視覚的注意: fMRI 調査のオブジェクト ベースの注意制御

視覚的な注意制御とは、何に注意を払うかを選択する意図的な状態を指します。

例えば、観察者の目標がスープの中のすべての玉ねぎを選ぶことである場合、彼は渦巻いているハエに気付かないかもしれません。

どちらも空間的には一致しているにもかかわらず、焦点の項目であるタマネギは、個々の目的のために際立っていました。これは、オブジェクトベースのアテンション制御の例です。

興味深いことに、脳、特に視覚野は、物体を別々に処理することができます。しかし、アテンド オブジェクトは、関連する特殊な処理領域でより強力なアクティブ化を獲得します。

このビデオでは、機能的磁気共鳴画像法、fMRI、およびNancy Kanwisherらによって最初に開発された方法を使用して、特定の物体を処理する専用の脳領域を見つける方法を示します。

また、ボクセルベースの分析を使用して、注意制御が同じ領域の神経活動をどのように調節するかを調査し、マインドフルネストレーニングが時間の経過とともに注意を制御する能力をどのように強化できるかについても説明します。

この実験では、参加者はfMRIスキャナーに横たわり、受動的な視聴と重ね合わせの2つの異なるフェーズで顔と家の画像が表示されます。

最初のフェーズでは、ブロックデザインで一度に1つずつ画像を観察するように求められます。つまり、いくつかの顔が表示され、その後に一連の家が続きます。このタイプの表示は、特定の関心領域内でアクティビティをローカライズするのに役立ちます。

たとえば、紡錘状の顔面領域であるFFAは、他の一般的なオブジェクトと比較して、個人が顔を見るとより活発になることが示されていますが、海馬傍の場所領域(略してPPA)は、顔よりも家や場所に強く反応します。

これらの領域が特定の種類の刺激に応答することを考えると、ボクセルベースの活動のパターン、またはある程度の活性化を表す領域は、示されている画像に応じて変化すると予想されます。

このような期待が第2フェーズを設定し、顔と家の重ね合わせた画像が表示されます。数回の試行で、参加者は一度に1つのアイテムだけに注意を払うように求められるため、家と顔の間で焦点を切り替える必要があります。

この場合、従属変数は画像条件全体で記録された活性化の量であり、これを信号変化の大きさに変換して、ベースラインから顔に焦点を合わせたブロックおよび家を中心とするブロックへの活性化の変動を観察できます。

両方の画像が重ね合わされて表示されますが、参加者の FFA と PPA の活動パターンは、参加者が参加する特定の項目に基づいて変化すると予測されます。このような結果は、オブジェクトベースの注意制御を強調するでしょう。

この研究の参加者を募集した後、実験室で彼らを迎え、必要な同意書に記入するときに彼らが安全要件を満たしていることを確認します。スキャンルームとイメージングボアに個人が入る準備の詳細については、このコレクションの別のfMRIプロジェクトを参照してください。

参加者がスキャナーに入った状態で、タスクの指示を説明します:まず、画面上のいくつかの画像を受動的に表示する必要があります。第2フェーズでは、テキストによる指示により、家または顔が重ね合わされて見えるときに、どちらかに注意を払うように促されます。

次に、参加者が30秒のブロックで画像を受動的に見る2回のローカライザーランで機能部分を開始します。たとえば、最初のセグメントでは、それぞれ750ミリ秒の顔を表示し、その間に250ミリ秒の刺激間インターバル(ISI)の間に固定十字を表示します。

各ブロックの終わりに、一連の画像を交互に行う前に、20秒間の固定十字を提示します。これは今や家であるべきです。このシーケンスは、異なる画像で 5 回繰り返され、1 回の実行で合計 10 ブロックになることに注意してください。

次に、注意制御タスクの 8 つの機能実行に進みます。このフェーズでは、画面上のテキストを介して参加者に注意を向けるオブジェクトを指示し、その後、1秒ごとに重ね合わせられた顔と家を循環させ、各実行には300枚の画像を重ね合わせます。

研究の結論として、参加者をスキャナーから取り出し、報告します。

データを前処理するには、モーション補正を実行して移動アーティファクトを減らし、時間フィルタリングを実行して信号ドリフトを除去し、空間スムージングを実行して信号対雑音比を向上させます。

その後、ローカライザースキャンの各タスク条件(顔または家)に対して予想される血行動態応答がどうあるべきかに基づいて、一般的な線形モデルを作成します。

このモデルにデータを適合させることにより、統計マップを生成します。ここで、各ボクセルの値は、タスク条件に関与した範囲を表します。

対象地域に基づいて、顔または家屋に応答した各ボクセルの最小統計閾値を使用して、各被験者のクラスターを特定します。

具体的には、家よりも顔に有意に反応する中紡錘状回におけるFFAと、顔よりも家に有意に反応する傍海馬回内のすべてのボクセルを含むPPAに焦点を当てます。

次に、各被験者のFFAおよびPPAにおける顔と家に焦点を当てた条件の信号変化の割合を定量化してグラフ化します。

ローカライザーの段階では、被験者が家屋よりも顔を見たときの方が、二国間FFAがより活発であったことに注目してください。逆に、顔よりも家を観察した被験者の方がPPAが活発でした。

次に、機能的な実行から、脳の領域に対してプロットされた同じ測定値 (信号の変化率) を使用します。

顔に注意を払ったとき、FFAでは活動の増加が見られましたが、PPAでは見られませんでした。逆に、家が焦点を当てたとき、活動の増加はPPAで発生しましたが、FFAでは発生しませんでした。これらの知見は、神経活動が、どのアイテムに注意を向けているかによって調節されることを示しています。

機能的ニューロイメージングを使用してオブジェクトベースの注意制御を研究する方法を理解したところで、研究者が他のタイプの注意処理をどのように研究するかを見てみましょう。

研究者は、静的な視覚画像に焦点を当てるだけでなく、個人が動く物体に注意を向けるときに脳活動がどのように調節されるか、特に自動車の操作や事故の回避に関連することにも関心を持っています。

たとえば、ドライバーが道路を横断する犬のように動きに注意するように言われた場合、その動き自体がドライバーの注意を引き付けます。ただし、犬に関する他の識別情報を覚えていない場合があります。結局のところ、毛皮の色を覚えておくことよりも、悲劇を避けることが重要なのです。

別の実践であるマインドフルネスは、よりストレスの多い思考から鋭敏な集中を促すことにより、注意の切り替えの重要な要素を組み込んでいます。インストラクター主導の瞑想に従事している間、個人は、特に否定的な意見から離れて、注意をコントロールする能力を高めることが示されています。

しかし、心的外傷後ストレスを含む不安障害を持つ人にとっては、注意力のコントロールはより困難です。つまり、彼らは中立的な話ではなく、ニュースの悲劇的な出来事のような感情的に否定的な刺激に偏っています。

このような注意力のコントロールが不十分なため、彼らは脅迫的な画像の影響に対してより脆弱になり、状況を永続させ、気から離れることができないようです。

あなたはちょうどJoVEのビデオを見ました、注意がどのように神経活動を調節するかについて。これで、機能的ニューロイメージングを使用して注意制御実験を設計および実施する方法、そして最後に、オブジェクトベースの注意に関連する脳活動の特定のパターンを分析および解釈する方法について十分に理解しているはずです。

ご覧いただきありがとうございます!