De ongelijkheid van het race model gebruiken om Gedragsmultisensorische integratie-effecten te kwantificeren

Interacties tussen sensorische systemen zijn essentieel voor alledaagse functies. Terwijl multisensorische integratie-effecten worden gemeten over een breed scala van populaties met behulp van diverse zintuiglijke combinaties en verschillende neurowetenschappen benaderingen [inclusief maar niet beperkt tot de psychophysical, elektrofysiologische, en neuroimaging methodologieën]^{1,2,3,4,5,6,7,8,9}, momenteel een gouden standaard voor het kwantificeren van multisensorische integratie ontbreekt. Gezien het feit dat multisensorische experimenten meestal een gedrags component bevatten, worden de reactietijd (RT) gegevens vaak onderzocht om het bestaan te bepalen van een bekend fenomeen dat de redundante signalen effect¹⁰wordt genoemd. Zoals de naam al suggereert, bieden simultane sensorische signalen redundante informatie, die doorgaans sneller RTs. race-en co-activatie modellen worden gebruikt om de bovengenoemde redundante signalen effect¹¹uit te leggen. Onder racemodellen is het unisensory signaal dat de snelste wordt verwerkt de winnaar van de race en verantwoordelijk voor het produceren van de gedrags respons. Echter, bewijs voor co-activatie treedt op wanneer reacties op multisensorische stimuli sneller zijn dan wat racemodellen voorspellen.

Eerdere versies van het race model zijn inherent controversieel^12,13 zoals ze door sommigen worden aangeduid als overdreven conservatief^14,15 en bevatten ogenschijnlijk beperkingen met betrekking tot de onafhankelijkheid tussen de samenstellende onisensory detectie tijden die inherent zijn aan de multisensorische toestand¹⁶. In een poging om enkele van deze beperkingen op te lossen, ontwikkelde Colonius & Diederich¹⁶ een meer conventionele race model test:

,

Wanneer de cumulatieve verdelings frequenties (Cdf’s) van de niet-voorwaarden (bijvoorbeeld een & B; met een bovengrens van één) worden vergeleken met de CDF van de gelijktijdige multisensorische toestand (bv. AB) voor een bepaalde latentie (t)^{11, 16 , 17}. in het algemeen bepaalt een CDF hoe vaak een RT optreedt, binnen een bepaald bereik van RTS, gedeeld door het totale aantal stimulerende presentaties (d.w.z. proeven). Indien de CDF van de feitelijke multisensorische toestand kleiner is dan of gelijk is aan de voorspelde CDF-

,

dan wordt het race model geaccepteerd en is er geen bewijs voor sensorische integratie. Wanneer de multisensorische CDF echter groter is dan de voorspelde CDF die is afgeleid van de niet-voorwaarden, wordt het race model geweigerd. Afwijzing van het race model geeft aan dat multisensorische interacties van redundante sensorische bronnen op een niet-lineaire manier worden gecombineerd, wat resulteert in een versnelling van RTs (bijvoorbeeld RT-facilitering) naar multisensorische stimuli.

Een belangrijke hindernis die multisensorische onderzoekers gezicht is hoe de beste kwantificeren integratie-effecten. Bijvoorbeeld, in het geval van de meest elementaire gedrags multisensorische paradigma, waar de deelnemers worden gevraagd om een eenvoudige reactietijd taak uit te voeren, wordt informatie over nauwkeurigheid en snelheid verzameld. Dergelijke multisensorische gegevens kunnen worden gebruikt tegen de nominale waarde of gemanipuleerd met behulp van verschillende wiskundige toepassingen, met inbegrip van maar niet beperkt tot de maximale waarschijnlijkheid schatting^18,19, CDFS¹¹, en diverse andere statistische Benaderingen. Het merendeel van onze eerdere multisensorische studies gebruikte zowel kwantitatieve als probabilistische benaderingen waarbij multisensorische integratieve effecten werden berekend met 1) waarbij de gemiddelde reactietijd (RT) werd afgetrokken van een multisensorisch voorval uit de gemiddelde reactietijd ( RT) naar de kortste unisensory-gebeurtenis, en 2) door gebruik te maken van cdf’s om te bepalen of RT-versoepeling het gevolg is van synergetische interacties die worden vergemakkelijkt door redundante sensorische informatie^{8,20,21, 22 , 23}. de vroegere methodologie was echter waarschijnlijk niet gevoelig voor de individuele verschillen in integratieve processen en onderzoekers hebben sindsdien verklaard dat de latere methodologie (D.w.z. cdf’s) een betere volmacht kan bieden voor het kwantificeren van multisensorische integratieve effecten²⁴.

Gondan en Minakata hebben onlangs een tutorial gepubliceerd over het nauwkeurig testen van de ongelijkheid van het race model (RMI), omdat onderzoekers maar al te vaak ontelbare fouten maken tijdens de acquisitie-en voorbewerkings stadia van RT-gegevensverzameling en-voorbereiding²⁵. Ten eerste is de auteur van de gegevens die ongunstig zijn voor het toepassen van gegevenstrimmen procedures waarbij bepaalde a priori minimum-en maximum RT-limieten worden vastgesteld. Ze raden aan dat trage en weggelaten reacties worden ingesteld op oneindig, in plaats van uitgesloten. Ten tweede wordt, gezien het feit dat het KMI bij elke latentie kan worden geschonden, vaak meerdere t-tests gebruikt om het RMI op verschillende tijdstippen (d.w.z. quantiles) te testen; Helaas, deze praktijk leidt tot de toegenomen type I fout en aanzienlijk verminderd statistisch vermogen. Om deze problemen te voorkomen, wordt aanbevolen om het RMI over een bepaald tijdsbereik te laten testen. Sommige onderzoekers hebben gesuggereerd dat het zinvol is om de snelste kwartiel van de reacties te testen (0-25%)²⁶ of sommige vooraf geïdentificeerde Vensters (d.w.z. 10-25%)^24,27 als multisensorische integratie-effecten worden meestal waargenomen gedurende dat tijdsinterval; We stellen echter dat het percentiel bereik dat moet worden getest, moet worden bepaald door de werkelijke gegevensset (Zie protocol sectie 5). Het probleem met het vertrouwen op gepubliceerde gegevens van jonge volwassenen of computersimulaties is dat oudere volwassenen manifesteren zeer verschillende RT distributies, waarschijnlijk te wijten aan de leeftijdsgebonden dalingen in sensorische systemen. Race model significantie testen mogen alleen worden getest over geschonden gedeelten (positieve waarden) van de groep-gemiddelde verschil Golf tussen werkelijke en voorspelde Cdf’s uit het studie cohort.

Een beschermend effect van multisensorische integratie bij gezonde oudere volwassenen met behulp van de conventionele test van het race model¹⁶ en de principes die gondan en collega’s²⁵ hebben uiteengezet, is in dit verband aangetoond. Sterker nog, een grotere omvang van Visual-somatosensorisch RMI (een proxy voor multisensorische integratie) werd gevonden om te worden gekoppeld aan betere balans prestaties, lagere waarschijnlijkheid van incident vallen en verhoogde ruimtelijke gang-prestaties^28,29.

Het doel van het huidige experiment is om onderzoekers te voorzien van een stapsgewijze zelfstudie om de grootte van multisensorische integratie-effecten met behulp van het RMI te berekenen, om de verhoogde productie van diverse translationele onderzoeken te faciliteren over veel verschillende klinische populaties. Merk op dat de gegevens in de huidige studie afkomstig zijn van recent gepubliceerde visuele somatosensorische experimenten uitgevoerd op gezonde oudere volwassenen^28,29, maar deze methodologie kan worden toegepast op verschillende cohorten over veel verschillende experimentele ontwerpen, met behulp van een breed scala aan multisensorische combinaties.