What is object-based attentional control and how does it work?

Object-based attentional control refers to deliberately choosing what to pay attention to based on your goals. For example, if you focus on picking onions from soup, you may not notice a fly nearby, even though both are in the same location. The brain processes objects separately, but the attended object gains stronger activation in its specialized processing area, allowing selective focus despite competing stimuli.

What are the fusiform face area and parahippocampal place area?

The fusiform face area (FFA) is a brain region in the mid-fusiform gyrus that responds significantly more to faces than other objects. The parahippocampal place area (PPA) is located in the parahippocampal gyrus and responds more strongly to houses and places than faces. These specialized regions demonstrate how visual cortex is organized to process specific types of stimuli.

How does fMRI help researchers study attentional control?

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows researchers to measure neural activity patterns across brain regions during different tasks. By using voxel-based analysis to track signal changes, researchers can observe how brain activation varies when participants attend to different objects. This technique reveals how attentional control modulates neural activity in specialized processing areas like the FFA and PPA.

What happens in the brain when you attend to one object over another?

When you attend to a specific object, neural activity increases in the brain region specialized for processing that object type. In studies with superimposed faces and houses, attending to faces increased FFA activity but not PPA activity, while attending to houses increased PPA activity but not FFA activity. This demonstrates that attentional control selectively modulates neural responses based on what you choose to focus on.

How does mindfulness training affect attentional control?

Mindfulness training, which incorporates attentional switching through instructor-led meditation, enhances individuals' ability to control attention over time. This practice encourages focused awareness away from stressful thoughts. However, individuals with anxiety disorders or post-traumatic stress show biased attention toward emotionally negative stimuli, making attentional control more difficult and increasing vulnerability to threatening images.

What is the difference between passive viewing and attentional control phases in fMRI experiments?

During passive viewing, participants simply observe images in block design without directing attention, allowing researchers to localize which brain regions respond to specific stimuli like faces or houses. In the attentional control phase, superimposed images appear and participants must focus on one object at a time. This comparison reveals how top-down attention modulates activity in specialized brain regions beyond their baseline responses.

Why is attention important for visual perception?

The brain's capacity to process visual information is limited, making attention essential for selectively processing goal-relevant information while ignoring irrelevant details. Some attentional processes are automatic, while others involve voluntary, conscious control. This selective processing allows efficient navigation of complex visual environments, such as focusing on relevant hazards while driving rather than processing every visual detail.

תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

0 צפיות09:59 דק'

1. גיוס משתתפים

לגייס 20 משתתפים.
1. המשתתפים צריכים להיות ימניים ואין להם היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
2. המשתתפים צריכים להיות בעלי ראייה נורמלית או מתוקנת לנורמלית כדי להבטיח שהם יוכלו לראות את הרמזים החזותיים כראוי.
3. המשתתפים לא צריכים להיות מתכת בגוף שלהם. זוהי דרישת בטיחות חשובה בשל השדה המגנטי הגבוה המעורב fMRI.
4. המשתתפים לא צריכים לסבול קלסטרופוביה, שכן fMRI דורש שוכב בחלל הקטן של הסורק משעמם.

2. הליכי טרום סריקה

מלא ניירת סריקה מראש.
כאשר המשתתפים מגיעים לסריקת ה- fMRI שלהם, הנחו אותם למלא תחילה טופס מסך מתכת כדי לוודא שאין להם אינדיקציות נגדיות ל- MRI, טופס ממצאים מקריים המעניק הסכמה לסריקה שלהם להיבדק על ידי רדיולוג, טופס הסכמה המפרט את הסיכונים והיתרונות של המחקר.
הכן את המשתתפים להיכנס לסורק על ידי הסרת כל המתכת מגופם, כולל חגורות, ארנקים, טלפונים, קליפסים לשיער, מטבעות וכל התכשיטים.

3. לספק הוראות למשתתף.

אמור למשתתף כי בסורק, הם יראו תמונות של פרצופים ובתים.
עבור ריצות מקומיות ראשוניות, להנחות את המשתתפים כי הם צופים באופן פסיבי פרצופים ובתים.
הסבר למשתתפים כי במשימה פועלת, הם יראו פנים ובית על גבי זה. המשימה שלהם תהיה לשים לב לבית או לפנים, כדלקמן.
1. כאשר המשימה מתחילה לראשונה, הם יתבקשו באמצעות הוראות טקסט אם לשים לב לבתים או פרצופים.
2. המשתתפים יהיו ארבע ריצות שבו הם מונחים לשים לב לבתים, וארבע ריצות שבו הם מונחים לשים לב פרצופים.
  1. לוח הזמנים של ריצות פנים ובית יהיה אקראי עבור כל נושא.
להדגיש בפני המשתתף את החשיבות של שמירה על הראש שלהם עדיין לאורך הסריקה.

4. שים את המשתתף בסורק.

תן את אטמי האוזניים של המשתתף כדי להגן על אוזניהם מפני הרעש של הסורק וטלפוני האוזן ללבוש כדי שיוכלו לשמוע את הנסיין במהלך הסריקה, ויש להם לשכב על המיטה עם הראש שלהם ב סליל.
תן למשתתף את כדור סחיטה חירום והנחה אותם לסחוט אותו במקרה חירום במהלך הסריקה.
השתמש רפידות קצף כדי לאבטח את הראש של המשתתפים ב סליל כדי למנוע תנועה עודפת במהלך הסריקה, ולהזכיר למשתתף כי חשוב מאוד להישאר בשקט ככל האפשר במהלך הסריקה, כמו אפילו התנועות הקטנות ביותר לטשטש את התמונות.

5. איסוף נתונים

לאסוף סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה.
התחל בסריקה פונקציונלית.
1. סנכרן את תחילת מצגת הגירוי עם תחילת הסורק.
2. הצג תמונות באמצעות מחשב נישא המחובר למקרן. למשתתף יש מראה מעל עיניהם, המשקפת מסך בחלק האחורי של הסורק.
3. הצג לכל משתתף שתי ריצות מקומיות, שבהן הוא רואה באופן פסיבי בלוקים של פרצופים ובתים. ריצות מקומיות אלה משמשות לזיהוי ה- FFA וה- PPA בכל משתתף בנפרד.
  1. הצג כל סט של פרצופים ובתים בבלוק 30 של, עם 20 s של קיבעון בין בלוקים. הצג כל גירוי עבור 750 ms, ואחריו מרווח בין גירויים של 250 ms, שבו רק צלב קיבעון קיים על המסך. חזור על בלוקים בסדר לסירוגין כדי להשיג חמישה בלוקים של פרצופים וחמישה בלוקים של בתים.
4. הצג לכל משתתף שמונה ריצות פונקציונליות של משימת הקשב.
  1. התחילו כל ריצה עם פנים ובית על גבי(איור 1)במרכז המסך, והוראה להתחיל בטיפול בפנים או בבית. יעד תשומת הלב הראשוני יהיה אקראי מריצה לריצה.
  2. כל ריצה תכלול 300 זוגות של פרצופים ובתים על גבי. זוגות של פרצופים ובתים חוזרים על עצמם בין ריצות, אבל לא בתוך ריצות.
  3. הצג כל זוג גירויים על-גבי לשניה אחת. בכל שנייה, החליפו את הבית והפנים על גבי הבית והפנים החדשים.

איור 1. גירוי פנים וגירוי הבית על גבי יחד. כל גירוי שהוצג היה פנים ובית על גבי. המשתתף הונחה להתמקד בפנים או בבית.

6. נהלים שלאחר הסריקה

תוציא את המשתתף מהסורק.
לתחקר את המשתתף.

7. ניתוח נתונים

מעבד מראש את הנתונים.
1. בצע תיקון תנועה כדי להפחית את ממצאי התנועה.
2. בצע סינון זמני כדי להסיר את הסחף האות.
3. החלק את הנתונים כדי להגדיל את יחס האות לרעש.
דוגמנו את הנתונים עבור כל משתתף.
1. צור מודל של התגובה המודינמית הצפויה צריכה להיות עבור כל תנאי משימה (פנים ובתים) בסריקת ה- localizer.
  1. התאם את הנתונים למודל זה, וכתוצאה מכך מפה סטטיסטית, שבה הערך בכל voxel מייצג את המידה שבה voxel היה מעורב במצב המשימה.
  2. זהה את האשכולות עבור כל נושא המתאים ל- FFA ול- PPA בהתבסס על מיקומם האנטומי. ה-FFA יכלול את כל הווקסלים הרצופים בgyrus באמצע fusiform (אשר מגיב באופן משמעותי יותר פרצופים מאשר לבתים) ואת PPA כלל את כל voxels בgyrus parahippocampal שהגיב באופן משמעותי יותר לבתים מאשר פרצופים. כדי להקים אזורי עניין אלה, סף משמעות מינימלית של p < 10^-6 שימש עבור כל voxel.
2. השתמש במסכות FFA ו- PPA של כל אדם כ- ROI כדי לחלץ הפעלות אותות במהלך ארבע ריצות המיקוד על הפנים וארבעת הריצות המוקד על בתים.
  1. כימות שינוי אות אחוזים עבור מיקוד פנים ותנאי מיקוד הבית ב- FFA וב- PPA עבור כל נושא.
בצע ניתוח דו-כיווני של שונות (ANOVA) על ערכי שינוי אות אחוז כדי לבדוק הבדלים בין התנאים. הגורמים במבחן זה הם החזר על ההשקעה (PPA לעומת FFA) ותשומת לב (פרצופים לעומת בתים).