente coincidentes, el elemento de enfoque, las cebollas, se destacó debido al objetivo del individuo. Este es un ejemplo de control atencional basado en objetos.

Curiosamente, el cerebro, y la corteza visual en particular, pueden procesar los objetos por separado. Pero es el objeto atendido el que obtiene una activación más fuerte en su área de procesamiento especializada asociada.

Utilizando imágenes de resonancia magnética funcional, resonancia magnética funcional y métodos desarrollados originalmente por Nancy Kanwisher y sus colegas, este video demuestra cómo localizar regiones cerebrales dedicadas que procesan objetos particulares.

También investigaremos cómo el control atencional modula la actividad neuronal en las mismas regiones utilizando el análisis basado en vóxeles, e incluso discutiremos cómo el entrenamiento de la atención plena puede mejorar la capacidad de controlar la atención a lo largo del tiempo.

En este experimento, los participantes se acuestan en un escáner de resonancia magnética funcional y se les muestran imágenes de rostros y casas en dos fases diferentes: visualización pasiva y superposición.

Durante la primera fase, se les pide que simplemente observen las imágenes una a la vez en un diseño de bloques, es decir, se presentan una serie de rostros seguidos de una secuencia de casas. Este tipo de visualización sirve para localizar la actividad dentro de regiones específicas de interés.

Por ejemplo, se ha demostrado que el área de la cara fusiforme, el FFA, es más activa cuando los individuos ven rostros en comparación con otros objetos comunes, mientras que el área del lugar parahipocampal, PPA para abreviar, responde más fuertemente a las casas y lugares que a las caras.

Dado que estas regiones responden a tipos específicos de estímulos, se espera que los patrones de actividad basados en vóxeles, o áreas que representan algún nivel de activación, cambien, dependiendo de las imágenes mostradas.

Tales expectativas configuran la segunda fase, donde se muestran imágenes superpuestas de un rostro y una casa. A lo largo de varias pruebas, se les pide a los participantes que presten atención a solo uno de los elementos a la vez y, por lo tanto, deben cambiar su enfoque entre la casa o la cara.

En este caso, la variable dependiente es la cantidad de activación registrada en las condiciones de la imagen, que se puede convertir en la magnitud del cambio de señal para observar la variación en la activación desde la línea de base hasta los bloques enfocados en la cara y los centrados en la casa.

Aunque ambas imágenes se presentan de manera superpuesta, se predice que los patrones de actividad en el FFA y el PPA de los participantes cambiarán, según el ítem específico al que atendieron. Tales resultados destacarían el control atencional basado en objetos.

Después de reclutar participantes para este estudio, salúdelos en el laboratorio y verifique que cumplan con los requisitos de seguridad mientras completan los formularios de consentimiento necesarios. Consulte otro proyecto de resonancia magnética funcional de esta colección para obtener más detalles sobre cómo preparar a las personas para ingresar a la sala de exploración y procesamiento de imágenes.

Con el participante ahora en el escáner, explique las instrucciones de la tarea: Primero debe ver pasivamente una serie de imágenes en la pantalla. Durante la segunda fase, las instrucciones de texto les indicarán que presten atención a la casa o a la cara cuando parezcan superpuestas.

Siguiendo estas instrucciones, comience el protocolo de escaneo recogiendo primero un escaneo anatómico de alta resolución.

Luego, inicie la parte funcional con dos ejecuciones de localizador, donde los participantes ven imágenes de forma pasiva en bloques de 30 segundos. Por ejemplo, en el primer segmento, se muestran las caras, cada una durante 750 ms, y una cruz de fijación en el medio, durante un intervalo entre estímulos, o ISI, de 250 ms.

Al final de cada bloque, presente la cruz de fijación durante 20 s antes de alternar la serie de imágenes, que ahora deberían ser casas. Tenga en cuenta que esta secuencia se repite con diferentes imágenes cinco veces, para un total de 10 bloques dentro de una ejecución.

A continuación, proceda con ocho ejecuciones funcionales de la tarea de control atencional. Durante esta fase, indique a los participantes qué objeto deben atender a través de texto en la pantalla, y luego recorra una cara y una casa superpuestas cada segundo, con cada ejecución conteniendo 300 imágenes superpuestas.

Para concluir el estudio, saque al participante del escáner y hágalo un informe.

Para preprocesar los datos, realice la corrección de movimiento para reducir los artefactos de movimiento, el filtrado temporal para eliminar las desviaciones de señal y el suavizado espacial para aumentar la relación señal-ruido.

Posteriormente, cree un modelo lineal general basado en cuál debería ser la respuesta hemodinámica esperada para cada condición de la tarea, ya sean caras o casas, en el escaneo del localizador.

Genere un mapa estadístico ajustando los datos a este modelo, donde el valor en cada vóxel representa el grado en que estuvo involucrado en la condición de la tarea.

En función de las regiones de interés, identifique los grupos para cada sujeto con un umbral estadístico mínimo para cada vóxel que responda a caras o casas.

En concreto, nos centramos en el FFA, en el giro fusiforme medio, que responde significativamente más a las caras que a las casas, así como en el PPA, que incluye todos los vóxeles del giro parahipocampal que responde más significativamente a las casas que a las caras.

A continuación, cuantifique y grafique el porcentaje de cambio de señal para las condiciones de enfoque facial y doméstico en el FFA y el PPA para cada sujeto.

Durante la fase de localizador, observe que el FFA bilateral fue más activo cuando los sujetos vieron rostros en comparación con casas. Por el contrario, el PPA fue más activo cuando los sujetos observaron casas en comparación con los rostros.

Ahora, a partir de las ejecuciones funcionales, use la misma medida (cambio porcentual de señal) trazada contra las regiones del cerebro.

Cuando se atendió el rostro, se encontró un aumento de la actividad en el FFA, pero no en el PPA. Por el contrario, cuando se centró en la casa, se produjo un aumento de la actividad en el PPA, pero no en el FFA. Estos hallazgos indican que la actividad neuronal se modula, dependiendo del ítem que se esté atendiendo.

Ahora que está familiarizado con cómo usar la neuroimagen funcional para estudiar el control atencional basado en objetos, veamos cómo los investigadores estudian otros tipos de procesamiento atencional.

Además de centrarse en las imágenes visuales estáticas, los investigadores también están interesados en cómo se modula la actividad cerebral cuando las personas prestan atención a objetos en movimiento, especialmente relevantes para operar un vehículo motorizado y evitar accidentes.

Por ejemplo, si se le dice al conductor que esté atento al movimiento, como un perro que cruza la calle, el movimiento en sí captará su atención; Sin embargo, es posible que no recuerden otros detalles de identificación sobre el canino. Después de todo, es más importante evitar la tragedia que recordar el color del pelaje.

Otra práctica, la atención plena, incorpora elementos clave del cambio de atención, fomentando un enfoque astuto que se aleja de los pensamientos más estresantes. Al participar en la meditación dirigida por un instructor, se ha demostrado que las personas mejoran su capacidad para controlar la atención, especialmente lejos de las opiniones adversas.

Sin embargo, para las personas con trastornos de ansiedad, incluido el estrés postraumático, el control de la atención es más difícil. Es decir, están sesgados hacia estímulos emocionalmente negativos, como eventos trágicos en las noticias, en lugar de historias neutrales.

Este pobre control atencional los hace más vulnerables a los efectos de las imágenes amenazantes que perpetúan situaciones que parecen no poder quitarse de la cabeza.

Acabas de ver el vídeo de JoVE sobre cómo la atención modula la actividad neuronal. Ahora deberías tener una buena comprensión de cómo diseñar y llevar a cabo un experimento de control atencional utilizando neuroimágenes funcionales y, finalmente, cómo analizar e interpretar patrones específicos de actividad cerebral relacionados con la atención basada en objetos.

¡Gracias por mirar!