안구 추적을 통해 정확 하 고 평균 Saccades 전에 시각적 관심의 배포 및 시각적인 감도의 평가 조사
2019년 3월 18일
이 실험 프로토콜 결합 안구 추적 및 자유 선택 saccade 작업과 시각적 공간 관심의 배포 조사 시각적 차별 작업의 구성 된 듀얼 작업 패러다임에 presaccadic 시각적인 감도의 평가 전에 모두, 정확 하 고 평균 saccades.
이 프로토콜은 saccade 프로그래밍 중에 시각적 주의의 공간 적 배포를 조사하도록 설계되었으며 사람들이 어딘가에 보기 전에 시도하는 것을 평가할 수 있습니다. 프로토콜의 주요 장점은 두 개의 saccade 대상 사이의 중간 위치에 착륙 소위 평균 saccades의 실행 전에 시각적 인 관심을 분석 할 수 있다는 것입니다. 우리 실험실에서 박사 과정 학생인 니나 해닝(Nina Hanning)은 참가자의 역할에 대한 절차를 시연할 것입니다.
컴퓨터, 음극선 튜브 또는 CRT 모니터, 표준 키보드, 두 개의 라우드 스피커 및 아이 트래커로 구성된 희미한 조명방에서 실험 재료의 설정을 시작합니다. 그런 다음 아이 트래킹 소프트웨어를 열고 자극 프리젠 테이션및 행동 및 눈 데이터의 캡처를위한 모든 매개 변수를 포함하는 미리 작성된 스크립트를로드합니다. 120 Hertz의 최소 세로 새로 고침 빈도로 CRT 화면에 모든 시각적 자극을 표시합니다.
키보드의 왼쪽 및 오른쪽 화살표 키를 사용하여 반시계 방향으로 대 시계 방향으로 차별 대상 방향에 대한 참가자의 평가를 평가합니다. 화면에 시각적 가버의 적절한 디스플레이를 확인합니다. 마지막으로 잘못된 수동 응답에 대한 청각 피드백을 제공하기 위해 스피커를 설정합니다.
먼저 참가자가 아이 트래커 앞의 의자에 앉게 합니다. 턱을 턱 받침대 위에 놓고 이마를 바에 기대어 머리 움직임을 억제합니다. 다음으로 참가자의 시선을 1도 내에서 정확하게 추적할 수 있도록 참가자에게 화면의 여러 위치를 가로질러 이동하는 점을 따르도록 요청하여 교정 절차를 실행합니다.
실험 중에 각 평가판 시작 시 화면 센터에서 올바른 고정을 모니터링합니다. 다음으로 참가자에게 각 평가판 의 시작 부분에서 화면 중앙에 고정하도록 지시합니다. 그런 다음 참가자에게 24개의 깜박이는 산만함 스트림이 화면에 나타나고 그 중 두 개가 곧 깜박이거나 재판이 끝날 때까지 화면에 남아 있는 흰색 프레임으로 큐링된다는 사실을 알려드립니다.
참가자에게 두 가지 단서 중 하나의 중심을 최대한 빨리 보라고 한다. 마지막으로, 키보드의 오른쪽 또는 왼쪽 화살표를 각각 눌러 수직에 비해 기울어진 가버가 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 회전했는지 여부를 수동으로 보고하도록 참가자에게 요청합니다. 기울어진 가버의 방향이 잘못 보고되면 소리가 재생됩니다.
화면 중앙에 있는 흑백 황소의 눈 모양의 고정 대상으로 작업을 시작합니다. saccade 대상의 발병과 함께 화면에서 고정 대상을 제거합니다. 평가판 시작 시 고정 대상으로부터 반경 10도에서 24개의 균등하게 간격을 두는 산만 스트림을 표시합니다.
수직 가버 패치와 가우시안 픽셀 노이즈 마스크 사이에 25밀리초마다 번갈아 가며 동적 자극을 사용합니다. 고정 대상의 개시 후 300~600밀리초 사이에 는 시험 전반에 걸쳐 30도 또는 90도의 각도 거리에서 무작위로 선택된 두 개의 산만 스트림을 둘러싼 회색 원 형태의 두 개의 타케이드 대상을 제시한다. 참가자가 예측 가능한 saccade 실행 패턴을 채택하지 않도록 시험에서 재판으로 saccade 대상 발병 시간을 변경해야합니다.
다음으로, 임의로 선택된 산만기 스트림 내에서 수직 가버 패치를 교체하기 위해 수직에 비해 시계 방향으로 또는 시계 반대 방향으로 회전된 기울어진 가버 패치가 무작위로 존재한다. 그런 다음 차별 대상 프레젠테이션의 시간 창을 선택하여 차별 대상 오프셋이 saccade 발병 전에 발생한 시험 수를 최대화합니다. 회색 배경만 남아 있도록 saccade 대상의 발병 후 500 밀리초 화면에서 모든 자극을 지웁글.
마지막으로 참가자가 시계 반대 방향으로 왼쪽 화살표를 누르고 시계 방향에 대한 오른쪽 화살표를 눌러 키보드를 통해 차별 대상의 방향을 나타내고 참가자가 차별 대상 방향을 잘못 보고할 때마다 피드백 사운드를 재생할 때까지 기다립니다. 수동 응답이 제공되면 자동으로 다음 평가판을 시작합니다. 결과는 90도 및 30도 조건과 관련된 saccade 엔드포인트 분포가 실질적으로 다르다는 것을 나타냅니다.
또한, 모든 방향의 사카데스를 고려하여, 데이터는 90도 및 30도 조건에서 제어 위치에 비해 두 개의 saccade 표적에서 시각적 민감도의 선택적 촉진을 보였다. 90도 및 30도 조건에서 정확한 사카데스의 끝에서 시각적 감도가 크게 향상되었습니다. 대조적으로, 사케이드를 평균화하기 전에, 사케이드 끝점에서 시각적 감도가 향상되지 않았지만 약간 감소했습니다.
마지막으로, 평균 사케이드를 평균화하기 전에 주의 선택이 해결되지 않았다는 해석을 뒷받침하는 평균 사케이드에 따라 교정 사케이드의 끝에서 중요한 이점이 관찰되지 않았습니다. saccade 준비 하는 동안 시각적 인 관심을 측정 해야 합니다. 그러기 위해, 차별 대상이 실제로 Saccade의 발병 전에 나타난 분석에 그 시험을 포함합니다.
전두엽 눈장이나 우수한 미량과 같은 영역에서 동시 신경 생리학적 기록을 적용하면 신경 수준에서 주의와 좌골 눈 운동 사이의 커플링에 대한 통찰력을 확장할 수 있습니다.
개요
이 실험적 프로토콜은 안구 추적을 사용하여 안구 급속 움직임 프로그래밍 중 시각적 공간 주의 배치를 조사합니다. 이중 과제 패러다임에서 정확한 급속 움직임과 평균 급속 움직임 전후의 시각적 민감도를 평가합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동 심리학
- 시각 주의
배경
- 이 연구는 안구 급속 움직임 전에 시각적 주의가 어떻게 할당되는지 중점적으로 다룹니다.
- 평균 급속 움직임은 목표물 사이에 끝점이 위치할 때 발생합니다.
- 이를 이해하면 주의 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
- 이전 연구에서는 다른 유형의 급속 움직임 중 시각적 민감도가 다양하게 나타났습니다.
연구 목적
- 급속 움직임 전의 시각적 주의 배치를 조사합니다.
- 급속 움직임 정확도와 관련된 시각적 민감도를 분석합니다.
- 평균 급속 움직임과 정확한 급속 움직임에 대한 주의 할당의 차이를 이해합니다.
사용된 방법
- 참가자들은 자유 선택 급속 움직임 과제와 시각 판별 과제를 수행합니다.
- 안구 추적은 시선과 급속 움직임 실행을 모니터링하는 데 사용됩니다.
- 시각 자극에는 가보르 패치와 주의 산만 유발 스트림이 포함됩니다.
- 참가자들은 키보드 입력을 사용하여 시각 대상물의 방향을 보고합니다.
주요 결과
- 급속 움직임 끝점 분포는 조건에 따라 크게 달랐습니다.
- 정확한 급속 움직임의 끝점에서 시각적 민감도가 향상되었습니다.
- 평균 급속 움직임에 대해서는 향상이 관찰되지 않았으며, 이는 해결되지 않은 주의 선택을 나타냅니다.
- 평균 급속 움직임에 이어지는 수정 급속 움직임은 중요한 이점을 보이지 않았습니다.
결론
- 시각적 주의는 정확한 급속 움직임 전에 선택적으로 촉진됩니다.
- 평균 급속 움직임은 향상된 시각적 민감도의 이점을 받지 않습니다.
- 추가 연구는 이러한 발견의 신경 생리학적 기반을 탐구할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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.
