Enquête sur le déploiement d’Attention visuelle avant Saccades précises et moyenne via Oculométrique et évaluation de la sensibilité visuelle
Summary
Ce protocole expérimental combiné oculométrique et l’évaluation de la presaccadic sensibilité visuelle dans un paradigme de double tâche, consistant en une tâche de saccade du libre choix et une tâche de discrimination visuelle, d’enquêter sur le déploiement de l’attention visuelle spatiale avant les saccades, précis et calcul de la moyenne.
Abstract
Ce protocole expérimental visait à évaluer si l’attention visuelle est obligatoirement déployée au point de terminaison de saccades. À cette fin, nous avons enregistré la position des yeux des participants humains engagés dans une tâche de saccade par œil suivi et évalué les performances de discrimination orientation visuelle à divers endroits au cours de la préparation de saccade. Ce qui est important, au lieu d’utiliser à peu près un paradigme de cible saccade unique pour lequel le point de terminaison saccade coïncide généralement avec la cible, ce protocole comprend la présentation de deux cibles proches de saccade, conduisant à une dissociation spatiale distincte entre emplacements cibles et saccade endpoint sur un grand nombre d’essais. Le paradigme nous a permis de comparer les performances de discrimination visuelle presaccadic au point de terminaison de saccades précises (débarquement à l’une des cibles saccade) et d’une moyenne de saccades (atterrissage dans un lieu intermédiaire entre deux cibles). Nous avons observé une amélioration sélective de la sensibilité visuelle au point de terminaison de saccades précises mais pas au point de terminaison d’une moyenne de saccades. Plutôt, avant l’exécution d’une moyenne de saccades, sensibilité visuelle a été également améliorée les deux cibles, ce qui suggère que saccade en moyenne découle non résolue attentionnelle sélection parmi les cibles de saccade. Ces résultats plaident contre un couplage obligatoire entre l’attention visuelle et programmation saccade basée sur une mesure directe de la sensibilité visuelle presaccadic plutôt que des temps de réaction par saccades, qui ont été utilisés dans les autres protocoles de tirer des conclusions similaires . Alors que notre protocole fournit un cadre utile pour étudier la relation entre l’attention visuelle et mouvements par saccades des yeux au niveau comportemental, il peut aussi être combiné avec des mesures électrophysiologiques d’étendre les connaissances au niveau neuronal.
Introduction
Données accumulées plaide pour un couplage fort entre contrôle oculomoteur et attentionnel. La théorie influente prémoteur attention1,2 fournit un compte particulièrement strict en ce qui concerne ce couplage, ce qui suggère que quarts secrètes d’attention visuelle correspondent aux émissions de saccade sans exécution ultérieure. En effet, partagées corrélats neurones de contrôle attentionnel et oculomoteur ont été identifiés par imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)3 et sous seuil micro-stimulation de la champs frontale de le œil (FEF) et les Colliculi supérieur (SC) produit des avantages attentionnels mesurées tant sur le plan comportemental et électrophysiologique à la position de champ de mouvement stimulée, même si aucun mouvements oculaires ne sont induits4,5,6,7. Des expériences psycho-physique a en outre révèlent qu’attention visuelle est constamment déplacée vers l’objectif d’une saccade pendant préparation oculomoteur8,9. Toutefois, les dissociations au niveau neuronal10,11,12 et observations que préparation de saccade n’entraîne pas nécessairement un correspondant déplacement d’attention13,14 ,15,16 certains doutes sur un couplage obligatoire entre programmation saccade et l’attention visuelle spatiale.
Ici, nous avons revisité la nature de l’accouplement entre attention et oculomoteurs de programmation au niveau comportemental en utilisant une double tâche qui consistait à une tâche de saccade du libre choix et une tâche de discrimination visuelle. Fondamentalement, deux cibles de saccade ont été présentés à une distance angulaire de 30° sur la moitié des essais, produisant un effet global distinct17,18,19,20 associé à un nombre important de saccades d’atterrissage entre les deux cibles (avec une moyenne de saccades). Étant donné que nous avons présenté au hasard une cible de discrimination, peu de temps avant l’apparition de saccade à celui des 24 endroits équidistants (y compris les deux emplacements de cible de saccade et 21 emplacements de contrôle, la situation entre eux), nous avons pu évaluer et comparer les déploiement presaccadic d’attention visuelle lorsque l’objectif de saccade et de point de terminaison saccade étaient soit dans l’espace associatif (saccades précises) ou dissocié (avec une moyenne de saccades).
Pour tester si l’attention visuelle est une conséquence obligatoire de programmation oculomoteur et, donc, toujours décalée vers le point de terminaison de saccade, nous avons analysé la sensibilité visuelle pour tous 24 emplacements en fonction de la saccade direction d’atterrissage. Tandis que les saccades précises étaient associées à une amélioration presaccadic cohérente de la sensibilité visuelle à leur point de terminaison, nous avons ne trouvé ce aucune amélioration au point de terminaison d’une moyenne de saccades. Cette dissociation exclut un couplage obligatoirement d’attention visuelle pour le programme oculomoteur exécuté au niveau comportemental et suggère que le contrôle attentionnel et oculomoteur sont dissociables à un certain stade de transformation corticales ou sous-corticales. Ce qui est important, nous avons observé une augmentation égale de sensibilité visuelle sur les deux cibles de saccade avant avec une moyenne de saccades, ce qui suggère que l’effet global résulte en suspens sélection cible saccade avant l’apparition de saccade.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole expérimental utilisé l’évaluation simultanée de comportement du regard et presaccadic sensibilité visuelle dans une tâche de saccade libre choix. Il nous a permis d’analyser si l’attention visuelle est en effet obligatoirement couplée à la programmation oculomoteur au niveau comportemental et donc systématiquement déployée au point de terminaison de saccades. Deux cibles saccade ont été présentés à proximité (30°) sur la moitié des procès dans lesquels nous avons observé un effet global distinct, reflété dans une saccade atterrissage distribution consistant en saccades, précis et calcul de la moyenne. Pour conclure sur le couplage spatial entre l’attention visuelle et le point de terminaison par saccades, sensibilité visuelle a été analysée et comparée dans différents endroits en fonction de la saccade direction d’atterrissage. Alors que nous avons observé une amélioration constante et sélective de sensibilité visuelle au point de terminaison de saccades précises, sensibilité visuelle n’est pas stimulée à l’extrémité d’une moyenne de saccades. Plutôt, sensibilité visuelle a été également facilitée sur les deux cibles de saccade avant l’exécution d’une moyenne de saccades, suggérant que saccade en moyenne résulte suspens attentionnelle sélection parmi les cibles de saccade. Nos résultats, par conséquent, démontrent que l’attention visuelle n’est pas obligatoirement déployée au point de terminaison du programme exécuté oculomoteur. Une analyse de saccade correctives, qui prouvent que le déploiement même de sensibilité visuelle à travers les deux cibles de saccade avant avec une moyenne de saccades ne variait pas systématiquement en fonction la direction corrective saccade, confirmée ce interprétation. À cet égard, nos données sont compatibles avec un modèle récent de Zirnsak Al25 qui suppose un processus de sélection des cibles qui s’accumule progressivement au fil du temps.
Important, notre protocole diffère des autres études comportementales celle rapportée la preuve d’une dissociation entre l’attention et saccades dans plusieurs aspects. Alors que certaines études fondé leur conclusion sur des temps de réaction par saccades14,15,16, nous avons utilisé une mesure directe de l’attention visuelle spatiale, à savoir visuelle sensibilité lors de la préparation de saccade. Les paramètres spécifiques utilisés tout au long de ce protocole ont été efficaces dans la reproduction de la classique Maj presaccadic attention8,9 , comme en témoigne l’amélioration cohérente de sensibilité visuelle au point de terminaison de précision saccades. Ainsi, le protocole prévue une détection fiable des modulations systématiques d’attention visuelle spécifique à la préparation de saccade. Il s’agit d’une condition préalable importante pour interpréter valablement presaccadic effets attentionnels et en particulier, l’absence observée d’attentionnelle amélioration au point de terminaison d’une moyenne de saccades.
Un aspect central et distinct de ce protocole a été la présentation aléatoire de la cible de discrimination entre les différents sites. Ainsi, nous pouvions déguster sensibilité visuelle à travers le champ visuel entier, ce qui par conséquent nous a permis de déterminer non seulement si l’attention est facilitée au point de terminaison de saccades mais aussi d’étudier la propagation d’attention autour de ce domaine, notamment lieux adjacents. L’attribution discrète d’attention sur les deux cibles de saccade (limité à moins de ~ 2,6 °, la distance entre deux de nos stimuli adjacentes) nous avons observé avant avec une moyenne de saccades contredit un compte précoce qui a suggéré qu’une moyenne de saccades peut-être refléter une grossier, traitement de la scène visuelle17 et plaide pour un renforcement des locaux plutôt que de traitement de l’information visuelle globale. En outre, la présentation aléatoire de la cible de discrimination rendu son emplacement totalement imprévisible aux participants. Ainsi, notre protocole facilité généralement un même déploiement d’attention visuelle à travers le champ visuel en ce qui concerne la tâche de la discrimination. Nous considérons que ce fait est important en ce qui concerne tous les potentiels effets attentionnels et conclusions liées à la préparation de saccade.
Cependant, comme les mouvements oculaires ne sont pas généralement effectués tout en essayant de distinguer les stimuli dans le champ de vision naturelle visual, les résultats obtenus dans le présent protocole ne peuvent pas librement représentent oculomoteur comportement dans la vie quotidienne. En outre, la tâche oculomoteur inévitablement biaiser le déploiement d’attention par le repérage de cible de saccade. Les cibles de saccade n’introduisent pas seulement objectifs oculomoteurs pertinents mais aussi saillant exogène cues que probablement attirés par l’attention. Ainsi, il est possible que des performances de discrimination visuelle à l’emplacement intermédiaire était généralement détériorée en raison de certains masquage induite par les deux cibles environnantes de saccade. Afin de diminuer l’impact des objectifs en ce qui concerne la performance de la discrimination à l’endroit intermédiaire saccade et d’évaluer les éventuels effets de masque, nous avons décidé de présenter les objectifs de saccade seulement transitoirement (pour 50 ms) au lieu de façon continue (jusqu’à la fin du procès) sur la moitié des essais. Par conséquent, même si les deux conditions de repérage introduites onsets visuels aux emplacements cibles saccade, les cibles de saccade avaient disparu toujours avant le début de la cible de discrimination dans l’état transitoire de repérage. Alors que la plupart des résultats ont été très régulier dans l’ensemble de ces deux conditions de repérage et était donc combinée dans l’analyse finale, nous avons constaté en effet une indication d’un effet de masquage dans la condition de repérage continu par rapport à l’état transitoire de repérage. Dans l’ensemble, quelle que soit la direction de saccade, sensibilité visuelle à l’emplacement intermédiaire a été légèrement diminuée dans le continu par rapport à l’état transitoire de repérage. Compte tenu de la notion de que ce repérage de cible transitoire saccade apparemment minimise le masquage de l’emplacement intermédiaire tout en étant efficace en obtenant une moyenne de saccades, les études à venir à l’aide d’un protocole semblable à la nôtre devraient envisager d’employer transitoire repérage des cibles. Cependant, malgré nos efforts pour minimiser les effets de masquage par le repérage transitoire des cibles, nous ne pouvons pas exclure que le repérage transitoire introduit encore un avant masquage effet, qui pourrait potentiellement expliquer la performance médiocre de la discrimination à la emplacement intermédiaire dans une certaine mesure.
Pris ensemble, notre protocole a permis d’aborder directement le couplage entre l’attention visuelle et programmation oculomoteur et de révéler une dissociation spatiale distincte entre l’attention et le point de terminaison d’une moyenne des saccades au niveau comportemental. Nos résultats soutiennent contre un couplage obligatoire entre l’attention visuelle et programmation oculomoteur suggéré dans la théorie prémoteur d’attention. Les études futures devraient employer des paradigmes, y compris les enregistrements simultanés neurophysiologiques dans des domaines tels que la FEF et SC pour résoudre plus le couplage entre l’attention visuelle et programmation oculomoteur.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par des subventions de la Deutsche Forschungsgemeinschaft H.D. (DE336/5-1 et RTG 2175 « Perception en contexte et ses bases neurales ») et M.S. (SZ343/1) et une bourse individuelle de Marie Sklodowska-Curie Action à M.S. (704537).
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).
