Измерение нейрофизиологических сигналах Игнорирование и приду процессов во внимание контролю

Общая цель следующего эксперимента заключается в независимом измерении нейрофизиологических сигналов двух процессов внимания — сосредоточения и игнорирования — в условиях устойчивого внимания. Для этого была разработана компьютеризированная задача, в которой участники нажимают кнопки в ответ на два одновременно предъявляемых сенсорных стимула, чтобы создать условия, необходимые для задействования процессов сосредоточения, игнорирования или их отсутствия. На втором этапе участники выполняют эту задачу одновременно с электроэнцефалографией (ЭЭГ), которая регистрирует электрическую активность мозга во время задействования процессов сосредоточения и игнорирования.

Далее данные ЭЭГ анализируются с помощью компьютерного программного обеспечения для извлечения усредненных ответов на сенсорные стимулы в условиях сосредоточения внимания, игнорирования, а также в пассивном контрольном состоянии, когда внимание не задействовано. Результаты анализа вызванных потенциалов (ВП) демонстрируют различия во временной динамике усредненного нейрофизиологического ответа на единичный сенсорный стимул при его игнорировании или сосредоточении внимания по сравнению с пассивным контрольным состоянием. Основным преимуществом данного метода перед существующими показателями, такими как эффект модуляции внимания, является возможность проверки новых гипотез о том, реализуются ли процессы сосредоточения внимания и игнорирования одними и теми же или различными мозговыми механизмами.

Значимость данной методики также распространяется на терапию или диагностику дефицита внимания, поскольку нарушения процессов концентрации и игнорирования могут вызывать схожие симптомы, такие как отвлекаемость, что затрудняет выбор метода лечения. Данный метод позволяет оценить целостность каждого процесса по отдельности и, следовательно, более точно определить истинный источник симптома. Начните с создания двух синусоидальных градиентов серого масштаба диаметром примерно 5.7 inches с любой частотой; изображения должны отображаться на экране в течение 100 milliseconds.

Наклоните одну из градаций на 10 зрительных градусов вправо от медианы, а другую — на 10 зрительных градусов влево от медианы. Затем создайте два чистых слуховых тона: один с частотой 750 hertz, а другой — 900 hertz. При длительности каждого тона 100 milliseconds убедитесь, что степень наклона визуальных стимулов и разница в высоте слуховых стимулов достаточно выражены, чтобы участник мог различать их без использования догадок.

Затем с помощью специализированного программного обеспечения создайте компьютерный код, который будет управлять подачей слуховых и зрительных стимулов в ходе эксперимента. Зрительные стимулы должны предъявляться по центру на сером фоне, а слуховые — воспроизводиться через динамики, расположенные по обе стороны от экрана. Определите количество стимулов для предъявления.

Предъявите не менее 150 зрительных и слуховых стимулов для каждого экспериментального условия, чтобы обеспечить достаточное количество повторений для получения надежного нейрофизиологического ответа. Затем определите временные интервалы для каждого из слуховых и зрительных стимулов. Используйте интервал между стимулами (ISI) от 750 до 1000 миллисекунд между последовательными предъявлениями стимулов одной модальности, чередуя слуховые и зрительные стимулы.

В завершение разделите стимулы на сегменты по 25. Каждому сегменту будет предшествовать одна из трех случайно выбранных инструкций к заданию. Проинформируйте участника о задаче перед началом регистрации нейрофизиологических показателей мозговой активности.

Инструктируйте участника обращать внимание и реагировать только на слуховые тона, игнорируя визуальные стимулы. При инструкции «слушайте» попросите участника нажать левую стрелку, если тон высокий, и правую стрелку, если тон низкий. Аналогично, инструктируйте участника обращать внимание и реагировать только на визуальные градации, игнорируя слуховые стимулы.

Когда инструкцией является «look» (смотри), попросите участника нажать левую стрелку, если шкала наклонена влево, и правую стрелку, если шкала наклонена вправо. В завершение проинструктируйте участника не давать никаких ответов, если инструкция «passive» (пассивно), при этом убедитесь, что участник продолжает держать глаза открытыми и сосредоточен на экране. В ходе эксперимента чередуйте инструкции «listen» (слушай) и «look» между сегментами, чтобы сделать ранее использованную модальность внимания неактуальной, превращая ее тем самым в сильный дистрактор.

Когда участник будет достаточно хорошо ознакомлен с заданием, начните сбор нейрофизиологических ответов на значимые и игнорируемые сигналы. Во время этапа Im A подготовьте шлем для электроэнцефалографии или ЭЭГ и оборудование для записи в соответствии с инструкциями производителя. Наденьте шлем на голову участника и проверьте сигнал, импеданс и качество работы каждого датчика.

Затем синхронизируйте нейрофизиологические записи с программным обеспечением для предъявления стимулов и ПО для нейрофизиологической регистрации в соответствии с инструкциями производителя. Наконец, зарегистрируйте нейрофизиологические сигналы во время выполнения задачи участником. Чтобы обеспечить точную фиксацию времени предъявления каждого стимула и получения ответа в программном обеспечении, подготовьте нейрофизиологические данные для статистического анализа с помощью специализированного анализационного ПО.

Начните с удаления компонентов ненейронного сигнала, которые могут привести к вариабельности записей ответов мозга. Используйте фильтр высоких частот с порогом от 0,1 до 1 Гц для устранения медленных дрейфов, например тех, что вызваны изменением импеданса датчиков. Затем примените фильтр низких частот в диапазоне от 30 до 50 Гц для удаления высокочастотных компонентов, таких как электрические помехи; исключите или интерполируйте данные с датчиков, которые демонстрируют недостоверные показатели после удаления основных ненейронных компонентов.

Пересчитайте значения данных для каждого электрода, вычислив среднее значение по всем датчикам и вычитая это значение из показаний каждого датчика. Затем выделите временные эпохи продолжительностью примерно 1000 мс вокруг каждого слухового и зрительного события.

Включите 100 миллисекунд, предшествующих началу стимула, и 600 миллисекунд после его начала. Вычтите среднее значение данных базовой линии до стимула, чтобы пересчитать амплитуды ERP как изменения относительно сигнала до стимула. Затем вычислите средний ERP, усреднив данные всех эпох, относящихся к одному условию: стимулы с вниманием, игнорируемые или пассивно воспринимаемые.

Наконец, чтобы определить временной ход процессов внимания, сравните амплитуду, время появления, а также пространственное распределение ответа ERP после предъявления значимых стимулов с показателями в пассивном режиме. Аналогично, чтобы определить временной ход процессов игнорирования, сравните амплитуду, время появления, а также пространственное распределение ответа ERP после предъявления игнорируемых стимулов с показателями в пассивном режиме. Протокол IMAT выявил уникальные временные и пространственные профили процессов внимания и игнорирования в отношении эффекта модуляции внимания, который определяется как разница в нейрофизиологическом ответе для условий внимания и игнорирования.

В слуховой сенсорной модальности процессы сосредоточения внимания и игнорирования вносили вклад в эффект модуляции внимания после начала звучания тона в разные моменты времени. Это свидетельствует о том, что оба процесса необходимы при слуховой сенсорной обработке, а также о том, что в зрительной сенсорной модальности задействованы иные динамические процессы мозга. Визуальные сенсорные вызванные потенциалы (ВП) показали значимый эффект сосредоточения внимания, но не игнорирования; это позволяет предположить, что при зрительной сенсорной обработке требуются только процессы сосредоточения внимания, которые обеспечивают 100% эффекта модуляции внимания.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как самостоятельно измерять физиологические реакции процессов фокусирования и игнорирования при контроле внимания. После выполнения данной процедуры можно применить другие методы, такие как визуализация источников, чтобы лучше понять, какие области мозга участвуют в генерации этих нейрофизиологических сигналов.