注目のコントロール内のプロセスを無視し、出席の神経生理学的信号の測定

本実験の全体的な目的は、持続的注意における「注意を向ける」ことと「無視する」という2つの注意プロセスから生じる神経生理学的信号を独立して測定することです。これは、参加者が同時に提示される2つの感覚入力に対してボタンを押すコンピュータタスクを設計し、注意を向ける、無視する、またはそのどちらでもないプロセスの関与に必要な条件を誘発させることで達成されます。第二のステップとして、参加者が注意および無視のプロセスに従事している間の脳電気活動を検出・記録する脳波計（EEG）を用いて、このタスクを実施します。

次に、注意を向けている条件、無視している条件、および注意を配分していない受動的な参照条件における感覚入力への平均応答を抽出するため、コンピュータソフトウェアを用いてEEGデータを解析します。事象関連電位（ERP）解析に基づく結果は、受動的な参照条件と比較して、単一の感覚入力が無視された場合または注意を向けられた場合における、平均的な神経生理学的応答の時間的推移に差があることを示しています。注意変調効果のような既存の測定法と比較した本手法の主な利点は、注意を向けるプロセスと無視するプロセスが、同一の脳メカニズムによって実装されているのか、あるいは異なるメカニズムによって実装されているのかという新しい仮説を検証できる点にあります。

注意プロセスにおける集中と無視の障害は、注意散漫などの同様の症状を引き起こし、治療法の選択を困難にするため、本手法の意義は注意欠陥の治療や診断にも及びます。この手法では、各プロセスの完全性を個別に評価するため、症状の真の原因をより正確に検出することが可能です。まず、直径約5.7インチのグレースケール正弦波グレーティングを2つ作成します。周波数は任意とし、画像の画面提示時間は100ミリ秒とします。

一方のグレーディングを正中線から視覚的に右へ10度傾け、もう一方のグレーディングを正中線から視覚的に左へ10度傾けます。次に、750 hertzと900 hertzのピッチを持つ2つの純音を生成します。それぞれの持続時間を100 millisecondsとし、視覚刺激の傾斜角度と聴覚刺激のピッチの差が十分に明確で、参加者が推測に頼ることなく区別できることを確認してください。

次に、プレゼンテーションソフトウェアを使用して、実験中の聴覚および視覚刺激の提示を制御するコンピュータコードを作成します。視覚刺激はグレーの背景の中央に提示し、聴覚刺激は画面の両側に配置したスピーカーを通じて提示します。提示する刺激の数を選択してください。

信頼性の高い神経生理学的反応を得るために十分な反復回数を確保し、各実験条件につき視覚刺激と聴覚刺激をそれぞれ少なくとも150回ずつ提示します。次に、聴覚刺激および視覚刺激それぞれの提示タイミングを選択します。同一モダリティの刺激を連続して提示する場合の間隔（刺激間間隔：ISI）を750～1000ミリ秒に設定し、聴覚刺激と視覚刺激を交互に配置します。

最後に、刺激を25個ずつのセグメントに分けます。各セグメントの前には、ランダムに選択された3種類のタスク指示のうち1つを提示します。脳活動の神経生理学的測定を行う前に、参加者にタスクについて説明してください。

参加者に対し、聴覚的なトーンのみに注意を向け、それに反応し、視覚刺激は無視するように指示します。「聴取（listen）」の指示が出た際、トーンが高ければ左矢印を、低ければ右矢印を押すよう参加者に求めます。同様に、視覚的な段階評価のみに注意を向け、それに反応し、聴覚刺激は無視するように参加者に指示します。

指示が「look（見る）」の場合、目盛りが左に傾いていれば左矢印を、右に傾いていれば右矢印を押すよう参加者に指示してください。最後に、指示が「passive（受動）」のときは何も反応せず、ただし参加者が目を開けたまま画面に集中していることを確認するよう指示してください。実験中は、「listen（聴く）」と「look（見る）」の指示をセグメント間で交互に切り替えることで、直前に注意を向けたモダリティを無効にし、強力な妨害刺激となるようにします。

参加者がタスクに十分に習熟したら、注意を向けた信号および無視した信号に対する神経生理学的反応の収集を開始します。Im Aの間に、製造元の指示に従って脳波（EEG）キャップおよび記録装置を準備します。参加者の頭皮にキャップを装着し、各センサの信号、インピーダンス、および品質を確認します。

次に、製造元の指示に従って、神経生理学的記録を刺激提示ソフトウェアおよび神経生理学的記録ソフトウェアと同期させます。最後に、被験者がタスクを遂行している間に神経生理学的信号を記録します。各刺激と反応のタイミングをソフトウェアで正確に記録するため、解析ソフトウェアを用いて神経生理学的データを統計解析用に準備します。

まず、脳反応の記録にばらつきをもたらす非神経信号成分を除去します。センサーのインピーダンス変化などによって生じる緩やかなドリフトを除去するため、0.1から1 Hzのハイパスフィルターを使用します。次に、電気的ノイズなどによって導入される高周波成分を除去するために30から50 Hzのローパスフィルターを使用し、主要な非神経成分の除去後に信頼性の低いデータを示したセンサーを除外するか、あるいは補間します。

全センサーの平均値を算出し、各センサーからその値を差し引くことで、各電極のデータを再参照します。次に、各聴覚および視覚イベントの前後約1000ミリ秒の時間的エポックを抽出します。

刺激提示前の100ミリ秒と、刺激提示後の600ミリ秒を抽出します。刺激提示前のベースラインデータの平均値を差し引き、ERP振幅を刺激前信号に対する変化量として再表現します。次に、注意を向けた、無視した、または受動的に知覚した刺激のいずれか、同じ条件に属するすべてのエポックのデータを平均し、平均ERPを算出します。

最後に、注意を向けたプロセスの時間経過を特定するために、注意を向けた刺激後のERP反応の振幅とタイミング、および空間分布を、受動的条件時のそれらと比較します。同様に、無視するプロセスの時間経過を特定するために、無視した刺激後のERP反応の振幅とタイミング、および空間分布を、受動的条件時と比較します。IMATプロトコルにより、注意変調効果（注意を向けた条件と無視した条件の神経生理学的反応の差として定義される）に関して、注意を向けるプロセスと無視するプロセスの固有の時間的および空間的プロファイルが明らかになりました。

聴覚感覚様式において、注意の集中および無視のプロセスは、トーン開始後の注意変調効果に対し、異なる時点から寄与していました。このことは、聴覚感覚処理には両方のプロセスが必要であること、また、視覚感覚様式では異なる脳ダイナミクスが関与していることを示唆しています。視覚感覚のERPでは、注意の集中による有意な効果が認められましたが、無視による効果は見られませんでした。これは、視覚感覚処理においては注意の集中プロセスのみが必要であり、それが注意変調効果の100%を占めていることを示唆しています。

このビデオを視聴することで、注意制御における「注意を向ける」プロセスと「無視する」プロセスの生理学的反応を独立して測定する方法について、十分な理解を得ることができます。この手順に従い、ソースイメージングなどの他の手法を実施することで、神経生理学的信号の生成にどの脳領域が関与しているかをより深く理解することが可能です。