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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

doi: 10.3791/59162 Published: March 18, 2019

Summary

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。

Abstract

この実験的なプロトコルは、視覚的注意、サッケードのエンドポイントで配置義務的にかどうかを調査するために設計されました。このため、目の追跡とサッカードの準備中に様々 な場所で視認できる差別パフォーマンスを評価を介して眼球に従事している人間の参加者の目の位置を記録しました。重要なは、ターゲットとほぼサッカード エンドポイントが通常一致する単一サッカード ターゲット パラダイムを使用する代わりにこのプロトコル構成の異なる空間の解離につながる 2 つの近くのサッカード ターゲットのプレゼンテーションターゲットの場所と試験のかなりの数のサッカード エンドポイント。パラダイム (眼球運動のターゲットの 1 つに着陸) 正確なサッカードのエンドポイントでアセチルコ弁別性能を比較することができました、(2 つのターゲット間に中間的な場所に着陸) サッケードを平均化。視覚感度のサッケードの平均のエンドポイントではなく正確なサッカードのエンドポイントでの選択的強化を見ました。むしろ、サッケードを平均の実行、前に視覚感度均等に眼球運動目標の中で未解決の注意選択からサッカードの平均が続くことを示唆している両方のターゲットに強化されました。これらの結果は視覚的注意と衝動性眼球運動の反応時間を同じような結論を描画するその他のプロトコルで使用されているよりもむしろアセチルコ視覚感度の直接測定に基づくサッカード プログラミングの必須結合に対して主張します。.我々 のプロトコルは、視覚的注意と行動レベルでは眼球運動との関係を調査するための有用なフレームワークを提供します、神経レベルでの洞察力を拡張するための電気生理学的対策と組み合わせることができます。

Introduction

蓄積された証拠は、眼球運動と注意のコントロールとの間の強い結合のためと主張します。注意1,2の影響力のある運動前野理論は、特に厳格なアカウントについてこのカップリング、視覚的注意のひそかなシフトが後続実行せずサッカード プログラミングに対応していることを示唆を提供します。確かに、注意と眼球運動制御神経相関した共有機能磁気共鳴イメージ投射 (fMRI)3とサブしきい値を介して識別された前頭眼フィールド (FEF) と優れた丘 (SC) のマイクロ刺激眼球運動に誘導4,5,6,7がない場合でも刺激運動フィールド位置の行動と生理の両方を測定注意の利点を生成します。心理物理実験では、眼球運動の準備8,9中に視覚的注意を一貫してシフト サッカードの目標に向かってさらに明らかにしました。ただし、神経レベル1011,12と、サッカード準備が必ずしも生じない対応する観測状態を注意13,14 のシフトします。 ,,1516はサッカード プログラミングと空間注視の義務結合に疑問を投げかけます。

ここでは、我々 は注意と眼球運動自由選択の眼球を伴なった二重課題と視覚弁別課題を用いた行動レベルでプログラミングの結合の性質を再訪しました。眼球運動の 2 つのターゲットが異なるグローバル効果17,18,19,20のかなりの数に関連付けられている生産試験の半分の 30 ° の角距離で発表された重大、サッケード (サッケード平均) 2 つのターゲット間に着陸します。評価し、比較することができた我々 はランダムに 24 のうちの 1 つにサッカード発症直前の差別対象に等距離の場所 (2 つの眼球運動のターゲットの場所、それらの間に場所および 21 の制御位置を含む) を発表、以来、視覚的注意のサッケードとサッカード エンドポイントのどちらかの空間的に関連付けられている (正確なサッカード) 時または (サッケード平均) 解離時のサッカード展開。

注視眼球運動のプログラミングの義務的帰結であるし、したがって、常に眼球のエンドポイントにシフト、着陸方向サッカードの機能としてすべての 24 の場所の視覚感度を行ったかどうかをテストします。精度サッカード、エンドポイントで視覚感度の一貫性のアセチルコ強化と関連付けられた、一方我々 が見つかりませんそのような拡張サッケードを平均の端。この解離は、行動レベルでは眼球運動プログラムの実行に対する視覚的注意、義務的に結合ルールし、注意と眼球運動のコントロールは、いくつかの皮質や皮質下処理段階分離可能なことを示唆しています。重要なは、平均サッケード、グローバル効果がから起こることを示唆している未解決のサッケードによるターゲット選択サッカード発症前に前に 2 つの眼球運動のターゲットに視覚感度の等しい強化を見ました。

Protocol

このプロトコルは、ルートヴィヒ ・ マクシミリアン大学ミュンヘンと部の倫理委員会の承認を指定した倫理的な要件に従って設計されました。

1。 参加者

  1. ナイーブな参加者正常または正常に修正のビジョンと神経学的または精神疾患の十分な数を募集します。10 名の参加者と同様、最近のプロトコル21,22に基づき推奨されます。
    注:全体的にみて、(高齢者 20-28、女性 7、12 右眼優位、1 著者) 向き差別パフォーマンス テストのすべての場所のためのチャンス レベルで残ったのでだった、3 を最終的な分析から除外から 13 の参加者を集めた。

2. 実験のセットアップ

  1. アイトラッ キングと他のすべての実験的なコンポーネントに精通している経験豊富な実験者の監督の下で静かでぼんやりと照らされた部屋で実験を行います。
  2. コンピューター、ブラウン管 (CRT) モニター、標準的なキーボード、2 つのスピーカー、アイト ラッカーから成る実験のセットアップを準備 (材料の表を参照してください)。
    1. シーケンスし、適切なソフトウェアを使用して, 実験 (材料の表を参照してください)。ソフトウェアを読み込むし、自動的に各参加者 (https://github.com/mszinte/CompAttExo) のテストを開始するに実行可能なスクリプトを書きます。スクリプト必要な実験的パラメーターをエンコードし、その刺激提示と同様、行動と目データ コレクションを実装することを確認します。
    2. ディスプレイ CRT 上のすべての視覚刺激画面最小垂直リフレッシュ レート 120 Hz の。 実験画面のガンマの線形化を介して visual Gabors の適切な表示を確保します。
    3. 標準的なキーボードの左と右の矢印キーを介して (時計回りと反時計回り) 差別のターゲット方向の参加者の評価を評価します。
    4. 手動の不正な応答にスピーカーを介して聴覚フィードバックを提供します。

3. アイトラッ キング

  1. 目トラッカー経由で実験全体を通じて少なくとも 1 kHz のサンプリング レートで参加者の優位眼の視線を記録します。
  2. 快適な椅子に座ってし、あごに自分のあごを配置、実験中に頭部の動きを抑制するバーに対してその額を傾く参加者を求めます。椅子、あご、おでこのバーの高さを個別に調整など、参加者の目は、実験モニターの中央を合わせます。
  3. 個々 の目の追跡者の校正
    1. 各実験的ブロックの前に (持続時間: 約 10 分) 参加者の視線を保証するための校正手順を実行 (例えば後顕著なヘッド動きと推定される固定の結果として得られるシフト) 必要が正確にすることができますたびに、1 ° の半径内で追跡します。
      注:ここでは、13 点校正手順を使用して視線の関数として追跡の目の特徴的な光反射 (瞳孔、角膜反射) の正確な見積もりを取得します。
      1. 参加者の視線位置を推定する彼らの目は、画面上の異なる場所に移動ドットに従うことを求めます。
      2. ドットのローテーションで 30 ° の手順を繰り返し、初期校正検証する推定視線位置測定の視線位置を比較します。キャリブレーションは正確考慮次の校正段階推定視線位置と検証段階において測定された視線位置の平均の差が 1 ° 以下の場合。
      3. 参加者は、実験を通して高いトラッキング精度を保証するために繰り返し固定を中断するたびにキャリブレーション手順を繰り返します。
  4. 実験では、各試験の初めに画面中央に正しく固定を監視します。視線 2 °、少なくとも 200 ms の中央固定ターゲットの周りの半径内に収まる場合のみ試験を開始します。

4。 手順

  1. 明確な作業指示と参加者を提供します。試用版の年表の可視化と文章の形で各実験的セッションの初めに少なくとも一度タスクの指示を提示します。指示をよくお読み、実験者に残って質問する参加者をお勧めします。
    注:
    手順については、各ブロックの前に参加者に発表した図 1に示すが。
    1. 各試行の先頭画面の中央に固執する参加者に指示します。
    2. 24 ディス トラクター ストリームのちらつきが画面に表示されますが、それらの 2 つは白フレームと、まもなくをフラッシュするか、または試用期間の終了まで、画面上に残る切り替えたりできますが参加者に通知します。
    3. 自由な選択で 2 つの工夫ディス トラクター ストリームの 1 つの中心に向かってサッカードを実行する参加者を求めます。参加者は早くと手がかりの発症時にできるだけ正確に彼らの目を移動する必要があることを強調します。
    4. 裁判中に短い持続期間のため傾いた Gabor で発表されるランダムに 24 のディス トラクター ストリームのいずれかを参加者に通知します。
    5. 傾いた Gabor は垂直を基準にして右を押すことによってまたは時計回りと反時計回りを回転またはキーボードの矢印をそれぞれ左かどうかを手動で報告する参加者を求めます。説明傾いた Gabor の向きが正しく報告されている場合に、サウンドが再生されます。

5. 実験的なデザイン、刺激、および試用版年表

  1. 実験の期間全体にわたって参加者の濃度を保証する別の日に少なくとも 2 つの実験セッションに実験を分割するを確認します。実験的セッション内で連続したブロックの間に短い休憩を取る参加者を促します。
    注:この実験から成っていた 24 ブロック 290 オンライン正しい試験を含む各 (固定せずすべての試験中断し、サッカード ターゲット発症; 50 ~ 350 ms サッカード発症と誤った試験ブロックの終わりに繰り返された) に相当、約 5 時間の合計期間です。
  2. 意図的に刺激の機能 (色、輝度、およびサイズ)、刺激のタイミング、および目的の角度刺激の大きさを保証する視距離を事前に定義します。ビジュアルのほとんどの機能をしながら刺激 (例えば、サイズ、輝度、コントラスト) を調整することができます操縦に基づいて特定の実験目的のために、正確な刺激のタイミングはサッカード間隔中に視覚的注意を評価することが重要です。
  3. 刺激と試用版の年表
    1. ビジュアルを最小化し、画面の後遺症のために灰色 (~19.5 cd/m2) 背景にすべての刺激を提示します。
      注:図 2に実験手順の可視化を見つけることができます。
    2. 黒の形での固定ターゲット (フィート) の存在 (~ 0 cd/m2) と白 (57 ~ cd/m2)「雄牛の目」(0.4 ° radius) トライアルのスタートで画面中央に。サッカード ターゲットの発症とともに画面から固定ターゲットを削除します。
    3. トライアル開始時固定ターゲットから 10 ° の半径に 24 の等間隔のディス トラクター ストリーム (DS) を表示します。垂直ガボール パッチ間動的刺激、すべての 25 ms (40 Hz) を交互に使用 (周波数: 2.5 cpd; 100% コントラスト; ランダム位相選択各ストリームの更新;ガウス窓の SD: 1.1 °;平均ルミナンス: ~28.5 cd/m2) とノイズのガウス ピクセル マスク (約 0.22 ° 幅ピクセル、Gabors として同じガウス封筒製)。
      注:ちらつきノイズを使用静的な刺激に通常関連付けられている突然の初動による注意の捕捉を最小限に抑え、その注意21を同時選択導入しなくても差別対象能も減少します。
    4. 固定ターゲットの発症後 (~ 8 ms の画面のリフレッシュ レートのステップ) での 300 ~ 600 ms、灰色の円 (39 ~ cd/m2; 1.1 ° 半径 0.2 ° 幅) の形で 2 つのサッカード ターゲット (ST1 ST2) を提示 2 つを囲むディス トラクター ストリームをランダムに選択します。参加者が予測サッカード実行パターンを採用することを避けるために裁判に裁判からサッカード ターゲット発症の時刻を変更するを確認します。
      1. ランダムに複数の試験 30 ° または 90 ° の角距離で 2 つの眼球のターゲットを提示します。
      2. いずれかの 50 ms のサッカード ターゲットをランダムに表示 (一時的なキューイング状態: tST1 + 2) または、試用期間が終了するまで (連続 cueing 条件: cST1 + 2) 複数の試験。
    5. ランダムに 1 つの 24 のディス トラクター ストリームとサッカード ターゲットの発症後 75 ~ 175 ms で差別対象 (DT) を提示します。ディスプレイ差別対象傾いた Gabor パッチ回転時計回りまたは反時計回りに、ランダムに選択されたディス トラクター ストリーム内垂直ガボール パッチを置き換えるを 25 ms のために垂直を基準にして 12 °。差別のターゲット オフセットが眼球運動の開始前に発生した回数を最大化する差別適用先のプレゼンテーションの時間ウィンドウを選択します。
      注:差別対象の応用傾斜レベルは出席した場所でチャンス レベル以上の弁別性能を生産目的で予備テストから派生しました。傾斜レベルは一般的に変更できますが、参加者正しく識別できるターゲット角度、少なくともキューの場所であるかどうか、実験者はテスト最初必要があります。
    6. サッカードの発症を対象、灰色の背景色だけ残るよう後 500 ms 画面からすべての刺激を消去します。
    7. (反時計回り方向の時計回り方向の右矢印左矢印を押して) をキーボードで差別対象の向きを示し、フィードバックをするたびにサウンドを再生するように参加者を待つ参加者差別のターゲット方向を誤ってに報告します。手動応答を与えられた一度自動的に次回の公判を起動します。

6. データの前処理と分析

  1. 最終的なデータの解析に進む前に記録された目データを処理します。参加者が点滅せず固定固定ターゲットの周り 2 ° 以内を維持し、眼球運動 (すなわち指示サッカード サイズの ± 30%) 以内固定ターゲットから 7 °、13 ° の間に着陸を開始の試験を含めるだけです。視覚感度のどんな測定が差別のターゲット オフセットが眼球運動の開始前に発生した試験のみを含めることによってサッカード間隔中に収集されたを確認します。
    注:合計では、すべての試験の 75.7% 目データ前処理後最終解析の含まれていた。
  2. 眼球運動のターゲットの位置を基準にして差別対象の位置の関数としてデータを分析するために回転合わせ幾何学的角度 0 の周りに対称的に眼球運動のターゲットの場所として各試行の刺激構成刺激ストリーム軌道。
  3. 着陸方向サッカードの関数として試験を分割します。これを行うには、分割全体刺激ストリーム各ディス トラクター ストリーム中心 15 ° (へ ± 7.5 °) の 24 でも角度セクターに軌道し、サッケードを伴う試験を組み合わせるに向けて同じそれぞれのセクター。
  4. 定義として視覚感度: d' z (命中率) − z (誤報率) =。ヒットとして時計回りに差別対象に時計回りと反時計回りに差別のターゲットとして誤報 (その逆) に回答を時計回りにカウントされます。D にそれらを変換する前に、それぞれ 99% と 1% の値で 100% と 0% の差別パフォーマンス値を置き換える '。チャンス レベルより下の差別パフォーマンス値を変換 (50% または d' = 0) に否定的な d' 値。

Representative Results

ここでは、のみいくつかの中央、代表的な結果を提案します。結果の全体は、我々 の最近の文書23で見つけることができます。(すなわち一過性と連続 cueing の条件は最終解析の結合された) 眼球運動目標の期間に関係なくデータは行った主に注意してください。統計比較のため我々 は単一の対象を意味の分布から (交換) と 10,000 のブートス トラップ サンプルを描き、両側p値に由来するブートス トラップのサンプル間の相違点の分布。

サッカード オンセットとオフセットの検出は、視線の24の速度分布に基づいていた。我々 は移動使用されるたびに目の速度超過/落ちた下移動平均の中央 3 によってサッカード オンセット ・ オフセットを決定する 20 の目のそれに続く位置サンプルの平均少なくとも 20 さん修正サッカードの SDs は眼球運動として定義されていたオフライン メイン サッカード シーケンスを選択し、だけそれぞれ修正サッカード分析に含まれていた、固定ターゲットから 7 °、13 ° 間上陸として主な眼球運動シーケンスを次最初の 500 ms 以内に開始された後に実行参加者の手動応答の前にも。

最終的なデータの解析に進む、前にデータ (6.2 を参照) を回転しました。その結果、データの回転後、最も反時計回りにサッカード ターゲット ST1常に表されたで +45 °/15 ° (90 ° と 30 ° の条件でそれぞれ)、場所ところでサッカード ターゲット (90 ° と 30 ° の両方の条件で)、0 ° の間に最も時計回りサッカード ターゲット ST2 -15 °/-45 ° で (90 ° と 30 ° の条件でそれぞれ) 角度 0 を基準。ST1ST2、以外の場所ところで 90 ° と 30 ° の条件の両方での制御の位置 (ctrl キー) として考えられていた。

我々 のプロトコルでは、記録目データに基づいて異なる角距離で発表された 2 つのサッカード ターゲット間の眼球運動競争への応答におけるサッカード発生を評価することができました。予想通り、(図 3 a3 C) 90 ° と 30 ° (図 3B3 D) の条件に関連付けられている眼球エンドポイント分布が大幅に異なった。サッケードの 41.0% ± 1.0% が最も反時計回りにサッカード ターゲット ST1と最もを含む部門内で 41.8% ± 1.9% を含むセクター内終了 90 ° の状態で眼球運動のターゲットのいずれかに向かってほとんど正確なサッカードを見ました時計回りにサッカード ターゲット ST2 (図 3)。30 ° の状態で対照的に、参加者は平均のサッケードの相当な数を実行しました。ここでは、ところで、29.95% ± 1.6% ST1を含むセクターの内で終わった、ST2 (図 3 D) を含むセクター内の 32.0% ± 1.8 %2 サッカード ターゲット間に部門内、サッケードの 33.6% ± 2.4% が終了しました。

さらに、視野に分散すべての 24 の場所で視覚感度の評価では、詳細で眼球運動のプログラミング中に注意の空間配置を分析することができました。全体的に、我々 の観察にアカウントすべての方向のサッケードを考慮、CTRL (ST1ST を除くすべてのポジションで平均に対応するコントロールの場所を基準にして 2 つの眼球運動のターゲットに視覚感度の選択的促進2、ところで) 両方 90 ° (ST1: d' = 2.2 ± 0.3 対 CTRL: d' = 0.3 ± 0.1 p < 0.0001;ST2: d' = CTRL p < 0.0001; 対 2.2 ± 0.4ST1 ST2p = 0.8964;図 4 a)30 ° (ST1: d' = 2.2 ± 0.3 対 CTRL: d' = 0.3 ± 0.1 p < 0.0001;ST2: d' = CTRL p < 0.0001; 対 2.1 ± 0.3ST1 ST2p = 0.6026;図 4 b)条件。ながら、中間の場所で視覚感度は眼球運動のターゲットの場所に比べて有意に低かった (BTW: d' = ST1p < 0.0001; 対 0.6 ± 0.2ところで聖2p < 0.0001; 対図 4 b)、それは、しかし、30 ° の状態でコントロールの場所を基準にわずかに増加した (CTRL p対ところで 0.0010 を =)。

視覚的注意がサッケードのエンドポイントで義務的に展開されているかどうかを収拾するために着陸方向サッカードの機能としてすべての場所で視覚感度分析を行った (プロトコル 6.3 を参照)。重大に、特定眼球のサッケードの前に視覚的注意の展開を分析することは、このプロトコルの 30 ° の状態で観測された分布を着陸を同一の視覚入力への応答で異なるエンドポイントに関連付けられています。.具体的には、サッケードを平均化する前に視覚感度を分析することによって空間的眼球運動の目標と一致しない場合でも、注意がサッケードの終点に向かってシフトかどうかを判断できます。私たちは視覚感度が両方 90 ° 精度サッカードのエンドポイントで大幅に強化されていた観察 (ST1 + 2 saccaded: d' = 3.0 ± 0.4 セント1 + 2非 saccaded 対: d' = 1.7 ± 0.4 p < 0.0001;図 4E)30 ° (ST1 + 2 saccaded: d' = 2.7 ± 0.4 セント1 + 2非 saccaded 対: d' = 2.0 ± 0.3、 p =:0.0080;図 4 階)条件です。対照的に、サッケードを平均する前に視覚感度サッカード エンドポイントで拡張しますが、わずかに減少 (ところで saccaded: d' = 0.4 ± 0.2 ところで対非 saccaded: d' = 0.7 ± 0.2 p < 0.0001;図 4 階)。したがって、視覚的注意はされた義務的に今後のサッカードのエンドポイントにシフトされていません。興味深いことに、平均のサッケードは等しい 2 つの周囲のサッカード ターゲットに視覚感度化に関連付けられていた (ST1: d' = 2.2 ± 0.4 セント2対: d' = 2.2 ± 0.4、 p = 0.8402;図 4) 眼球運動のターゲットの注意選択を示唆しているが解決サッケードを平均の発症前に容易にしません。

さらにサッカードを平均化する前に注意選択の潜在的な相関性を評価するためデータはサッケードを平均化の実行時によく観察することができます修正サッカードの着陸の方向の関数として分析されました。我々 は修正サッカード平均サッカードを次の端点に大きな利点を観察しなかった (ST1 + 2に向けて修正サッカード: d' = 2.8 ± 0.5 セント1 + 2に向けられません修正サッカード対: d' = 2.5 ± 0.8、 p= 0.68300;解釈をサポートする図 5) 注意選択がサッケードを平均化する前に解決されませんでした。

Figure 1
図 1: 命令は参加者にプレゼントします。各ブロックの冒頭に参加者に提示として実験的指示の可視化。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: 実験と正規化された眼球運動の周波数マップを着陸します。(A) 刺激タイミングと表示。参加者は、2 つ潜在的な眼球運動のターゲット (ST1 ST2) どちらかの 90 ° (上の間ターゲット角距離と 2 つのランダムに選ばれた刺激ストリームで同時に発表の 1 つに固定ターゲット (フィート) からサッカードを準備パネル) または 30 ° (底面)。眼球運動の目標が継続的に示されていたか (cST1 + 2) または一時的 (tST1 + 2)。刺激ストリームかもしれないいずれかディス トラクター ストリーム (DS)、交互に垂直方向の Gabors とマスク (40 Hz) の構成または差別のターゲット ストリーム (DTS) 簡単な差別対象 (DT は、25 ms)、時計回りのプレゼンテーションが含まれているかガボール、サッカード ターゲット発症後 75 ~ 175 ms 表示に反時計回りに傾いています。眼球運動のターゲットのいずれかに向かって saccaded の参加者と 24 刺激ストリームの格納場所のいずれかにランダムに現れる差別対象のオリエンテーションを報告しなければならなかった。視認性を高めるために刺激をスケッチすることに注意してください。実際の刺激刺激ストリーム描写の記載と一致します。(B) 周波数を着陸正規化サッカード マップ全体平均参加者 (n = 10) 90 ° (上) と 30 ° (下) 条件 (過渡的 ST プレゼンテーション間で折りたたまれている)。この図は、Wollenberg et al. (2018)23から転載されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: サッケード。(A B)円形プロットが着陸方向 5 °、90 ° の均等に分散角度セクターのビニング サッカードの平均頻度分布を示す (A) と 30 ° の条件 (B)。刺激構成、配置の幾何学的角度の周りに左右対称に 2 つのサッカード ターゲット ゼロ (を参照してください中央くぼみ) に回転します。  (C D) バーに図示する着陸方向 15 ° の 24 の均等に分散角度セクターのビニング サッカードの関数として試験の平均周波数。90 ° への関心 (ST1ところで、セントの2) の 3 つのポジションのデータが表示されます (C) と 30 ° の条件 (D)。(E H)平均サッカード待ち時間 (E, F) と振幅 (G, H) (E, G) 90 ° と 30 ° の条件 (F, H) に関心の同じ 3 つの位置の観察。(継続的にまたは一時的に) すべてのデータは期間に関係なく表示されますサッカード ターゲットの。明るい灰色の領域と誤差範囲 SEM. 極黒のプロット ラインを表し、対応する光灰色領域表示のデータ ポイント間の線形補間。この図は、Wollenberg et al. (2018)23から転載されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 4
図 4: 視覚感度。(A B)。円形プロット表示は視感度を平均 (d') DT 位置 90 ° (A) と 30 ° の機能条件 (B)、観測されたすべての眼球運動方向の眼球運動目標の期間に関係なく。棒グラフは、興味 (ST1ところで、セント2CTRL) の 4 つの位置の視感度を示しています。(C ・ D)DT のサッカード眼球運動目標の期間に関係なく 90 ° (C) 30 ° 条件 (D) 方向を着陸位置の機能として視覚感度 (青: への ST1; 緑: へのところで; 赤: STへ 2。).各眼球方向差別対象場所ごとに平均感度しました。青い線が視覚感度をプロットするサッカードが ST1に向けて作られた、差別対象だった ST1 (極プロットに +15 °) のいずれかたとえば、ところで (15 ° 反時計回りに ST1; 0 ° ポーラー プロット) または ST2(ST1; + 極プロット上 345 ° 反時計回りに 30 °)、などなど。(E ・ F)バー グラフを示して、saccaded で示されている DT の感受性 (紫: ST1への ST1DT など) と非 saccaded の位置 (薄紫: ST1への ST2 DT などまたはところで) 90 ° (E)30 ° (F) 条件。規則は、図 3のように。この図は、Wollenberg et al. (2018)23から転載されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 5
図 5: 修正サッカード。(A) 円形プロット番組平均頻度分布修正サッカード着陸方向平均サッカードを次.バー グラフ (B) は、次の興味 (ST1ところで、セントの2) の 3 つのポジションの平均眼球方向を着陸修正サッカードの関数として試験の平均周波数を示しています。(C)バー グラフの平均サッカードが実行されたすべての試験最初修正サッカードの方向の関数として視覚感度を示しています。紫のバーは、(ST1に向かって ST1と修正サッカードで DT) など DT が登場する場所へ修正サッカードが指示された試験のための視覚の感度を表示します。明るい紫のバーが、DT が登場した場所とは異なる場所へ修正サッカードが指示された試験のための視覚の感度を表示 (例えば ST の1及び是正の眼球運動 ST2の方で DT またはところで)。規則は、図 3-4のように。この図は、Wollenberg et al. (2018)23から転載されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Discussion

この実験のプロトコルには、注視行動と選択の自由の眼球でアセチルコ視覚感度の同時評価が用いられます。それは、視覚的注意は確かに義務的に行動レベルで眼球運動のプログラミングに連結され、したがってサッケードのエンドポイントで体系的に展開するかどうかを分析することができました。眼球運動の 2 つのターゲットは、正確と平均の両方、サッケードの分布を着陸眼球運動に反映される明確なグローバル効果を見ました、試験の半分近く (30 °) で発表されました。空間結合視覚的注意とサッカードのエンドポイントとの間で締結するには、視覚感度は分析され着陸方向サッカードの関数として別の場所の間で比較します。視覚感度精度サッカードのエンドポイントでの一貫性のある、選択的な強化を見ました中、視感度は平均のサッケードのエンドポイントで高められない。むしろ、視覚感度はサッケード、サッカード ターゲット間で未解決の注意選択から起こる眼球平均ことを示唆を平均化の実行前に 2 つのサッカード ターゲットで均等に促進されました。したがって、我々 の結果は視覚的注意が義務的に眼球運動プログラムの実行エンドポイントで展開されていないことを示しています。サッケードを平均化する前に 2 つの眼球のターゲット間で視覚感度のも展開は体系的に変わらない関数として修正サッカード方向を示した修正サッカードの分析はさらにこれを確認解釈。この点で、我々 のデータは、徐々 に時間をかけてビルド ターゲットの選択プロセスを前提としています Zirnsak ら25最近のモデルと一致しています。

重要なは、我々 のプロトコルは、注意とサッカード発生いくつかの側面との解離過程の証拠が報告された他の行動研究によって異なります。いくつかの研究は基づいて彼らの結論は衝動性眼球運動の反応時間14,15,16, 視覚空間的注意、サッケードの準備中にすなわち視覚感度の直接測定を使用しました。このプロトコルの全体で使用される特定のパラメーターが明らかに視覚感度の正確なエンドポイントでの一貫性の強化として注意8,9クラシック アセチルコ シフトを複製する上で効果的ですサッケードです。したがって、プロトコルはサッカード準備に固有の視覚的注意の体系的な変調方式の確実な検出を許可します。有効サッカードの注意の効果を解釈するための重要な前提条件は、この特に、サッケードを平均の端点に注意強化の観察された不在。

このプロトコルの中央と異なる側面は、様々 な場所の間で差別対象のランダムなプレゼンテーションだった。それにより、我々 したがって注意、サッケードのエンドポイントで促進されるかどうかを決めるだけでなくこの地域を含む注目の広がりを調査するためにも私たちは許さ全体の視野に視覚感度のサンプルでした。隣接する場所。2 つの眼球のターゲット (〜 2.6 ° 未満、2 つの隣接する刺激の間の距離に限る) で注目の個別配分サッケードの平均を反映可能性があることが示唆された初期アカウントを否定するサッカードを平均化する前に見ました、情景17の処理が粗いグローバルな視覚情報処理ではなくローカルの強化のためと主張します。さらに、差別対象のランダムなプレゼンテーションは、参加者の完全に予測するその場所をレンダリングしました。したがって、我々 のプロトコルは一般的に弁別課題に関して視野に視覚的注意のも展開を促進しました。この事実は潜在的な注意の効果と眼球運動の準備に関連する結論に関して重要であると考えています。

しかし、眼球運動は、ナチュラル ビジョンの全視野にわたって刺激を識別しようとしたとき通常は実行されない、ためこのプロトコルで得られた結果伸び伸びアカウントの毎日の生活における眼球運動の行動。さらに、眼球運動タスクは必然的にバイアスないサッカード ターゲット手がかりによる注目の展開。サッカード ターゲットのみ関連する眼球運動目標を紹介しなかったが、また顕著な外因性キューその可能性が注目を集めて。したがって、2 つの周囲のサッカード ターゲットによって誘発されるいくつかのマスキングによる中間位置弁別性能は悪く一般的に不可能です。一過性だけ眼球運動目標を提示することにしました中間の場所で差別パフォーマンスに関してサッカード ターゲットの影響を軽減するために、潜在的なマスキング効果を評価するため、(50 ms) のためではなく、継続的に(試用期間の終了) までに試験の半分。したがって、にもかかわらず、キューイングの両方の条件は、サッカードのターゲットの場所で視覚の初動を導入し、サッカード ターゲット常に一時的なキューイング状態で差別対象の発症前に消えていた。結果の大半両方の手がかり条件を非常に一貫された最終的な分析で結合されたので、確かに一時的なキューイング状態に相対的な連続 cueing 状態でマスキング効果の徴候を観察した.全体的にみて、眼球運動方向に関係なく中間の場所で視覚感度少し一時的なキューイング状態と比較して連続で減少しました。その過渡サッカード ターゲット手がかりはどうやらまだ誘発サッケードを平均に効果的でありながら、中間的な場所のマスキングを最小限に考えを与え、我々 に類似したプロトコルを使用して将来の研究過渡を採用考慮すべきターゲット手がかり。ただし、ターゲットの一時的な手がかりを介してマスキング効果を最小限に抑えるための努力、にもかかわらず私たちを排除できない一時的なキューイングがまだマスキング効果で貧しい差別パフォーマンスを占める可能性があります可能性があります転送を導入、ある程度中間的な場所。

一緒に取られて、私達のプロトコルを使用する視覚的注意と眼球運動のプログラミングの間の結合に直接対処するため、注意とサッカード行動のレベルでの平均のエンドポイントとの明確な空間的解離を明らかにします。我々 の結果は、視覚的注意と注意の運動前野理論で提案した眼球運動のプログラミングの必須結合に対して主張します。将来の研究は、さらに視覚的注意と眼球運動のプログラミングの間の結合を解決する FEF、SC などで同時の神経生理学的録音を含むパラダイムを採用すべき。

Disclosures

著者は、競合する利益がないことを宣言しています。

Acknowledgments

この研究は、ドイツ研究振興協会修士号 (SZ343/1) および修士号 (704537) にマリー ・ マリアスクウォドフスカ キュリー アクション個々 交わりし、H.D (DE336/5-1 と RTG 2175「コンテキストとその神経基盤の知覚」) への助成金によって支えられました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Computer Apple iMac (Cupertino, CA) 
CRT Screen Sony GDM F900 (Tokyo, Japan)  24 inch screen with a spatial resolution of 1024 x 640 pixels and  a vertical refresh rate of 120 Hz
Eye Tracker EyeLink 1000 Desktop Mount (SR Research, Osgoode, Ontario, Canada) operating at a sampling rate of 1 kHz
Software Matlab (The MathWorks, Natick, MA) / toolboxes: Psychophics, EyeLink

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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
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Wollenberg, L., Deubel, H., Szinte, M. Investigating the Deployment of Visual Attention Before Accurate and Averaging Saccades via Eye Tracking and Assessment of Visual Sensitivity. J. Vis. Exp. (145), e59162, doi:10.3791/59162 (2019).More

Wollenberg, L., Deubel, H., Szinte, M. Investigating the Deployment of Visual Attention Before Accurate and Averaging Saccades via Eye Tracking and Assessment of Visual Sensitivity. J. Vis. Exp. (145), e59162, doi:10.3791/59162 (2019).

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