アイトラッ キングによる正確かつ平均サッカード前に視覚的注意の展開と視覚感度の評価を調査
2019年3月18日
この実験的なプロトコルを組み合わせてアイトラッ キングと自由な選択の眼球と視覚空間的注意の展開を調べるには、弁別タスクから成るデュアル タスク パラダイムでアセチルコ視覚感度の評価前に正確なと平均の両方、サッケードです。
このプロトコルは、saccade プログラミング中の視覚的注意の空間的な展開を調査するために設計されており、人々がどこかを見る前に何を試みているかを評価することができます。プロトコルの主な利点は、2つのサッカデターゲットの中間位置に着陸するいわゆる平均化サッカデスの実行前に視覚的注意を分析できることです。当研究室の博士課程の学生、ニーナ・ハニングが、参加者の役割における手順をデモンストレーションします。
コンピュータ、陰極線管またはCRTモニター、標準キーボード、2つの拡声器、およびアイトラッカーから成る薄暗く照らされた部屋で実験材料のセットアップを開始します。次に、アイトラッキングソフトウェアを開き、刺激表示と行動データと目のデータのキャプチャのためのすべてのパラメータを含む事前に書かれたスクリプトをロードします。120ヘルツの最小の垂直リフレッシュレートでCRT画面上のすべての視覚刺激を表示します。
キーボードの左右の矢印キーを使用して、反時計回りと時計回りの差別対象方向の参加者の評価を評価します。画面上の視覚ガボールの適切な表示を確認します。最後に、誤った手動応答に対する聴覚フィードバックを提供するためにスピーカーを設定します。
まず、参加者がアイトラッカーの前の椅子に座ってみてはいろいろと言います。あごの休息にあごを置き、頭の動きを抑制するためにバーに額を傾けます。次に、参加者の視線を半径1度以内で正確に追跡できるように、画面上の異なる場所を移動するドットに従うように参加者に依頼して、キャリブレーション手順を実行します。
実験中は、各試行の開始時にスクリーンセンターで正しい固定を監視します。次に、各試行の開始時に画面の中央に固定するように参加者に指示します。その後、参加者に24のちらつきの注意をそらすストリームが画面に表示され、そのうちの2つはまもなく点滅するか、トライアル終了まで画面に残る白いフレームによってキューに入れられます。
参加者に、2つの手がかりの1つの中心に向かってできるだけ早く見てもらいます。最後に、キーボードの右矢印または左矢印をそれぞれ押して、傾いたGaborが垂直に対して時計回りまたは反時計回りに回転したかどうかを手動で報告するよう参加者に依頼します。傾いた Gabor の向きが誤って報告されている場合、音が再生されることを説明します。
画面の中央に黒と白の雄牛の目の形で固定ターゲットでタスクを開始します。固定ターゲットを画面から削除し、サッカデターゲットの開始を一緒に削除します。試験開始時に固定目標から半径10度の24の均等に間隔をあけた散機ストリームを表示する。
垂直ガボールパッチとガウスピクセルノイズマスクの間で25ミリ秒ごとに交互に動的刺激を使用します。固定ターゲットの開始後300~600ミリ秒の間に、2つのサッカデターゲットを、無作為に選ばれた2つのディストラクタストリームを周囲に、30度または90度の角度距離で周囲の灰色の円の形で提示します。参加者が予測可能なサッカデ実行パターンを採用するのを避けるために、サッカデターゲット発症の時間を試行から試行まで変えることを確認してください。
次に、無作為に判別対象を提示し、傾いたGaborパッチを、ランダムに選択されたディストラクタストリーム内の垂直ガボールパッチを置き換えるために25ミリ秒間垂直に対して12度ずつ時計回りまたは反時計回りに回転した。次に、差別ターゲットの表示の時間枠を選択して、サッカデ発症前に差別対象オフセットが発生した試行回数を最大化します。サッカデの発症後、画面から500ミリ秒の画面からすべての刺激を消去し、灰色の背景だけが残る。
最後に、左矢印を押して左矢印を左矢印で時計回りに、右矢印を時計回りに押してキーボードを介して差別対象の向きを示す参加者を待ち、参加者が差別対象の向きを誤って報告するたびにフィードバック音を再生します。手動で応答が出されたら、次のトライアルを自動的に起動します。結果は、90度および30度条件に関連するサッカデエンドポイント分布が大幅に異なっていることを示している。
また、全方向のサッカドを考慮して、データは90度および30度条件の両方で対照位置に対して2つのサッカデ標的における視覚感受性の選択的な促進を示した。視覚感受性は90度および30度条件の両方で正確なサッカデスの終点で有意に高められた。対照的に、サッカドを平均化する前に、視感度はサッカデエンドポイントで強化されなかったが、わずかに減少した。
最後に、サッカデスを平均化する前に注意選択が解決されなかったという解釈を支持する平均化サッカデに続く矯正サッカデスの終点では有意な利益は認められなかった。サッカデの準備の間に視覚の注意を測定することを確認してください。これを行うには、サッカデの発症前に実際に差別対象が現れた分析にそれらの試験のみを含める。
前眼球や優れたカリカリなどの領域から同時に神経生理学的録音を適用すると、神経レベルでの注意とサッカディック眼球運動の間の結合に関する洞察を拡張することができます。
概要
この実験的プロトコルは、眼球追跡を使用してサッケードプログラミング中に視覚的空間注意の展開を調査します。デュアルタスクパラダイムで、正確なサッケードと平均的なサッケードの両方の前にある視覚的感度を評価します。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動心理学
- 視覚的注意
背景
- この研究は、サッケード眼球運動の前に視覚的注意がどのように配分されるかに焦点を当てています。
- 平均的なサッケードは、エンドポイントが2つのターゲットの間にあるときに発生します。
- これを理解することで、注意メカニズムへの洞察が得られます。
- 過去の研究では、異なるタイプのサッケードの間に視覚的感度が変化することが示されています。
研究の目的
- サッケードの前に視覚的注意がどのように展開されるかを調査すること。
- サッケードの精度に関連する視覚的感度を分析すること。
- 平均的なサッケードと正確なサッケードの注意配分の違いを理解すること。
使用された方法
- 参加者は自由選択サッケードタスクと視覚的識別タスクを行います。
- 眼球追跡を使用して、視線とサッケードの実行を監視します。
- 視覚刺激にはガボールパッチと注意散漫ストリームが含まれます。
- 参加者はキーボード入力を使用して視覚的ターゲットの向きを報告します。
主な結果
- サッケードのエンドポイント分布は条件によって有意に異なっていました。
- 視覚的感度は正確なサッケードのエンドポイントで向上しました。
- 平均的なサッケードでは向上が観察されず、未解決の注意選択を示しています。
- 平均的なサッケードに続く補正サッケードは、有意な利点を示しませんでした。
結論
- 視覚的注意は正確なサッケードの前に選択的に促進されます。
- 平均的なサッケードは、向上した視覚的感度から恩恵を受けません。
- さらなる研究により、これらの発見の神経生理学的基礎を探ることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of visual attention deployment during saccade programming provides critical insight into the mechanisms underlying sensory-motor integration in human subjects. This protocol enables precise measurement of presaccadic visual sensitivity, supporting mechanistic de-risking and target validation in neurobehavioral research pipelines. The approach is directly relevant for translational neuroscience and early-stage CNS drug discovery where predictive confidence in behavioral endpoints is essential.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of attentional selection mechanisms prior to saccadic eye movements.
- Supports functional validation of neural pathways involved in sensory-motor integration.
- Provides a behavioral readout for de-risking CNS target hypotheses.
- Facilitates portfolio triage by clarifying the link between attention and motor planning.
Screening & Assay Development
- Establishes a validated behavioral paradigm for quantifying visual sensitivity in response to controlled stimuli.
- Delivers reproducible, quantitative outputs suitable for cross-condition comparisons.
- Enables standardization of visual discrimination tasks for downstream screening workflows.
- Supports assay readiness for evaluating pharmacological or genetic interventions affecting attention or saccade programming.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral endpoints with potential neurophysiological biomarkers for translational continuity.
- Provides a framework for integrating electrophysiological measures to extend mechanistic insights.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by linking behavioral and neuronal data.
- Facilitates disease-relevant modeling of attention and motor control deficits.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol fits within the early discovery to preclinical continuum, bridging behavioral assessment and neurophysiological validation in CNS research.
- Discovery Biology: Quantifies attentional deployment and saccade endpoint selection to clarify sensory-motor pathway function.
- Screening: Provides standardized, reproducible behavioral outputs for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of visual sensitivity across saccade types and target locations.
- Translational Research: Supports integration with neuronal recordings for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable behavioral assay adaptable to diverse CNS research questions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in behavioral endpoints and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible behavioral measurements.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by clarifying attention-motor coupling.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of CNS programs based on robust behavioral data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in eye tracking, behavioral neuroscience, and quantitative data analysis.
- Needs high-refresh-rate visual display systems and precise eye tracking instrumentation.
- Demands rigorous cross-team standardization of stimulus presentation and response capture.
- Adaptable to various model systems but dependent on participant compliance and calibration accuracy.
- Analysis limited to trials where discrimination targets precede saccade onset, as supported by protocol constraints.
