Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Araştırma doğru ve ortalama Saccades göz izleme yoluyla önce görsel dikkat dağıtımını ve görsel duyarlılık değerlendirilmesi

doi: 10.3791/59162 Published: March 18, 2019

Summary

Bu deneysel protokol göz izleme ve değerlendirme presaccadic görsel hassasiyet bir özgür seçim saccade görev ve görsel uzamsal dikkat dağıtımını araştırmak için bir görsel ayrımcılık görev oluşan bir çift görev paradigma içinde kombine Hem, doğru ve ortalama saccades önce.

Abstract

Bu deneysel protokol görsel dikkat obligatorily saccades uç noktada konuşlanmış olup olmadığını araştırmak için tasarlanmıştır. Bu amaçla, insan katılımcılar ile izleme ve saccade hazırlık sırasında çeşitli yerlerinde görsel yönlendirme ayrımcılık performans değerlendirildi göz saccade görev yapan göz konumunu kaydettik. Önemlisi, kendisi için genellikle saccade bitiş noktası çakışacak bir tek saccade hedef paradigma kabaca hedefle kullanmak yerine, bu iletişim kuralını ayrı bir mekansal ayrışma arasında önde gelen iki yakındaki saccade hedef sunumu oluşur Hedef yerlerini ve saccade son nokta üzerindeki çalışmaların önemli bir sayı. Paradigma bize doğru saccades (saccade hedeflerinden biri açılış) uç noktada presaccadic görsel ayrımcılık performansını karşılaştırmak izin ve saccades (iki hedef arasında orta bir yerde açılış) ortalama. Biz görsel hassasiyet doğru saccades uç noktada ama saccades ortalama değil uç noktada bir seçici geliştirmesi gözlenen. Daha doğrusu, saccades ortalama yürütme önce görsel duyarlılık eşit saccade ortalama saccade hedefler arasında çözülmemiş dikkatte seçimden izler düşündüren iki hedefin de geliştirilmiş oldu. Bu sonuçlar görsel dikkat ve diğer iletişim kuralları'nda benzer sonuçlara ulaşmak için kullanılan sakkadik tepki süreleri yerine presaccadic görsel hassasiyet doğrudan bir ölçü bağlı saccade programlama arasında zorunlu bir bağlantı karşı iddia . Bizim iletişim kuralı görsel dikkat ve davranış düzeyinde sakkadik göz hareketleri arasındaki ilişkiyi araştırmak için yararlı bir çerçeve sağlarken, aynı zamanda anlayışlar nöronal düzeyde genişletmek için Elektrofizyolojik tedbirler ile birleştirilebilir.

Introduction

Birikmiş kanıt oculomotor ve dikkatte denetim arasında güçlü kaplin savunuyor. Dikkat1,2 etkili premotor kuramı bu bağlantı ile ilgili olarak, görsel ilgi gizli vardiya sonraki yürütme programlamadan saccade karşılık gelen düşündüren özellikle katı bir hesap sağlar. Nitekim, dikkatte ve oculomotor kontrolü paylaşılan nöronal ilişkilendirir fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI)3 ve alt eşik tespit edilmiştir mikro-Frontal göz alanları (FEF) ve çift Colliculi (SC) uyarılması hiçbir göz hareketleri indüklenen4,5,6,7olsa bile davranışsal ve electrophysiologically ölçülen uyarılmış hareket alanı konumu dikkatte faydaları üretir. Psikofizik deneyler Ayrıca görsel dikkat sürekli oculomotor hazırlık8,9sırasında bir saccade hedefe doğru kaymıştır ortaya koydu. Ancak, dikkat13,14 dissociations nöronal düzeyde10,11,12 ve saccade hazırlık mutlaka karşılık gelen bir neden olmaz olduğunu gözlemler vardiya ,15,16 saccade programlama ve görsel uzamsal dikkat arasında zorunlu bir bağlantı üzerinde bazı şüphe döküm.

Burada, kaplin dikkat arasında ve özgür seçim saccade görevin gerektirdiği ikili bir görev ve bir görsel ayrımcılık görev kullanarak davranış düzeyinde programlama oculomotor doğası revisited. En önemlisi, iki saccade hedef üzerinde önemli bir sayı ile ilişkili bir farklı küresel etkisi17,18,19,20 üreten denemeler, yarısı 30 ° açısal bir mesafeden sunuldu (ortalama saccades) iki hedef arasında iniş saccades. Biz rastgele (iki saccade hedef konum, aralarında konumu ve 21 denetim konumları dahil) eşit uzaklıkta yerleri bir ayrımcılık hedef saccade başlangıçlı bir dışarı-in 24, kısa bir süre önce sunulan beri biz değerlendirmek ve karşılaştırmak başardık saccade hedefi saccade bitiş noktası ya da dağınık şekilde zaman ve görsel ilgi presaccadic dağıtım (doğru saccades) ilişkili veya (ortalama saccades) ayrışmış.

Görsel dikkat oculomotor programlama, zorunlu bir sonucudur ve bu nedenle, her zaman saccade son nokta doğru kaymıştır, biz tüm 24 konumlar için görsel hassasiyet yön açılış saccade bir fonksiyonu olarak analiz olup olmadığını sınamak için. Doğru saccades bir tutarlı presaccadic enhancement-in onların uç noktada görsel hassasiyet ile ilişkili iken, saccades ortalama uç noktada böyle bir geliştirme bulduk. Bu ayrılma bir obligatorily davranış düzeyde yürütülen oculomotor programı görsel dikkat kaplin dışarı kural ve dikkatte ve oculomotor kontrolü olduğunu dissociable bir kortikal veya subcortical işlem noktada göstermektedir. Önemlisi, biz küresel etkisi kaynaklanmaktadır düşündüren saccades ortalama saccade hedef seçimi saccade başlangıçlı önce çözümlenmemiş önce iki saccade hedef görsel duyarlılık eşit bir donanım gözlenen.

Protocol

Bu iletişim kuralı tarafından Ludwig-Maximilians-Universität München ve bölümü Etik Kurulu onayı ile belirtilen etik gereksinime göre dizayn edilmiştir.

1. katılımcı

  1. Saf katılımcılar ile normal veya normal için düzeltilmiş görme ve nörolojik veya psikiyatrik bozukluklar olmadan yeterli sayıda işe. 10 katılımcılar benzer, son iletişim kuralları21,22dayalı tavsiye edilir.
    Not: Genel olarak, biz tüm test konumlar için şans düzeyinde yönlendirme ayrımcılık performanslarını kaldı bu yana hangi son tahlilde 3 dışlandı 13 katılımcılar (yaşlı 20-28, 7 kadın, 12 sağ göz baskın, 1 yazar) işe.

2. deneysel Kur

  1. Bir deneyimli deneyci göz izleme ve diğer tüm deneysel bileşenler aşina gözetimi altında sessiz ve loş ışıklı bir odada deney yapmak.
  2. Bir bilgisayar, bir katot - ışın tüpü (CRT) monitör, standart klavye, iki hoparlör ve bir göz izci oluşan deneysel bir kurulum hazırlamak (tablo malzemeleri görmek).
    1. Sıra ve uygun bir yazılım kullanarak deneme kontrol ( Tablo malzemelerigörmek). Yazılımı yüklemek ve denemeyi her katılımcı (https://github.com/mszinte/CompAttExo) için otomatik olarak başlatmak için çalıştırılabilir bir senaryo yazmak. Komut dosyası tüm gerekli deneysel parametreleri kodlar ve uyarıcı sunum de davranış ve göz veri toplama uygulayan emin olun.
    2. Bir CRT üzerinde tüm görsel uyaranlara bir en düşük dikey yenileme hızı 120 Hz. ile ekran ekran görsel Gabors gama Doğrusallaştırma deneysel ekranın üzerinden düzgün görüntülenmesini sağlamak.
    3. Ayrımcılık hedef yönlendirmesini (saat yönünde ve saat yönünün tersine) standart klavye üzerinde sol ve sağ ok tuşları ile değerlendirilmesi katılımcıların değerlendirmek.
    4. Yanlış el ile yanıt üzerine hoparlörler üzerinden işitsel geribildirim sağlamak.

3. göz izleme

  1. Kayıt katılımcıların baskın göz bir göz izci ile tüm deney boyunca en az 1 kHz örnekleme hızında bakışları.
  2. Rahat bir sandalyede oturun, kendi çene bir chinrest yerleştirin ve onların alın deneme sırasında kafa hareketi tutmaya bir bar karşı yalın katılımcının sor. Deneysel monitör ile katılımcıların gözleri Hizala öyle ki tek tek sandalye, chinrest ve alın çubuğunun yüksekliğini ayarlayın.
  3. Bireysel göz izci kalibrasyon
    1. Deneysel blokların önce (süresi: yaklaşık 10 dk) ve her ne zaman o katılımcıların bakışları güvence altına almak için bir kalibrasyon prosedürü çalıştırmak gerekli (örneğin sonra fark baş hareketleri ve tahmini fiksasyonu elde edilen vardiya), doğru olabilir 1 ° bir yarıçap içinde izleniyor.
      Not: Burada, 13-point kalibrasyon prosedürü bakışları bir fonksiyonu olarak izlenen göz karakteristik ışık yansımaları (öğrenci ve kornea yansıma) doğru bir tahmin almak için kullanılır.
      1. Bakışları konumlarını tahmin etmek için onların gözleri ile ekranda farklı yerlerdeki hareketli bir nokta takip etmek katılımcı sormak.
      2. 30 ° nokta dönüşü ile yordamı yineleyin ve ilk kalibrasyon doğrulamak için tahmini bakışları pozisyon ölçülen bakışları konuma karşılaştırın. Kalibrasyon kalibrasyon sahne takip tahmini bakışları konumu ve doğrulama aşamasında ölçülen bakışları konumu arasındaki ortalama fark 1 ° olduğunda doğru kabul edilebilir.
      3. Katılımcı fiksasyon hkr deneme boyunca yüksek izleme doğruluğu garanti altına almak için zaman çıksa kalibrasyon prosedürü tekrarlayın.
  4. Deneme sırasında her ekran merkezi en başından doğru fiksasyonu izlemek. Bakışları 2 ° Merkezi fiksasyon hedef en az 200 ms için çevresinde bir yarıçap içinde kalırsa sadece bir deneme başlatmak.

4. talimatları

  1. Katılımcılar ile açık görev yönergeleri sağlar. Görev yönergelerini en az bir kez deneme kronolojisi bir görselleştirme ile birlikte yazılı bir metin şeklinde deneysel her oturumun başında mevcut. Katılımcıların dikkatle okuyun talimatları geçmesi ve deneyci için kalan soru sormak öneririz.
    Not:
    yönergeleri, her blok önce katılımcılara sunulan olarak şekil 1' de gösterilir.
    1. Her deneme başında ekranın ortasındaki sabitleştirmek için Katılımcı talimat.
    2. Şık akarsu titreşen 24-ecek gözükmek üstünde belgili tanımlık perde katılımcı bilgilendirmek ve bu ikisi de kısa bir süre parladı veya deneme sonuna kadar ekranda kalmasını beyaz çerçeve tarafından sildim.
    3. Bir saccade bir özgür seçim, iki cued şıkkı akışların merkezine doğru yürütmek için Katılımcı sormak. Katılımcılar gözlerini hızlı ve ipuçları başlangıcı üzerine mümkün olduğunca doğru hareket etmeliyiz olduğunu vurgulamak.
    4. Katılımcı deneme sırasında kısa bir süre için bir hareket ettirildiğinde Gabor rasgele 24 şıkkı akışlarını birinde sunulacak, bilgilendirmek.
    5. El ile hareket ettirildiğinde Gabor sağ tuşuna basarak dikey göre saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürülmüş veya klavye, sırasıyla sol ok olup olmadığını bildirmek için Katılımcı sormak. Eğer hareket ettirildiğinde Gabor yönünü yanlış bildirilen bir ses oynadı açıklamak.

5. deneysel tasarım, uyaranlara ve deneme kronolojisi

  1. Deneme deneme süresi katılımcıların konsantrasyon sağlamak için farklı günlerde en az iki deneysel oturum içine bölme için emin olun. Deneysel bir oturumunda katılımcılar ardışık bloklar arasında Kısa molalar sor.
    Not: Bu denemenin her 290 online doğru denemeleri de dahil olmak üzere 24 bloklarını oluşuyordu (fiksasyon olmadan tüm denemeler keser ve sonra saccade hedefleri başlangıçlı; 50 ve 350 ms arasında bir saccade başlangıçlı ile yanlış denemeler bir blok sonunda tekrarlanan), tutarında bir Toplam süresi yaklaşık 5 h.
  2. Kasıtlı olarak uyarıcı özellikleri (renk, parlaklık ve boyutunu), uyarıcı zamanlama ve İstenen açısal uyarıcı boyutu sağlar bir görüş mesafesi tanımlamayı. Süre özelliklerinin çoğu görsel uyaranlara (örneğin, boyut, parlaklık ve kontrast) ayarlanabilir pilot üzerinde dayalı belirli deneysel amaçlar için hesap için kesin uyarıcı zaman görsel dikkat presaccadic aralığında değerlendirmek çok önemlidir.
  3. Uyaranlara ve deneme kronolojisi
    1. Tüm uyaranlara görsel en aza indirmek ve çözünürlügüne ekran için bir gri (~19.5 cd/m2) arka plan üzerinde mevcut.
      Not: Deneysel işlemin bir görselleştirme Şekil 2' de bulunabilir.
    2. Fiksasyon hedef (FT) bir siyah şeklinde mevcut (~ 0 cd/m2) ve beyaz (~ 57 cd/m2) "tam isabet" (0.4 ° RADIUS) ekran merkezi deneme başlatmak. Fiksasyon hedef saccade hedefleri başlangıcı ile birlikte ekran kaldırın.
    3. 24 eşit aralıklı şıkkı akarsu (DS) adlı bir RADIUS fiksasyon hedef deneme başında 10 ° görüntüler. Her 25 ms (40 Hz) değişen dinamik uyaranlara kullanma dikey Gabor yama (frekans: 2.5 cpd; % 100 kontrast; rastgele faz seçili her akışı yenileme; Gauss penceresinin SD: 1.1°; Yani parlaklık: ~28.5 cd/m2) ve (yaklaşık 0.22 ° genişlik piksel ile aynı Gauss zarf Gabors olarak yapılır) bir Gauss piksel gürültü maskesi.
      Not: Titreşen gürültü kullanımı dikkatte yakalama ile statik uyaranlara normalde ilişkili ani testis nedeniyle en aza indirmek için yardımcı olur ve böylece ayrımcılık hedef algılama olmadan dikkat21eşzamanlı seçici dağıtım azaltır.
    4. 300 ve 600 ms arasında (ekran tazeleme hızı ~ 8 MS adımda) sonra fiksasyon hedef başlangıcı, iki saccade hedef (ST1 ve ST2) gri daireler (~ 39 cd/m2; 1.1 ° RADIUS; 0.2 ° genişlik) şeklinde mevcut iki çevreleyen şık akarsu rastgele seçilmiş. Saccade hedef başlangıcından deneme deneme katılımcılar akıllı saccade yürütme desen kabul önlemek için zaman değiştirmek için emin olun.
      1. Rastgele bir Açısal uzaklık 30 ° veya 90 °, iki saccade hedef denemeler arasında mevcut.
      2. Rastgele ya 50 ms saccade hedefleri görüntülemek (geçici cueing koşulu: tST1 + 2) ya da dava sonuna kadar (sürekli cueing koşulu: cST1 + 2) denemeler arasında.
    5. Rastgele bir ayrımcılık hedef (DT) 24 şıkkı akışların ve 75 ve 175 ms sonra saccade hedefleri başlangıcı arasında mevcut. Görüntü ayrımcılık hedef hareket ettirildiğinde Gabor yama tarafından rasgele seçilen şık akışı içinde dikey Gabor yama değiştirmek 25 ms için dikey göre 12 ° saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürülmüş. Ayrımcılık hedef sununun ayrımcılık hedef uzaklık saccade başlangıçlı daha önce oluştuğu denemeler sayısı en üst düzeye çıkarmak için zaman penceresi seçin.
      Not: Ayrımcılık hedef uygulanan tilt düzeyde görsel ayrımcılık performans katılımlı yerlerde şans seviyesinden üretmek amacı ile pretests dan türetilmiştir. Tilt düzeyi genellikle değiştirilebilir ancak katılımcılar düzgün hedef açı en az cued yerlerde ayırt edebilirsiniz olup olmadığını Denemecileri önce test etmelisiniz.
    6. Sadece gri arka plan kalır saccade başlangıçlı hedefleyen sonra ekrandan tüm çekim gücü 500 ms silmek.
    7. Katılımcının ayrımcılık hedef yolu ile klavye yönünü (sol ok saat yönünün tersine yönelimleri ve saat yönünde yönler için sağ ok tuşuna basarak) göstermek ve bir geribildirim ne zaman ses çalmak bekleyin katılımcılar ayrımcılık hedef yönlendirmesi yanlış rapor. El ile bir yanıt verildi bir kez otomatik olarak sonraki deneme başlatmak.

6. veri ön işleme ve analiz

  1. Son veri analizi için devam etmeden önce kaydedilen göz veri işlem. Yalnızca katılımcı kırpmadan fiksasyon fiksasyon hedef etrafında 2 ° yarıçapındaki muhafaza ve fiksasyon hedef (yani içinde ± talimat saccade boyutu % 30) açılış 7 ° ve 13 ° arasında bir saccade başlatılan çalışmalar dahil. Sadece ayrımcılık hedef uzaklık saccade başlangıçlı daha önce oluştuğu denemeleri de dahil olmak üzere herhangi bir önlem görsel hassasiyet presaccadic aralığında toplanmıştır emin olun.
    Not: Toplamda, katıldığı tüm testlerin yüzde 75.7 veri göz ön işleme sonra son analizleri dahil edilmiştir.
  2. Ayrımcılık hedef saccade hedef konumunu göreli konumunu bir fonksiyonu olarak verileri çözümlemek için her deneme saccade hedef yerlerini geometrik açı 0 etrafında simetrik olarak hizalamak için uyarıcı yapılandırmasını döndürmek uyarıcı akışı yörüngesini.
  3. Denemeler yön açılış saccade bir fonksiyonu olarak bölün. Bunu yapmak için tüm uyarıcı akışı merkezli 24 bile açısal sektöre 15 ° (±7.5 °) her şık akışta yörünge ve saccades gerektiren çalışmalarda birleştirmek bölme aynı ilgili sektör doğru yönetti.
  4. Görsel hassasiyet olarak tanımlamak: d' z (isabet oranı) − z (hatalı alarm yüzdesi) =. Saat yönünde ayrımcılık hedef sayısı olarak saat yönünde yanıt ve saat yönünün tersine ayrımcılık hedefleri olarak Yanlış alarmlar (ve tersi) saat yönünde yanıt sayısı. Ayrımcılık performans değerleriyle değerleri %99 ve % 1, % 100 ve % 0, sırasıyla, d dönüşüm önce yerine '. Ayrımcılık performans değerleri şans seviyesinin altında dönüşümü (%50 veya d' = 0) negatif d içine ' değerleri.

Representative Results

Burada, sadece bazı Merkezi, temsili sonuçlar mevcut. Sonuçları tamamı bizim son yayın23' te bulunabilir. Not veri ağırlıklı olarak (yani geçici ve sürekli cueing koşullar son analizler için kombine edilmiştir) saccade hedefleri süresi ne olursa olsun analiz edildi. İstatistiksel karşılaştırmalar için 10.000 önyükleme örnekleri (yedek ile) tek konuda anlamına gelir dağıtıma karşı çekti ve zamanlama örnekleri arasındaki farklar dağılımı iki-ölçütlü p değerleri türetilen.

Saccade testis ve uzaklıklar tespiti bakışları24hız dağılımı dayanıyordu. Kullandığımız bir hareketli ortalama saccade testis/uzaklıklar göz hızı aşıldı/hareketli ortalama medyan altında 3 tarafından düştü ne zaman belirlemek için 20 sonraki göz-pozisyon örnekleri üzerinde SDs için en az 20 Bayan düzeltici saccades tanımlanan göz hareketleri Çevrimdışı ana saccade sıra seçilen ve 7 ° ve 13 ° arasında fiksasyon hedef indi ve ilk 500 ms ana saccade dizisi olarak takip içinde başlatılan sadece ilgili düzeltici saccade analize dahil edilmiştir sonra idam katılımcının el ile yanıt olarak daha önce de.

Son veri analizi için devam etmeden önce veri (bkz: 6.2) döndürülmüş. Sonuç olarak, veri döndürme sonra en saat yönünün tersine saccade hedef ST1 her zaman + 45 ° / + 15 ° temsil edildi (90 ° ve 30 ° koşulları, sırasıyla), 0 ° (koşullarında) 90 ° ve 30 °, saccade hedefler arasında konum BTW ve en saat yönünde saccade hedef ST2 -45 ° /-15 ° (90 ° ve 30 ° koşulları, sırasıyla) açı 0 göre. Dışında bir ST1, ST2ve BTW denetim konumları (CTRL) hem, 90 ° ve 30 ° koşulları kabul edildi.

Bizim iletişim kuralı saccades yanıt olarak kaydedilen göz verilerini temel alan farklı açısal mesafelerde sunulan iki saccade hedefler arasında oculomotor rekabet değerlendirmek izin verdi. Beklendiği gibi (şekil 3A ve 3 C) 90 ° ve 30 ° (şekil 3B ve 3D) koşulları ile ilgili saccade son nokta dağıtımları önemli ölçüde farklılık. Biz çoğunlukla doğru saccades 90 ° durumda saccade hedeflerinden biri doğru %41.0 ± %1,0 saccades en saat yönünün tersine saccade hedef ST1 ve çoğu da dahil olmak üzere sektör içinde %1.9 %41.8 ± da dahil olmak üzere sektör içinde nereye gözlenen Saat yönünde saccade hedef ST2 (şekil 3 c). 30 ° durumda buna ek olarak, saccades ortalama önemli bir dizi katılımcılar idam. Burada, %33.6 ± %2.4 saccades BTW, %29,95 ± %1,6 ST1de dahil olmak üzere sektör içinde sona erdi ve %32.0 ± %1.8 ST2 (şekil 3D) dahil olmak üzere sektör içinde 2 saccade hedefleri arasında sektörü içinde sona erdi.

Ayrıca, görme alanı dağıtılan tüm 24 yerlerde görsel duyarlılık değerlendirilmesi dikkat kayma dağıtımı sırasında oculomotor programlama ayrıntılı olarak analiz etmek izin verdi. Genel olarak, her yöne hesap saccades alarak, biz görsel hassasiyet kontrol Mekanlar (ST1, ST hariç tüm pozisyonlar arasında ortalama için karşılık CTRL göre iki saccade hedefte bir seçici kolaylaştırma gözlenen 2ve BTW) her iki 90 ° (ST1: d' = 2,2 ± 0,3 CTRL karşı: d' = 0,3 ± 0,1, p < 0,0001; ST2: d' = 2,2 ± 0,4 karşı CTRL, p < 0,0001; ST1 karşı ST2, p = 0.8964; Şekil 4A) ve 30 ° (ST1: d' = 2,2 ± 0,3 CTRL karşı: d' = 0,3 ± 0,1, p < 0,0001; ST2: d' = 2.1 ± 0,3 karşı CTRL, p < 0,0001; ST1 karşı ST2, p = 0.6026; Şekil 4B) koşullar. Ara yerde görsel hassasiyet saccade hedef yerlerde önemli ölçüde daha düşük iken (BTW: d' = 0.6 ± 0.2 karşı ST1, p < 0,0001; BTW karşı ST2, p < 0,0001; Şekil 4B), öyleydi, ancak, 30 ° durumda denetim konumlara biraz artan göreli (BTW karşı CTRL, p 0.0010 =).

Görsel dikkat obligatorily saccades uç noktada dağıtılır olup olmadığını disentangle için analiz ettik tüm konumları görsel duyarlılık yön açılış saccade bir fonksiyonu olarak (bkz. Adım 6.3 iletişim kuralı). En önemlisi, aynı görsel Giriş karşılık olarak dağınık şekilde farklı bitiş noktaları ile saccades önce görsel dikkat dağıtımını analiz etmek mümkün kılan bu protokol 30 ° durumda gözlenen dağıtım açılış belirli saccade ilgili . Daha ayrıntılı olarak, görsel hassasiyet saccades ortalama önce analiz ederek, biz dikkat bile bu dağınık şekilde bir saccade gol ile örtüşmemektedir saccades son nokta doğru kaydırır olup olmadığını belirleyebilir. Biz doğru saccades her iki 90 ° uç noktada görsel hassasiyet önemli ölçüde geliştirilmiş oldu gözlenen (ST1 + 2 saccaded: d' = 3.0 ± 0,4 ST1 + 2 saccaded sigara karşı: d' = 1.7 ± 0,4, p < 0,0001; Şekil 4E) ve 30° (ST1 + 2 saccaded: d' = 2.7 ± 0,4 ST1 + 2 saccaded sigara karşı: d' = 2.0 ± 0,3, p = 0.0080; Şekil 4F) koşul. Buna ek olarak, saccades ortalama önce görsel hassasiyet saccade uç noktada gelişmiş değil ama biraz azaltılmış (BTW saccaded: d' = 0,4 ± 0.2 BTW karşı saccaded sigara: d' = 0.7 ± 0.2, p < 0,0001; Şekil 4F). Böylece, görsel dikkat obligatorily yaklaşan saccade son nokta doğru kaymıştır değil. İlginçtir, ortalama saccades iki çevreleyen saccade hedef görsel duyarlılık eşit bir donanım ile ilişkili bulunmuştur (ST1: d' = 2,2 ± 0,4 ST2karşı: d' = 2,2 ± 0,4, p = 0.8402; Şekil 4 d), düşündüren dikkatte seçimi saccade hedefler arasında kolayca çözülmüş değil saccades ortalama başlangıcı önce.

Daha önce saccades ortalama dikkatte seçimi bir potansiyel ilişkili değerlendirmek için veri saccades ortalama yürütme üzerine sık sık gözlenen düzeltici saccades açılış yönünü bir fonksiyonu olarak analiz edildi. Biz ortalama bir saccade izleyen düzeltici saccades uç noktada önemli bir yarar görmekteyiz değil (düzeltici saccade doğru ST1 + 2Yönetmen: d' = 2,8 ± 0.5 karşı düzeltici saccade ST1 + 2doğru yönlendirilmiş değil: d' 2,5 ± 0.8, p = = 0.68300; Şekil 5C), hangi yorumu destekler dikkatte seçim saccades ortalama önce çözülemedi.

Figure 1
Resim 1 : Katılımcılara sunulan yönergeleri. Her blok olarak başında katılımcılara sunulan yönergeleri deneysel görselleştirme. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Deneysel bir işlem ve normalleştirilmiş saccade frekans haritalar açılış. (A)uyarıcı zamanlaması ve görüntü. Katılımcılar bir saccade fiksasyon hedef (FT) hedeflerinden birine aynı anda iki rasgele seçilmiş uyarıcı akarsu ya da 90 ° (üst bir arası hedef Açısal uzaklık ile sunulan iki potansiyel saccade (ST1 ve ST2), hazırlanan paneller) veya 30 ° (alt paneller). Saccade hedefleri de sürekli olarak gösterilmiştir (cST1 + 2) veya geçici (tST1 + 2). Uyarıcı akarsu olması dikey Gabors ve maskeleri (40 Hz) alternatif oluşan şık akarsu (DS), ya da olabilir ya da ayrımcılık hedef akarsu (DTS) bir kısa ayrımcılık hedef (DT, 25 ms), saat yönünde bir sunum dahil veya Saat yönünün tersine Gabor, 75 ve 175 ms saccade hedefleri başlangıçlı sonra arasında gösterilen eğilmiş. Katılımcılar saccade hedeflerinden biri doğru saccaded ve rasgele 24 uyarıcı akışı noktalardan birinde görünen ayrımcılık hedefin yönünü bildirmek zorunda kaldı. Uyaranlara kendi görünürlüğünü artırmak için kabataslak unutmayın. Gerçek bir çekim gücü uyarıcı akarsu tasvir gösterilen uyum. (B) frekans açılış NORMALIZED saccade haritalar arasında ortalama katılımcılar (n = 10) 90 ° (üst) ve (geçici ve sürekli ST sunu daraltılmış) 30 ° (alt) koşulları için idealdir. Bu rakam Wollenberg et al. (2018)23yeniden basıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Saccade ölçümleri. (A-B) Dairesel araziler 90 ° 5 ° eşit olarak dağıtılmış açısal sektörlerde binned yön açılış saccade ortalama frekans dağılımı göster (A) ve 30° (B) koşullar. Uyarıcı yapılandırma sıfır (bkz: Merkez insets) iki saccade hedef geometrik açılı etrafında simetrik olarak hizalamak olarak döndürülür.  (C-D) çubuk grafikler denemeler ortalama frekans yön 24 eşit olarak dağıtılmış açısal sektörlerde 15 ° binned açılış saccade bir fonksiyonu olarak göstermektedir. İlgi (ST1, BTW ve ST2) 90 ° üç pozisyonlar için veri gösterilir (C) ve 30 ° (D) koşullar. (E-H) Ortalama saccade gecikme süresi (E, F) ve (E, G) 90 ° ve 30 ° koşulları (F, H) ilgi aynı üç pozisyonlar için gözlenen genlik (G, H). Tüm veri süresi ne olursa olsun (sürekli veya geçici) gösterilir saccade hedefler. Işık gri alanlar ve hata çubukları SEM kutup arsa siyah çizgiler gösterir ve karşılık gelen ışık gri alanlar veri noktaları arasındaki Doğrusal İlişkilendirme göster. Bu rakam Wollenberg et al. (2018)23yeniden basıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Görsel duyarlılık. (A-B). Dairesel araziler Haritayı ortalama olarak görsel hassasiyet (d') 90 ° (A) ve 30 ° DT bulunduğu bir fonksiyonu (B), saccade hedefleri ve gözlenen her saccade yöne üzerinden süresi ne olursa olsun koşullar gibi. Çubuk grafikler (ST1, BTW, ST2, CTRL) ilgi dört pozisyon için görsel hassasiyet göstermektedir. (C-D) Saccade hedefleri süresi ne olursa olsun yönde 90 ° (C) ve 30 ° koşulları (D), açılış saccade göre DT konuma bir fonksiyonu olarak görsel hassasiyet (mavi: saccade ST1; yeşil: BTW için saccade; kırmızı: saccade STiçin 2. ). Her saccade yön için her ayrımcılık hedef konum için ortalama duyarlılık aldık. Örneğin, mavi çizgili saccades ST1 doğru yapılmıştır ve ayrımcılık hedefti ST1 (+ 15 ° kutup arsa üzerinde), ya da görsel hassasiyet Arsalar BTW (15 ° ST1saat yönünün tersine; kutup arsa üzerinde 0 °) veya ST2 (30° ST1; + kutup arsa üzerinde 345 ° saat yönünün tersine), ve benzeri. (E-F) Çubuk grafikler DT saccaded göstermek için gözlenen duyarlılık göstermek (mor: Örneğin, DT ST1 ve ST1saccade) ve saccaded pozisyonlar (ışık-mor: Örneğin DT ST1 ve saccade ST2 veya BTW) 90 ° (E) ve 30° (F) koşulları. Şekil 3de olduğu gibi kurallardır. Bu rakam Wollenberg et al. (2018)23yeniden basıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Düzeltici saccades. (A)dairesel çizim ortalama gösterir frekans dağıtım ortalama bir saccade takip yön açılış düzeltici saccade. (B) çubuk grafik denemeler ortalama frekans yön ilgi (ST1, BTW ve ST2) üç pozisyonlar için ortalama bir saccade takip açılış düzeltici saccade bir fonksiyonu olarak gösterilmektedir. (C) Çubuk grafik ortalama bir saccade yürütülen tüm denemeler için ilk düzeltici saccade yönünü bir fonksiyonu olarak görsel hassasiyet göstermektedir. Mor çubukları DT örneğin (DT, ST1 ve düzeltici saccade ST1doğru) ortaya konumu doğru hangi düzeltici saccade yönetildi denemeler için görsel hassasiyet gösterir. Hafif mor çubukları DT ortaya konum dışında bir konuma doğru hangi düzeltici saccade yönetmen denemeler için görsel hassasiyet gösterir (örneğin DT ST1 ve düzeltici saccade ST2 doğru yönü veya BTW). Şekil 3-4gibi kurallardır. Bu rakam Wollenberg et al. (2018)23yeniden basıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

Bu deneysel protokol bakışları davranış ve özgür seçim saccade görev presaccadic görsel hassasiyet eş zamanlı değerlendirmesini istihdam. Bize görsel dikkat gerçekten obligatorily davranış düzeyinde oculomotor programlamaya birleştiğinde ve bu nedenle sistematik olarak saccades uç noktada dağıtılabilir olup olmadığını çözümlemek izin verdi. İki saccade hedef üzerinde denemeler hangi yarısını biz farklı bir genel etkisi, bir saccade her ikisi de, doğru ve ortalama saccades oluşan dağıtım açılış yansıyan gözlenen yakın (30 °) sunuldu. Görsel dikkat ve sakkadik bitiş noktası arasında kayma bağlantı üzerinde sonuç olarak, görsel hassasiyet analiz ve farklı yerlerdeki yön açılış saccade bir fonksiyonu olarak karşılaştırıldığında. Biz tutarlı ve seçici geliştirme doğru saccades uç noktada görsel hassasiyet gözlenen iken, görsel hassasiyet saccades ortalama uç noktada geliştirilmiş oldu değil. Daha doğrusu, görsel duyarlılık eşit saccades saccade ortalama saccade hedefler arasında çözülmemiş dikkatte seçimden doğar düşündüren, ortalama yürütme önce iki saccade hedefte kolaylaştırdı. Bizim sonuçlar, bu nedenle, görsel dikkat obligatorily yürütülen oculomotor program uç noktada konuşlanmış değil göstermek. İki saccade hedefleri arasında görsel hassasiyet hatta dağıtımını saccades ortalama önce Sistematik bir fonksiyonu olarak düzeltici saccade yönü değişir değil gösterdi, bir düzeltici saccade analiz daha fazla bu teyit yorumu. Bu bağlamda, bizim veri son modeli tarafından yavaş yavaş zaman içinde kurar bir hedef seçim işlemini varsayar Zirnsak vd25 ile uyumludur.

Önemlisi, bizim iletişim kuralı kanıtlar arasında ilgi ve saccades çeşitli yönleriyle bir ayrılma için diğer davranışsal çalışmalar farklıdır. Vardıkları sonuç sakkadik tepki süreleri14,15,16tabanlı bazı çalışmaları, biz görsel uzamsal dikkat, yani görsel hassasiyet saccade hazırlık sırasında doğrudan bir ölçüsü kullanmışlardır. Bu iletişim kuralı kullanılan belirli parametreler klasik presaccadic shift dikkat8,9 bitiş noktasının doğru görsel duyarlılık tutarlı geliştirme belirgin olarak çoğaltılıyor etkili saccades. Böylece, görsel ilgi sistematik modülasyon güvenilir tespiti için saccade hazırlık için belirli izin iletişim kuralı. Bu presaccadic dikkatte etkileri, geçerli olarak yorumlamak için önemli bir önkoşuldur ve özellikle, saccades ortalama dikkatte geliştirme uç noktada gözlenen yokluğu.

Bu iletişim kuralı bir merkez ve farklı yönü çeşitli yerler arasında ayrımcılık hedef rasgele sunumu oldu. Böylece, biz-örnek görsel hassasiyet genelinde tüm görme alanı, sonuç olarak bize sadece dikkat saccades uç noktada kolaylaştırdı olup olmadığını belirlemek için aynı zamanda bu alanı dahil olmak üzere çevresinde dikkat yayılmasını araştırmak için izin bitişik mekanlar. İki saccade hedef (daha az ~ 2,6 °, iki bitişik bizim uyaranların arasındaki mesafe ile sınırlıdır) olda ayrık tahsisi saccades ortalama saccades ortalama yansıtıyor olabilir önerilen bir erken hesap çelişmektedir önce biz gözlenen bir kaba görsel sahne17 işleme ve genel görsel bilgi işleme yerine yerel bir geliştirme için savunuyor. Ayrıca, ayrımcılık hedef rasgele sunumunu konumu tamamen öngörülemez katılımcılara render. Böylece, bizim iletişim kuralı genellikle görsel ilgi bile bir dağıtım ayrımcılık görev ile ilgili olarak visual araziyi kolaylaştırdı. Biz bu gerçeği ile ilgili olarak herhangi bir potansiyel dikkatte etkileri ve saccade hazırlık için ilgili sonuçlar önemli düşünün.

Bu yana göz hareketleri genellikle doğal vizyon tüm visual araziyi uyaranlara karşı ayırımcılık çalışılırken gerçekleştirilmez, ancak, bu protokol için elde edilen sonuçları unrestrictedly günlük yaşamda oculomotor davranış için hesap değil. Ayrıca, oculomotor görev kaçınılmaz olarak dikkat saccade hedef cueing üzerinden dağıtımını önyargı. Saccade hedefleri yalnızca ilgili oculomotor gol tanıtmak değil ama aynı zamanda büyük olasılıkla bu çekici ilgi belirgin eksojen ipuçları. Böylece, görsel ayrımcılık performans ara yerde genellikle iki çevreleyen saccade hedef tarafından elde edildi bazı maskeleme nedeniyle bozulan mümkündür. Saccade hedefleri açısından ayrımcılık performans ara yerde etkisini azaltmak için ve potansiyel maskeleme efektleri değerlendirmek için sadece geçici saccade hedefleri sunmaya karar verdik (için 50 ms) yerine sürekli olarak (deneme sonuna kadar) üzerinde denemeler yarısı. Sonuç olarak, cueing koşulların her ikisi de saccade hedef adreslerde görsel testis tanıttı olsa bile, saccade hedefleri her zaman geçici cueing durumda ayrımcılık hedef başlangıcından önce kaybolmuştu. Sonuç çoğunluğu cueing koşulların her ikisi de çok tutarlı ve bu nedenle son analizde kombine edilmiştir iken, biz gerçekten bir maskeleme etkisi geçici cueing durumuna göre sürekli cueing durumda belirtisi gözlendi. Genel olarak, saccade yönü ne olursa olsun, ara yerde görsel hassasiyet biraz geçici cueing durumuna göre sürekli olarak azalmış. O geçici saccade hedef cueing Görünüşe göre saccades ortalama alabilme etkili olurken hala maskeleme ara konumunun en aza indirir kavramı göz önüne alındığında, gelecek çalışmalar bizimkine benzeyen bir protokolü kullanarak geçici istihdam düşünmelisiniz cueing hedeflerinden. Ancak, maskeleme efektleri üzerinden geçici cueing hedeflerinden en aza indirmek için bizim çabalarına rağmen biz geçici cueing hala potansiyel olarak kötü ayrımcılık performansta hesaba etkisi maskeleme bir ileri tanıttı göz ardı değil orta yerde bir dereceye kadar.

Birlikte ele alındığında, bizim iletişim kuralı görsel dikkat ve oculomotor programlama arasında bağlantı doğrudan adrese ve dikkat ve davranış düzeyinde saccades ortalama bitiş noktası arasında ayrı bir kayma ayrışma ortaya çıkarmak için izin. Bizim sonuçları görsel ilgi ve dikkat premotor teorik olarak önerilen oculomotor programlama arasında zorunlu bir bağlantı karşı savunuyorlar. Gelecekteki çalışmalar paradigmalar FEF ve SC daha fazla görsel dikkat ve oculomotor programlama arasında bağlantı çözümlemek için gibi alanlarda içinde eşzamanlı nörofizyolojik kayıtları da dahil olmak üzere istihdam.

Disclosures

Yazarlar hiçbir rakip çıkarları var olduğunu ilan etti.

Acknowledgments

Bu araştırma hibe Deutsche Forschungsgemeinschaft H.D. (DE336/5-1 ve RTG 2175 "Algı bağlamında hem nöral temeli") ve yüksek lisans (SZ343/1) ve bir Marie Sklodowska-Curie eylem bireysel Bursu için M.S. (704537) tarafından desteklenmiştir.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rizzolatti, G., Riggio, L., Dascola, I., Umiltá, C. Reorienting attention across the horizontal and vertical meridians: evidence in favor of a premotor theory of attention. Neuropsychologia. 25, (1), 31-40 (1997).
  2. Rizzolatti, G., Riggio, L., Sheliga, B. M. Space and selective attention. Attention and performance XV. 15, 231-265 (1994).
  3. Corbetta, M. Frontoparietal cortical networks for directing attention and the eye to visual locations: Identical, independent, or overlapping neural systems? Proceedings of the National Academy of Sciences. 95, 831-838 (1998).
  4. Müller, J. R., Philiastides, M. G., Newsome, W. T. Microstimulation of the superior colliculus focuses attention without moving the eyes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 102, (3), 524-529 (2005).
  5. McPeek, R. M., Keller, E. L. Deficits in saccade target selection after inactivation of superior colliculus. Nature nueroscience. 7, (7), 757 (2004).
  6. Moore, T., Armstrong, K. M. Selective gating of visual signals by microstimulation of frontal cortex. Nature. 421, 370 (2003).
  7. Moore, T., Fallah, M. Microstimulation of the frontal eye field and its effects on covert spatial attention. Journal of neurophysiology. 91, (1), 152-162 (2004).
  8. Kowler, E., Anderson, E., Dosher, B., Blaser, E. The role of attention in the programming of saccades. Vision research. 35, (13), 1897-1916 (1995).
  9. Deubel, H., Schneider, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision research. 36, 1827-1837 (1996).
  10. Thompson, K. G., Biscoe, K. L., Sato, T. R. Neuronal basis of covert spatial attention in the frontal eye field. Journal of Neuroscience. 25, (41), 9479-9487 (2005).
  11. Ignashchenkova, A., Dicke, P. W., Haarmeier, T., Thier, P. Neuron-specific contribution of the superior colliculus to overt and covert shifts of attention. Nature nueroscience. 7, (1), 56 (2004).
  12. Gregoriou, G. G., Gotts, S. J., Desimone, R. Cell-type-specific synchronization of neural activity in FEF with V4 during attention. Neuron. 73, (3), 581-594 (2012).
  13. Born, S., Mottet, I., Kerzel, D. Presaccadic perceptual facilitation effects depend on saccade execution: Evidence from the stop-signal paradigm. Journal of Vision. 14, (3), 7-7 (2014).
  14. Belopolsky, A. V., Theeuwes, J. Updating the premotor theory: the allocation of attention is not always accompanied by saccade preparation. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 38, (4), 902 (2012).
  15. Hunt, A. R., Kingstone, A. Covert and overt voluntary attention: linked or independent? Cognitive Brain Research. 18, (1), 102-105 (2003).
  16. Smith, D. T., Schenk, T., Rorden, C. Saccade preparation is required for exogenous attention but not endogenous attention or IOR. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 38, (6), 1438 (2012).
  17. Findlay, J. M. Global visual processing for saccadic eye movements. Vision research. 22, 1033-1045 (1982).
  18. Coren, S., Hoenig, P. Effect of non-target stimuli upon length of voluntary saccades. Perceptual and motor skills. 34, (2), 499-508 (1972).
  19. Van der Stigchel, S., Nijboer, T. C. The global effect: what determines where the eyes land? Journal of Eye Movement Research. 4, (2), (2011).
  20. Vitu, F. About the global effect and the critical role of retinal eccentricity: Implications for eye movements in reading. Journal of Eye Movement Research. 2, (3), (2008).
  21. Hanning, N., Deubel, H., Szinte, M. Sensitivity measures of visuospatial attention. Journal of Vision. 17, (10), 673-673 (2017).
  22. Van der Stigchel, S., De Vries, J. P. There is no attentional global effect: Attentional shifts are independent of the saccade endpoint. Journal of vision. 15, 17-17 (2015).
  23. Wollenberg, L., Deubel, H., Szinte, M. Visual attention is not deployed at the endpoint of averaging saccades. PLoS biology. 16, (6), e2006548 (2018).
  24. Engbert, R., Mergenthaler, K. Microsaccades are triggered by low retinal image slip. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103, (18), 7192-7197 (2006).
  25. Zirnsak, M., Beuth, F., Hamker, F. H. Split of spatial attention as predicted by a systems-level model of visual attention. European Journal of Neuroscience. 33, (11), 2035-2045 (2011).
Araştırma doğru ve ortalama Saccades göz izleme yoluyla önce görsel dikkat dağıtımını ve görsel duyarlılık değerlendirilmesi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter