Araştırma doğru ve ortalama Saccades göz izleme yoluyla önce görsel dikkat dağıtımını ve görsel duyarlılık değerlendirilmesi
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
Representative Results
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.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
References
- 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).
- Rizzolatti, G., Riggio, L., Sheliga, B. M. Space and selective attention. Attention and performance XV. 15, 231-265 (1994).
- 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).
- 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).
- McPeek, R. M., Keller, E. L. Deficits in saccade target selection after inactivation of superior colliculus. Nature nueroscience. 7 (7), 757 (2004).
- Moore, T., Armstrong, K. M. Selective gating of visual signals by microstimulation of frontal cortex. Nature. 421, 370 (2003).
- 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).
- Kowler, E., Anderson, E., Dosher, B., Blaser, E. The role of attention in the programming of saccades. Vision research. 35 (13), 1897-1916 (1995).
- Deubel, H., Schneider, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision research. 36, 1827-1837 (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hunt, A. R., Kingstone, A. Covert and overt voluntary attention: linked or independent?. Cognitive Brain Research. 18 (1), 102-105 (2003).
- 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).
- Findlay, J. M. Global visual processing for saccadic eye movements. Vision research. 22, 1033-1045 (1982).
- Coren, S., Hoenig, P. Effect of non-target stimuli upon length of voluntary saccades. Perceptual and motor skills. 34 (2), 499-508 (1972).
- Van der Stigchel, S., Nijboer, T. C. The global effect: what determines where the eyes land?. Journal of Eye Movement Research. 4 (2), (2011).
- 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).
- Hanning, N., Deubel, H., Szinte, M. Sensitivity measures of visuospatial attention. Journal of Vision. 17 (10), 673-673 (2017).
- 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).
- Wollenberg, L., Deubel, H., Szinte, M. Visual attention is not deployed at the endpoint of averaging saccades. PLoS biology. 16 (6), e2006548 (2018).
- Engbert, R., Mergenthaler, K. Microsaccades are triggered by low retinal image slip. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (18), 7192-7197 (2006).
- 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).
