Name: Pomiar neurofizjologicznych sygnałów procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Poznaj metodę pomiaru sygnałów neurofizjologicznych procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi za pomocą EEG i zadań komputerowych. Technika ta pozwala rozróżnić mechanizmy mózgowe tych procesów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Chcielibyśmy podziękować Jyoti Mishrze za użyteczne dyskusje na temat paradygmatu. Badania te były wspierane przez granty NIH R33DA026109 i R21MH096329 dla MSC.

UWAGA: Ten protokół badania został opracowany zgodnie z wytycznymi etycznymi zatwierdzonymi przez komisję rewizyjną Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.
1. Przygotowanie bodźców słuchowych i wzrokowych
<ol>
	<li>Korzystając z oprogramowania, w którym można generować obrazy wizualne, utwórz dwie siatki sinusoidalne w skali szarości, o średnicy około 5,7 cala i dowolnej częstotliwości (np. 1,36 cyklu/stopień kąta widzenia). Czas wyświetlania na ekranie będzie wynosił 100 ms.
	<ol>
		<li>Przechyl jedną z krat o około 10 stopni wizualnych w prawo od mediany, a drugą kratę przechyl o tę samą wartość na lewo od kraty.</li>
		<li>Upewnij się, że stopień nachylenia jest wystarczający, aby umożliwić uczestnikom odróżnienie przechylenia w lewo od przechylenia w prawo bez polegania na zgadywaniu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Korzystając z oprogramowania, w którym można generować tony słuchowe, utwórz dwa czyste tony o czasie trwania 100 ms.
	<ol>
		<li>Utwórz jeden z tonów o wyższym tonie, a drugi o niższym tonie. Na przykład jeden skok może wynosić 750 Hz, a drugi 900 Hz.</li>
		<li>Jeśli chodzi o bodźce wzrokowe, upewnij się, że tony są wystarczająco wyraźne, aby uczestnicy mogli je rozróżnić bez polegania na zgadywaniu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Programowanie prezentacji bodźców
<ol>
	<li>Za pomocą oprogramowania do prezentacji stwórz kod komputerowy, który będzie kontrolował prezentację bodźców słuchowych i wzrokowych podczas eksperymentu.
	<ol>
		<li>Najpierw wybierz liczbę bodźców, które mają być prezentowane. Przedstaw co najmniej 150 każdego bodźca wzrokowego i słuchowego na warunki eksperymentalne, aby upewnić się, że jest wystarczająco dużo powtórzeń dla wiarygodnej odpowiedzi neurofizjologicznej.</li>
		<li>Prezentuj bodźce wizualne centralnie na szarym tle, tak aby uczestnik siedział w wygodnej odległości od widzenia. Prezentuj bodźce słuchowe przez głośniki umieszczone po obu stronach ekranu. 
		Uwaga: W przypadku bodźców wizualnych zalecamy szare tło, z wartościami RGB w punkcie środkowym (128,128,128) między czystą bielą (255,255,255) a czystą czernią (0,0,0), z bielą i czernią używanymi do generowania bodźców sinusoidalnych. Gwarantuje to, że średnia jasność tła i bodźca jest porównywalna, a kontrast jest stały między dowolnym punktem bodźca a tłem.</li>
		<li>Dla każdego z bodźców słuchowych i wzrokowych samodzielnie wybierz czas dla bodźców. 
		Uwaga: Uniemożliwia to uczestnikom przewidywanie bodźców na podstawie czasowych relacji między dwoma strumieniami.</li>
		<li>Stosuj interwał między bodźcami (ISI) wynoszący około 1 sekundy między sekwencyjnymi prezentacjami bodźców z tej samej modalności. Wolniejsze ISI sprawią, że zadanie będzie bardziej wymagające od czujności, szybsze ISI mogą uniemożliwić uczestnikom udzielenie odpowiedzi na czas.</li>
		<li>Zmieniaj dokładny ISI losowo w zakresie, takim jak 0,7 do 2 sekund, aby bodźce były nieprzewidywalne dla uczestników, zapobiegając reakcjom neuronalnym związanym z przewidywaniem.</li>
		<li>Ponieważ interakcje międzymodalne mogą powstawać z jednoczesnie lub prawie jednocześnie prezentowanych bodźców 21,22, utrzymuj ISI między bodźcami z dwóch różnych strumieni na poziomie nie mniejszym niż 300 ms.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Upewnij się, że bodźce słuchowe i wzrokowe wydają się występować przeplatane dla uczestników, ale nigdy nie występują równocześnie.</li>
	<li>Na koniec podziel bodźce na segmenty po dwadzieścia pięć. Segmenty te zostaną poprzedzone jedną z trzech losowo wybranych instrukcji zadań, opisanych w następnej sekcji.</li>
</ol>
3. Instrukcja zadania
<ol>
	<li>Skoncentruj uczestnika na zadaniu, zanim zbierzesz neurofizjologiczne pomiary aktywności mózgu.
	<ol>
		<li>Poinstruuj uczestników, aby reagowali na dźwięki słuchowe i ignorowali bodźce wizualne, gdy instrukcja brzmi "Słuchaj". Przedstaw tę instrukcję zarówno za pomocą środków dźwiękowych, jak i wizualnych.</li>
		<li>Przypisz uczestnikom dwa przyciski, aby mogli odpowiadać na każdy dźwięk. Na przykład "naciśnij strzałkę w lewo, jeśli ton jest wysoki, i strzałkę w prawo, jeśli ton jest niski", gdy instrukcja brzmi "Słuchaj".</li>
		<li>Podobnie, poinstruuj uczestników, aby uczestniczyli i reagowali na siatki wizualne oraz ignorowali bodźce słuchowe, gdy instrukcja brzmi "Patrz".</li>
		<li>Przypisz uczestnikom dwa przyciski, aby mogli odpowiadać na siatki wizualne. Na przykład "naciśnij strzałkę w lewo jeśli krata jest przechylona w lewo, i strzałkę w prawo jeśli krata jest przechylona w lewo".
		<ol>
			<li>Używaj tych samych dwóch przycisków do bodźców wzrokowych, jak i do bodźców słuchowych, aby zwiększyć interferencję między modalnościami, a tym samym potrzebę zastosowania mechanizmów kontroli uwagi.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Na koniec poinstruuj uczestników, aby nie odpowiadali, gdy instrukcja jest "Pasywna", ale upewnij się, że uczestnicy mają oczy otwarte i skupione na ekranie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W trakcie sesji zadania naprzemiennie powtarzaj instrukcje "Słuchaj" i "Patrz" między segmentami, aby przełączyć wcześniej obserwowaną modalność na nieistotną, czyniąc ją w ten sposób silnym rozpraszaczem.</li>
	<li>Przypomnij uczestnikom, aby skupiali wzrok na środku ekranu lub na małej kropce lub celowniku umieszczonym w miejscu bodźca wzrokowego i mieli oczy otwarte przez cały czas trwania eksperymentu.</li>
	<li>Twórz od ośmiu do dziesięciu sekund przerw między segmentami, aby złagodzić skutki zmęczenia, pozwolić uczestnikom odpocząć oczom, a także dłuższe 1-2 minutowe przerwy co 6-8 minut.</li>
	<li>Na koniec zapewnij każdemu uczestnikowi wystarczającą praktykę, aby upewnić się, że wykonuje zadanie poprawnie. Korzystne może być ćwiczenie zadań wzrokowych i słuchowych z nadzorowanym strumieniem prezentowanym w izolacji, bez jednoczesnej prezentacji strumienia rozpraszającego.</li>
</ol>
4. Zbieranie danych neurofizjologicznych
<ol>
	<li>Gdy uczestnicy zapoznają się z zadaniem, rozpocznij zbieranie odpowiedzi neurofizjologicznych na obserwowane i ignorowane sygnały podczas IMAT.</li>
	<li>Przygotować nasadkę do elektroencefalografii (EEG) i sprzęt rejestrujący zgodnie z instrukcjami producenta oraz zgodnie z aktualną metodologią i standardami publikacji dla badań EEG 26,27. 
	Uwaga: Ważne parametry zapisu EEG do zapisu EEG podczas IMAT, które mogą być określone przez użytkownika, obejmują: (a) częstotliwość próbkowania 128-1,024 Hz, w celu uchwycenia niskiej częstotliwości sygnałów ERP; b) zapis prądu przemiennego (AC) w celu zminimalizowania powolnego dryftu; c) netto z próbkami z całej skóry głowy i z co najmniej 64 czujnikami, jeżeli mają być przeprowadzone analizy obrazowe u źródła.</li>
	<li>Nałóż nasadkę na skórę głowy uczestnika i sprawdź impedancję i jakość sygnału na każdym z czujników. Zwróć szczególną uwagę, aby upewnić się, że impedancje elektrod rejestrujących są równomierne i mieszczą się w zakresie zalecanym przez producenta. 
	Uwaga: W tym momencie dodaj również wszelkie dodatkowe urządzenia do pomiarów fizjologicznych, jeśli chcesz zbierać nieneuronalne sygnały fizjologiczne, takie jak oddychanie lub puls.</li>
	<li>Zsynchronizuj zapisy neurofizjologiczne z oprogramowaniem do prezentacji bodźców i oprogramowaniem do rejestracji neurofizjologicznej zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
	<li>Rejestruj sygnały neurofizjologiczne, podczas gdy uczestnik wykonuje zadanie, upewniając się, że oprogramowanie rejestrujące ma dokładny zapis czasu każdego bodźca i reakcji do późniejszej analizy.</li>
</ol>
5. Analiza danych offline
<ol>
	<li>Przygotuj dane neurofizjologiczne do analizy statystycznej za pomocą oprogramowania analitycznego.</li>
	<li>Po pierwsze, usuń nieneuronalne komponenty sygnału, które przyczynią się do zmienności neurofizjologicznych zapisów reakcji mózgu.
	<ol>
		<li>Użyj filtra górnoprzepustowego 0,1-1 Hz, aby usunąć powolne dryfty, takie jak te spowodowane zmianami impedancji czujników.</li>
		<li>Użyj filtra dolnoprzepustowego 30-50 Hz, aby usunąć składowe o wysokiej częstotliwości wprowadzone przez szum elektryczny.</li>
		<li>Zidentyfikuj czujniki, które pokazują niewiarygodne dane, i wyklucz je lub interpoluj sygnały.</li>
		<li>Identyfikuj i eliminuj duże, rzadkie składniki hałasu, takie jak artefakty mięśniowe wynikające ze skurczu szczęki lub ruchów czoła oraz systematyczne, nieneuronalne wkłady, takie jak ruchy gałek ocznych. 
		Uwaga: Typowe algorytmy usuwania komponentów nieneuronowych obejmują analizę i regresję komponentów niezależnych, a także algorytmy iteracyjne oparte na jawnych kryteriach wyboru (np. zmiany napięcia przekraczające próg). Postępuj zgodnie z wytycznymi dostępnego oprogramowania analitycznego i postępuj zgodnie z aktualnymi standardami badań EEG 26,27.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po usunięciu głównych nieneuronalnych składników danych neurofizjologicznych, ponownie odnieś dane na każdej elektrodzie, odejmując od każdego czujnika średnią ze wszystkich innych czujników lub średnią z lewego i prawego kanału wyrostka sutkowatego. 
	Uwaga: Ten krok ponownie wyraża efekty dla każdego czujnika w odniesieniu do neutralnego odniesienia, które przy założeniu zawiera zero sygnałów neuronowych. 
	Uwaga: Rzadsze montaże elektrod mogą nie mieć wystarczającej ilości próbkowania, aby spełnić założenia tej techniki 26,27. W tym drugim przypadku średnia lewego i prawego wyrostka sutkowatego może stanowić dokładniejsze odniesienie.</li>
	<li>Następnie wyodrębnij epoki czasowe trwające około 1 sekundy otaczające każde pokazane zdarzenie słuchowe i wizualne. Uwzględnij 100 ms poprzedzających początek bodźca, aby służył jako interwał wyjściowy i co najmniej 600 ms po początku bodźca.</li>
	<li>Uśrednij dane ze wszystkich epok, które mieszczą się w tym samym stanie - bodźce obserwowane, ignorowane i pasywnie odbierane - aby obliczyć średni potencjał wywołanej odpowiedzi lub "ERP". Odejmij średnią danych w linii bazowej przed bodźcem, aby ponownie wyrazić amplitudy ERP jako zmiany względem sygnału sprzed bodźca.</li>
	<li>Aby określić przebieg czasowy procesów uczestniczących, porównaj amplitudę i czas, a także rozkład przestrzenny reakcji ERP po bodźcach uczestniczących w badaniu, z tymi w stanie pasywnym.</li>
	<li>Aby określić przebieg ignorowania w czasie, porównaj amplitudę i czas, a także rozkład przestrzenny odpowiedzi ERP po zignorowanych bodźcach z tymi w stanie pasywnym.</li>
</ol>

<ol><li>Desimone, R., Duncan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+Mechanisms+of+Selective+Visual-Attention%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural Mechanisms of Selective Visual-Attention.</a> Annu. Rev. Neurosci. 18, 193-222 (1995).</li>
<li>Hillyard, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiology+of+Human+Selective+Attention%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Electrophysiology of Human Selective Attention.</a> Trends Neurosci. 8, 400-405 (1985).</li>
<li>Kastner, S., Ungerleider, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+basis+of+biased+competition+in+human+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">The neural basis of biased competition in human visual cortex.</a> Neuropsychologia. 39, 1263-1276 (2001).</li>
<li>Mangun, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+Mechanisms+of+Visual+Selective+Attention%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Neural Mechanisms of Visual Selective Attention.</a> Psychophysiology. 32, 4-18 (1995).</li>
<li>Chadick, J. Z., Gazzaley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+coupling+of+visual+cortex+with+default+or+frontal-parietal+network+based+on+goals%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Differential coupling of visual cortex with default or frontal-parietal network based on goals.</a> Nat Neurosci. 14, 830-832 (2011).</li>
<li>Ruff, C. C., Driver, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attentional+preparation+for+a+lateralized+visual+distractor%3A+behavioral+and+fMRI+evidence%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Attentional preparation for a lateralized visual distractor: behavioral and fMRI evidence.</a> J Cogn Neurosci. 18, 522-538 (2006).</li>
<li>Serences, J. T., Yantis, S., Culberson, A., Awh, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparatory+activity+in+visual+cortex+indexes+distractor+suppression+during+covert+spatial+orienting%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Preparatory activity in visual cortex indexes distractor suppression during covert spatial orienting.</a> J Neurophysiol. 92, 3538-3545 (2004).</li>
<li>Rissman, J., Gazzaley, A., D'Esposito, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+non-visual+working+memory+load+on+top-down+modulation+of+visual+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">The effect of non-visual working memory load on top-down modulation of visual processing.</a> Neuropsychologia. 47, 1637-1646 (2009).</li>
<li>Gazzaley, A., Cooney, J. W., Rissman, J., D'Esposito, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Top-down+suppression+deficit+underlies+working+memory+impairment+in+normal+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Top-down suppression deficit underlies working memory impairment in normal aging.</a> Nat Neurosci. 8, 1298-1300 (2005).</li>
<li>Kong, D. Y., Soon, C. S., Chee, M. W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+correlates+of+impaired+distractor+suppression+following+sleep+deprivation%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Functional imaging correlates of impaired distractor suppression following sleep deprivation.</a> NeuroImage. 61, 50-55 (2012).</li>
<li>Luck, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Spatial+Cueing+on+Luminance+Detectability+-+Psychophysical+and+Electrophysiological+Evidence+for+Early+Selection%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Psychol+Human%22%5BJournal%5D)">Effects of Spatial Cueing on Luminance Detectability - Psychophysical and Electrophysiological Evidence for Early Selection.</a> J Exp Psychol Human. 20, 887-904 (1994).</li>
<li>Posner, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orienting+of+Attention%5BTitle%5D)+AND+%22QJ+Exp+Psychol%22%5BJournal%5D)">Orienting of Attention.</a> QJ Exp Psychol. 32, 3-25 (1980).</li>
<li>Posner, M. I., Nissen, M. K., Ogden, W. C. Modes of Perceiving and Processing Information. Pick, H., Saltzmann, E. , 137-157 (1978).</li>
<li>Gazzaley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+early+attentional+modulation+on+working+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Influence of early attentional modulation on working memory.</a> Neuropsychologia. 49, 1410-1424 (2011).</li>
<li>Johnson, J. A., Zatorre, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attention+to+simultaneous+unrelated+auditory+and+visual+events%3A+Behavioral+and+neural+correlates%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Attention to simultaneous unrelated auditory and visual events: Behavioral and neural correlates.</a> Cereb Cortex. 15, 1609-1620 (2005).</li>
<li>Johnson, J. A., Zatorre, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+substrates+for+dividing+and+focusing+attention+between+simultaneous+auditory+and+visual+events%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Neural substrates for dividing and focusing attention between simultaneous auditory and visual events.</a> NeuroImage. 31, 1673-1681 (2006).</li>
<li>Zanto, T. P., Gazzaley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+Suppression+of+Irrelevant+Information+Underlies+Optimal+Working+Memory+Performance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural Suppression of Irrelevant Information Underlies Optimal Working Memory Performance.</a> J Neurosci. 29, 3059-3066 (2009).</li>
<li>Lenartowicz, A., Simpson, G. V., Haber, C. M., Cohen, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+Signals+of+Ignoring+and+Attending+Are+Separable+and+Related+to+Performance+during+Sustained+Intersensory+Attention%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Are Separable and Related to Performance during Sustained Intersensory Attention.</a> J Cogn Neurosci. , 1-15 (2014).</li>
<li>Daffner, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Does+modulation+of+selective+attention+to+features+reflect+enhancement+or+suppression+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychol%22%5BJournal%5D)">Does modulation of selective attention to features reflect enhancement or suppression of neural activity.</a> Biol Psychol. 89, 398-407 (2012).</li>
<li>Weissman, D. H., Warner, L. M., Woldorff, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Momentary+reductions+of+attention+permit+greater+processing+of+irrelevant+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Momentary reductions of attention permit greater processing of irrelevant stimuli.</a> NeuroImage. 48, 609-615 (2009).</li>
<li>Shams, L., Kamitani, Y., Shimojo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+illusion+induced+by+sound%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Visual illusion induced by sound.</a> Cognitive Brain Res. 14, 147-152 (2002).</li>
<li>Di Luca, M., Machulla, T. K., Ernst, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recalibration+of+multisensory+simultaneity%3A+Cross-modal+transfer+coincides+with+a+change+in+perceptual+latency%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vision%22%5BJournal%5D)">Recalibration of multisensory simultaneity: Cross-modal transfer coincides with a change in perceptual latency.</a> J Vision. 9, (2009).</li>
<li>Makeig, S., Jung, T. P., Bell, A. J., Ghahremani, D., Sejnowski, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blind+separation+of+event-related+brain+response+components%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Blind separation of event-related brain response components.</a> Psychophysiology. 33, S58-S58 (1996).</li>
<li>Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromagnetic+brain+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Signal+Processing+Mag%22%5BJournal%5D)">Electromagnetic brain mapping.</a> IEEE Signal Processing Mag. 18, 14-30 (2001).</li>
<li>Garcia-Perez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forced-choice+staircases+with+fixed+step+sizes+asymptotic+and+small-sample+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Forced-choice staircases with fixed step sizes asymptotic and small-sample properties.</a> Vision Res. 38, 1861-1881 (1998).</li>
<li>Picton, T. W., Bentin, S., Berg, P., Donchin, E., Hilllyard, S. A., Johnson, R. J. R., Miller, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+using+human+event-related+potentials+to+study+cognition%3A+Recroding+standards+and+publication+criteria%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Guidelines for using human event-related potentials to study cognition: Recroding standards and publication criteria.</a> Psychophysiology. Ritter, W., Ruchkin, D. S., Rugg, M. D., Taylor, M. J. 37 (2), Guidelines. 127-152 (2000).</li>
<li>Keil, A., Debener, S., Gratton, G., Junghofer, M., Kappenman, E. S., Luck, S. J., Luu, P., Miller, G. A., Yee, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Committee+Report%3A+Publication+guidelines+and+recommendations+for+studies+using+electroencephalography+and+magnetoencephalography%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Committee Report: Publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography.</a> Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Procesy związane z uczestnictwem i ignorowaniem w kontroli uwagi mogą obejmować różne ścieżki neuronowe i przebiegi czasowe. W związku z tym warto mierzyć te procesy oddzielnie. IMAT jest narzędziem, za pomocą którego można uchwycić neurofizjologiczne sygnały uczestnictwa i ignorowania oddzielnie, ale równocześnie, w ciągłej uwadze. Kluczowe kroki obejmują pomiar sensorycznych reakcji neurofizjologicznych, gdy uczestnik uczestniczy, ignoruje lub biernie odbiera bodźce prezentowane w danej modalności - słuchowej lub wzrok...

Kontrola uwagi kieruje zachowaniem, kierując nasze zasoby neuronalne i poznawcze w stronę wybranych sygnałów wejściowych, jednocześnie ograniczając dostęp do innych sygnałów, w oparciu o dany cel behawioralny 1. Na przykład podczas czytania książki sygnały wizualne odpowiadające książce są sygnałami docelowymi, które należy wzmocnić, podczas gdy inne sygnały sensoryczne – takie jak telewizor w sąsiednim pokoju – są sygnałami rozpraszającymi, które należy stłumić. Zapisy zarówno u naczelnych, jak i u zwierząt 1-4 wskazują, że reakcje neuronalne w korze czuciowej są wzmocnione dla obserwowanych celów w porównaniu z ignorowanymi dystraktorami podczas selektywnej uwagi, co wskazuje, że siła bodźców sensorycznych w mózgu jest modulowana w zależności od tego, czy są one sklasyfikowane jako cele, czy dystraktory 5-7. Tę różnicę w sile sygnału podczas uczestnictwa w porównaniu z ignorowaniem odnosimy się do efektu modulacji uwagi.
Coraz bardziej interesujące jest pytanie, czy i w jaki sposób procesy neuronalne związane z uczestnictwem przyczyniają się do kontroli uwagi i jej upośledzenia, niezależnie od neuronalnych procesów ignorowania. Coraz bardziej oczywiste jest, że zdolność do ignorowania rozproszeń może być osłabiona niezależnie od naszej zdolności do podążania za celami. Na przykład, tłumienie dystraktorów może być osłabione zwiększonym obciążeniem zadaniowym 8, starzeniem się poznawczym 9 i brakiem snu 10, bez zmniejszania się wzmocnienia celu. Obecnie nie wiadomo, czy spadek wzmocnienia celu może również wystąpić bez deficytu tłumienia dystraktora. Być może ważniejsze jest to, że nie jest rozstrzygnięte, czy deficyty związane z uczestnictwem lub ignorowaniem, ale nie jedno i drugie, mogą wyjaśnić stany neuropsychiatryczne, w których kontrola uwagi jest upośledzona. W związku z tym cenne jest lepsze zrozumienie, czy uczestniczenie i ignorowanie wynikają z oddzielnych ścieżek korowych, czy i jak różnią się one dynamiką neuronalną. Mierząc oddzielnie procesy uczestniczące i ignorujące, można odpowiedzieć na takie pytania.
Tutaj opisujemy metodologię pomiaru neurofizjologicznych sygnałów uczestnictwa i ignorowania oddzielnie, ale równocześnie, w długotrwałej uwadze. Podejście to opiera się na efekcie modulacji uwagi: różnicy w amplitudzie neuronalnej odpowiedzi sensorycznej, gdy osoba uczestniczy w porównaniu z ignorowaniem bodźców w tym strumieniu sensorycznym. Efekt modulacji uwagi jest potężnym narzędziem do wykrywania modulacji uwagi za pośrednictwem sygnałów sensorycznych, ale wyklucza możliwość oceny oddzielnej dynamiki procesów uczestniczących i ignorujących. Mianowicie, różnica w neuronalnych reakcjach sensorycznych podczas uczestnictwa i ignorowania może powstać, ponieważ proces uwagi wzmacnia sygnały celu sensorycznego lub dlatego, że ignorowanie tłumi sygnały dystraktora sensorycznego, lub jedno i drugie. Aby przetestować między tymi alternatywami, wymagane jest zastosowanie dodatkowego warunku kontrolnego, w którym określa się ilościowo siłę bodźców sensorycznych na ich naturalnej linii bazowej, gdy nie są one ani nadzorowane, ani ignorowane. Jest to podobne do chodzenia po ruchliwej ulicy pełnej samochodów, jednak ani aktywnego obserwowania (np. taksówki), ani aktywnego ignorowania (np. samochodów i autobusów nie będących taksówkami) przejeżdżających samochodów. Oceniając sygnały sensoryczne, które są obserwowane lub ignorowane, w stosunku do pasywnego warunku odniesienia, można oddzielnie określić ilościowo wielkość i czas uczestniczenia i ignorowania procesów.
Skuteczne zastosowania takiej pasywnej kontroli w mierzeniu procesów obecności i ignorowania zostały wcześniej opisane w badaniach uwagi antycypacyjnej 11-13 i interakcji pamięć-uwaga 9,10,14-17. W tym miejscu opisujemy zastosowanie tego podejścia w kontekście długotrwałej uwagi, w niesygnalizowanym, ciągłym, intermodalnym (tj. słuchowo-wizualnym) zadaniu uwagi (IMAT) 18. Innymi słowy, metoda ta jest odpowiednia do badania trwających, a nie przygotowawczych procesów kontrolnych, umożliwiając śledzenie tych procesów w czasie. Metoda ta określa również ilościowo procesy kontrolne, które modulują reakcje sensoryczne w różnych modalnościach sensorycznych (tj. słuchowych i wzrokowych), koncentrując się w ten sposób na procesach, które nie są wyspecjalizowane w określonej domenie sensorycznej lub treści. W przeciwieństwie do poprzednich badań funkcjonalnego rezonansu magnetycznego 15,19,20, metoda ta śledzi procesy uczestniczące i ignorujące za pomocą czasowo rozdzielonych sygnałów neurofizjologicznych (elektroencefalografia, EEG), zapewniając w ten sposób milisekundową rozdzielczość w profilach czasowych procesów uczestniczących i ignorujących. Nasze reprezentatywne wyniki pokazują zastosowanie tej techniki w identyfikacji bezpośrednich dowodów na oddzielne źródła korowe i czasową dynamikę procesów neuronalnych uczestnictwa i ignorowania oraz unikalny wkład w efekt modulacji uwagi.

<table><tbody><tr><td>Oprogramowanie NetStation</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>wersja 4.5.1</td><td>Można użyć alternatywnego oprogramowania do nagrywania.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Matlab</td><td>Firma MathWorks, Inc.</td><td>7.10.0 (R2010a)</td><td>Można stosować alternatywne oprogramowanie do analizy i prezentacji.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie PsychToolbox</td><td>http://psychtoolbox.org/</td> <td>v3.0.8 (2010-03-06)</td><td>Oprogramowanie typu open source. Można stosować alternatywne oprogramowanie do prezentacji bodźców.</td></tr><tr><td>Wzmacniacz Netstation</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>300</td><td>Alternatywny wzmacniacz może być używany.</td></tr><tr><td>EEG Net</td><td>Elektroenergetyka geodezyjna, Inc.</td><td>HCGSN130</td><td>Można użyć alternatywnego czepka EEG.</td></tr><tr><td>Elektrolit na bazie soli (chlorek potasu)</td><td>Electrical Geodesic, Inc.</td><td>nie dotyczy</td><td>Elektrolit używany do namaczania siatki dla tego systemu EEG o wysokiej impedancji. Można zastosować alternatywny środek elektrolitowy.</td></tr></tbody></table>

pomiar neurofizjologicznych sygnałów procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi

Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

Kontrola uwagi to zdolność do selektywnego zwracania uwagi na niektóre sygnały sensoryczne przy jednoczesnym ignorowaniu innych. Uważa się, że zdolność ta obejmuje dwa procesy: wzmacnianie sygnałów sensorycznych, które mają być odbierane, oraz tłumienie sygnałów sensorycznych, które należy zignorować. Ogólna siła modulacji uwagi jest często mierzona poprzez porównanie amplitudy sensorycznej odpowiedzi neuronalnej na zewnętrzne bodźce, gdy jest nadzorowana, w porównaniu z ignorowanym. Ta metoda jest niezawodna w wykrywaniu modulacji uwagi, ale wyklucza możliwość oceny oddzielnej dynamiki procesów uczestniczących i ignorujących. W tym miejscu opisujemy metodologię niezależnego pomiaru neurofizjologicznych sygnałów uczestnictwa i ignorowania za pomocą intermodalnego zadania uwagi (IMAT). To zadanie, w połączeniu z elektroencefalografią, izoluje neurofizjologiczne reakcje czuciowe w modalnościach słuchowych i wzrokowych, podczas uczestnictwa lub ignorowania, w odniesieniu do biernej kontroli. W rezultacie, niezależna dynamika uczestnictwa i ignorowania może być oceniana w obu modalnościach. Nasze wyniki przy użyciu tego zadania wskazują, że czasowe i korowe źródła efektów obserwowania i ignorowania różnią się, podobnie jak ich wkład w efekt modulacji uwagi, wskazując na unikalne trajektorie neuronalne i demonstrując przykładową użyteczność ich oddzielnego pomiaru.

Protokół IMAT był wcześniej stosowany do identyfikacji unikalnego wkładu procesów skupiania uwagi oraz ignorowania w szybkość reakcji podczas uwagi trwałej 18. W badaniu tym przebadaliśmy 35 zdrowych osób praworęcznych (22 kobiety, wiek: x̅ = 21.0, σ = 5.4), zrekrutowanych z puli uczestników wydziału psychologii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną zgodę na udział w badaniu przed jego rozpoczęciem. Reprezentatywne wyniki podkreślają wartość niezależnego pomiaru proce...

Kontrola uwagi polega na wzmacnianiu sygnałów docelowych i tłumieniu sygnałów dystraktora. Opisujemy podejście do pomiaru oddzielnie, ale równocześnie, neurofizjologii uczestniczenia i ignorowania w długotrwałej uwadze intermodalnej, wykorzystując stan pasywnej kontroli, podczas którego żaden z procesów nie jest stale zaangażowany.

Pomiar neurofizjologicznych sygnałów procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: ...

Ogólnym celem następującego eksperymentu jest niezależny pomiar sygnałów neurofizjologicznych dwóch procesów uwagi – skupiania uwagi oraz ignorowania – podczas trwania uwagi utrzymywanej. Osiąga się to poprzez zaprojektowanie komputerowego zadania, w którym uczestnicy naciskają przyciski w odpowiedzi na dwa jednocześnie prezentowane bodźce sensoryczne, aby wywołać warunki niezbędne do zaangażowania procesu skupiania uwagi, ignorowania lub żadnego z nich. W drugim kroku uczestnicy wykonują zadanie w połączeniu z elektroencefalografią (EEG), która wykrywa i rejestruje elektryczną aktywność mózgu podczas angażowania procesów skupiania uwagi i ignorowania.Następnie dane EEG są analizowane przy użyciu oprogramowania komputerowego w celu wyodrębnienia średnich odpowiedzi na bodźce sensoryczne w warunkach skupienia uwagi lub ignorowania, a także w pasywnej warunkach referencyjnych, gdy uwaga nie jest angażowana. Wyniki oparte na analizie potencjałów wywołanych (ERP) wykazują różnice w czasowej ewolucji średniej odpowiedzi neurofizjologicznej na pojedynczy bodziec sensoryczny w zależności od tego, czy jest on ignorowany, czy objęty uwagą, w odniesieniu do pasywnej warunków referencyjnych.

measurement-neurophysiological-signals-ignoring-attending-processes

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Celem naszych badań jest powiązanie zachowania z aktywnością mózgu. Dokładne pomiary behawioralne i techniki obrazowania pozwalają nam wyjaśnić zależności między mózgiem a zachowaniem.

Korelacja reakcji behawioralnych z sygnałami fMRI z ludzkiej kory przedczołowej: badanie procesów poznawczych z wykorzystaniem analizy zadań

Wykorzystujemy magnetoencefalografię i elektroencefalografię (MEG/EEG), w połączeniu z informacjami anatomicznymi uzyskanymi za pomocą obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI), aby zmapować dynamikę sieci korowej związanej z uwagą słuchową.

Mapowanie dynamiki korowej z wykorzystaniem jednoczesnej MEG/EEG oraz oszacowań minimalnej normy z ograniczeniami anatomicznymi: przykład uwagi słuchowej

Tutaj opisujemy paradygmat wyszukiwania wizualnego z ekranem dotykowym, który może być wykorzystany do badania wykrywania zagrożeń przez cały okres użytkowania. Paradygmat ten był już stosowany w różnych badaniach wykazujących, że zarówno dzieci, jak i dorośli szybciej wykrywają zagrażające bodźce, takie jak węże, pająki i gniewne twarze, niż bodźce niezagrażające.

Pomiar uprzedzeń uwagi w odniesieniu do zagrożenia u dzieci i dorosłych

Nowatorski paradygmat poznawczy został opracowany w celu wyjaśnienia behawioralnych i neuronalnych korelatów interferencji przez dystraktory, które mają być ignorowane, w porównaniu z interferencją przerywaczy podczas zadania pamięci roboczej. W tym manuskrypcie szczegółowo opisano kilka wariantów tego paradygmatu i dokonano przeglądu danych uzyskanych za pomocą tego paradygmatu u młodszych/starszych dorosłych.

Paradygmat poznawczy do badania interferencji w pamięci roboczej przez rozproszenia i zakłócenia

Oceny porządku czasowego mogą być używane do szacowania parametrów szybkości przetwarzania i wag uwagi, a tym samym do wnioskowania o mechanizmach przetwarzania uwagi. Metodologia ta może być stosowana do szerokiego zakresu bodźców wzrokowych i działa z wieloma manipulacjami uwagi.

Pomiar uwagi i szybkości przetwarzania wzrokowego za pomocą opartej na modelu analizy osądów porządku czasowego

Korzystając z dwóch różnych protokołów przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS), ten manuskrypt opisuje, jak mierzyć i porównywać hamowanie kory mózgowej w obrębie pierwotnej kory ruchowej podczas przyjmowania różnych ognisk uwagi.

Hamowanie wewnątrzkorowe w obrębie pierwotnej kory ruchowej może być modulowane poprzez zmianę skupienia uwagi

Ta praca przedstawia nowy protokół oceny zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), zapewniając bardziej obiektywną procedurę diagnostyczną dla tego zaburzenia rozwojowego opartą na użyciu innowacyjnych narzędzi. Analizuje również związek między środkami aktywizującymi a miarami funkcji wykonawczych.

Korzystanie z aktywacji mózgu (nir-HEG/Q-EEG) i środków wykonawczych (CPT) w protokole oceny ADHD

Ten eksperymentalny protokół łączył śledzenie ruchu gałek ocznych i ocenę preakkadowej wrażliwości wzrokowej w paradygmacie podwójnego zadania, składającego się z zadania sakad wolnego wyboru i zadania dyskryminacji wizualnej, aby zbadać rozmieszczenie wizualnej uwagi przestrzennej przed zarówno dokładnymi, jak i uśredniającymi sakkadami.

Badanie rozmieszczenia uwagi wzrokowej przed dokładnymi i uśredniającymi sakkadami poprzez śledzenie ruchu gałek ocznych i ocenę wrażliwości wzrokowej

Ten projekt badania mierzy koszt zmiany zadania podczas korzystania ze smartfona podczas chodzenia. Uczestnicy przechodzą dwa warunki eksperymentalne: warunek kontrolny (chodzenie) i warunek wielozadaniowości (wysyłanie SMS-ów podczas chodzenia). Uczestnicy przełączają się między tymi zadaniami a zadaniem określającym kierunek. Rejestrowane są dane EEG, a także pomiary behawioralne.

Pomiar kosztu korzystania ze smartfona podczas chodzenia

Metody EEG są stosowane do ekstrakcji biomarkerów dysfunkcji mózgu. Nacisk kładziony jest na wielokanałowe potencjały związane ze zdarzeniami (ERP) rejestrowane w zadaniu GO/NOGO z sygnałem. Artefakty niezwiązane z mózgiem są korygowane, a ERP są porównywane z danymi normatywnymi. Przykłady odnoszą się do biomarkerów do diagnozowania ADHD i przewidywania odpowiedzi na leki.

Potencjały związane ze zdarzeniami (ERP) i inne metody oparte na EEG do ekstrakcji biomarkerów dysfunkcji mózgu: przykłady z pediatrycznego zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD)

Poznaj metodę pomiaru sygnałów neurofizjologicznych procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi za pomocą EEG i zadań komputerowych. Technika ta pozwala rozróżnić mechanizmy mózgowe tych procesów.

Pomiar neurofizjologicznych sygnałów procesów ignorowania i uczestniczenia w kontroli uwagi

Przeglądaj więcej filmów