Misura di segnali neurofisiologici di Ignorando e Assistere Processi in controllo Attenzione

L'obiettivo generale del seguente esperimento è misurare in modo indipendente i segnali neurofisiologici di due processi attentivi — prestare attenzione ed escludere — durante l'attenzione sostenuta. Questo risultato si ottiene progettando un compito computerizzato in cui i partecipanti premono dei pulsanti in risposta a due stimoli sensoriali presentati contemporaneamente, al fine di indurre le condizioni necessarie per attivare il processo di attenzione, di esclusione o nessuno dei due. Come secondo passo, i partecipanti svolgono il compito abbinato all'elettroencefalografia o EEG, che rileva e registra l'attività elettrica cerebrale mentre essi attivano i processi di attenzione ed esclusione.

Successivamente, i dati EEG vengono analizzati mediante software informatico al fine di estrarre le risposte medie agli stimoli sensoriali in condizioni di attenzione o di inattenzione, e nella condizione di riferimento passivo in cui non viene prestata alcuna attenzione. I risultati basati sull'analisi del potenziale correlato all'evento, o ERP, mostrano differenze nell'evoluzione temporale della risposta neurofisiologica media a un singolo stimolo sensoriale quando questo viene ignorato o prestato attenzione, rispetto alla condizione di riferimento passivo. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto alle misure esistenti, come l'effetto di modulazione attentiva, è che consente di verificare nuove ipotesi riguardo al fatto che i processi di attenzione e di inattenzione siano implementati dagli stessi meccanismi cerebrali o da meccanismi diversi.

Le implicazioni di questa tecnica si estendono anche alla terapia o alla diagnosi di deficit attentivi poiché alterazioni dei processi di attenzione e di inibizione possono produrre sintomi simili, come la distraibilità, rendendo difficile la scelta del trattamento. Questo metodo valuta l'integrità di ciascun processo separatamente ed è quindi in grado di individuare con maggiore precisione la reale origine del sintomo. Iniziare creando due gradazioni sinusoidali in scala di grigi di circa 5,7 pollici di diametro, con qualsiasi frequenza; le immagini avranno una durata sullo schermo di 100 millisecondi.

Inclinare uno dei due stimoli visivi di 10 gradi visivi a destra rispetto alla mediana, e l'altro stimolo visivo di 10 gradi visivi a sinistra rispetto alla mediana. Successivamente, generare due toni uditivi puri, uno con un'altezza di 750 hertz e l'altro a 900 hertz. Ciascuno deve avere una durata di 100 millisecondi; assicurarsi che il grado di inclinazione degli stimoli visivi e la differenza di altezza negli stimoli uditivi siano sufficientemente distinti, in modo che il partecipante possa distinguerli senza dover ricorrere a tentativi casuali.

Quindi creare un codice informatico che controlli la presentazione di stimoli uditivi e visivi durante l'esperimento, utilizzando un software di presentazione. Presentare stimoli visivi al centro di uno sfondo grigio e stimoli uditivi mediante altoparlanti posizionati ai lati dello schermo. Selezionare il numero di stimoli da presentare.

Presentare almeno 150 ripetizioni di ciascuno dei stimoli visivi e uditivi per ogni condizione sperimentale, al fine di garantire un numero sufficiente di ripetizioni per ottenere una risposta neurofisiologica affidabile. Successivamente, selezionare la tempistica per ciascuno stimolo uditivo e visivo. Utilizzare un intervallo inter-stimolo (ISI) compreso tra 750 e 1000 millisecondi tra le presentazioni sequenziali di stimoli appartenenti alla stessa modalità sensoriale, alternando stimoli uditivi e visivi.

Infine, suddividere gli stimoli in segmenti di 25. Ogni segmento sarà preceduto da una tra tre istruzioni di compito selezionate casualmente. Informare il partecipante sul compito prima di raccogliere le misurazioni neurofisiologiche dell'attività cerebrale.

Chiedere al partecipante di prestare attenzione e rispondere solo ai toni udittivi, ignorando gli stimoli visivi. Quando l'istruzione è ascoltare, chiedere al partecipante di premere la freccia sinistra se il tono è alto e la freccia destra se il tono è basso. Analogamente, istruire il partecipante a prestare attenzione e rispondere solo alle valutazioni visive, ignorando gli stimoli udittivi.

Quando l'istruzione è "guarda", chiedere al partecipante di premere la freccia sinistra se la graduazione è inclinata a sinistra e la freccia destra se la graduazione è inclinata a destra. Infine, istruire il partecipante a non dare alcuna risposta quando l'istruzione è "passiva", assicurandosi che il partecipante mantenga comunque gli occhi aperti e lo sguardo concentrato sullo schermo. Durante l'esperimento, alternare le istruzioni di "ascolta" e "guarda" tra i vari segmenti, in modo da rendere la modalità precedentemente rilevante irrilevante, trasformandola così in un potente distrattore.

Una volta che il partecipante ha acquisito familiarità con il compito, iniziare la raccolta delle risposte neurofisiologiche ai segnali prestati attenzione e ignorati. Durante la fase Im A, preparare il casco per l'elettroencefalografia (EEG) e l'apparecchiatura di registrazione seguendo le istruzioni del produttore. Applicare il casco sulla cute del capo del partecipante e verificare il segnale, l'impedenza e la qualità in ciascuno dei sensori.

Successivamente, sincronizzare le registrazioni neurofisiologiche con il software di presentazione degli stimoli e il software di registrazione neurofisiologica secondo le istruzioni del produttore. Infine, registrare i segnali neurofisiologici mentre il partecipante esegue il compito. Per garantire che il software disponga di una registrazione precisa dei tempi di presentazione di ciascuno stimolo e delle risposte, preparare i dati neurofisiologici per l'analisi statistica utilizzando un software di analisi.

Iniziare rimuovendo le componenti del segnale non neurali che contribuirebbero alla variabilità delle registrazioni delle risposte cerebrali. Utilizzare un filtro passa-alto da 0,1 a 1 hertz per eliminare le deriva lente, come quelle causate da variazioni nell'impedenza dei sensori. Successivamente, utilizzare un filtro passa-basso da 30 a 50 hertz per rimuovere le componenti ad alta frequenza, come quelle introdotte dal rumore elettrico, ed escludere o interpolare i sensori che mostrano dati non affidabili dopo la rimozione delle principali componenti non neurali.

Riferire nuovamente i dati per ogni elettrodo calcolando la media su tutti i sensori e sottraendo tale valore da ciascun sensore. Successivamente, estrarre epoche temporali di circa 1000 millisecondi intorno a ciascun evento uditivo e visivo.

Includere 100 millisecondi precedenti l'inizio dello stimolo e 600 millisecondi successivi all'inizio dello stimolo. Sottrarre la media dei dati registrati durante il periodo di baseline pre-stimolo per esprimere nuovamente le ampiezze dei potenziali correlati all'evento (ERP) come variazioni rispetto al segnale pre-stimolo. Successivamente, calcolare l'ERP medio effettuando la media dei dati provenienti da tutti gli episodi che rientrano nella stessa condizione, ovvero stimoli prestati attenzione, ignorati o percepiti passivamente.

Infine, per identificare il decorso temporale dei processi di attenzione, confrontare l'ampiezza e il timing, nonché la distribuzione spaziale della risposta ERP dopo stimoli attesi rispetto a quelli osservati durante la condizione passiva. Analogamente, per identificare il decorso temporale dell'ignorare, confrontare l'ampiezza e il timing, nonché la distribuzione spaziale della risposta ERP dopo stimoli ignorati rispetto a quelli osservati durante la condizione passiva. Il protocollo IMAT ha rivelato profili temporali e spaziali unici dei processi di attenzione e di ignoramento rispetto all'effetto di modulazione attentiva, definito come la differenza nella risposta neurofisiologica tra la condizione attesa e quella ignorata.

Nella modalità sensoriale uditiva, i processi di attenzione e di inibizione hanno contribuito in diversi momenti all'effetto di modulazione attentiva successivo all'inizio del tono. Ciò suggerisce che entrambi i processi sono necessari durante l'elaborazione sensoriale uditiva e che coinvolgono dinamiche cerebrali diverse nella modalità sensoriale visiva. Il potenziale correlato all'evento (ERP) visivo ha indicato un effetto significativo dell'attenzione, ma non dell'inibizione, il che ha suggerito che soltanto i processi attentivi sono richiesti nell'elaborazione sensoriale visiva e spiegano il 100% dell'effetto di modulazione attentiva.

Dopo aver visionato questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come misurare autonomamente le risposte fisiologiche dei processi di attenzione legati all'ascolto e all'ignorare. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'imaging delle sorgenti al fine di comprendere meglio quali aree cerebrali sono coinvolte nella generazione dei segnali neurofisiologici.