Die Messung der neurophysiologischen Signale zu ignorieren und Teilnahme an Prozesse in Aufmerksamkeitssteuerung
Summary
Attention control comprises enhancement of target signals and attenuation of distractor signals. We describe an approach to measure separately but concurrently, the neurophysiology of attending and ignoring in sustained intermodal attention, utilizing a passive control condition during which neither process is continuously engaged.
Abstract
Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: enhancement of sensory signals that are to be attended and the attenuation of sensory signals that are to be ignored. The overall strength of attentional modulation is often measured by comparing the amplitude of a sensory neural response to an external input when attended versus when ignored. This method is robust for detecting attentional modulation, but precludes the ability to assess the separate dynamics of attending and ignoring processes. Here, we describe methodology to measure independently the neurophysiological signals of attending and ignoring using the intermodal attention task (IMAT). This task, when combined with electroencephalography, isolates neurophysiological sensory responses in auditory and visual modalities, when either attending or ignoring, with respect to a passive control. As a result, independent dynamics of attending and of a ignoring can be assessed in either modality. Our results using this task indicate that the timing and cortical sources of attending and ignoring effects differ, as do their contributions to the attention modulation effect, pointing to unique neural trajectories and demonstrating sample utility of measuring them separately.
Introduction
Aufmerksamkeitssteuerführungen Verhalten indem wir die neuralen und kognitiven Ressourcen Richtung Auswahleingangssignale, während der Zugriff auf andere Signale, die auf einer bestimmten Verhaltens Ziel 1. Zum Beispiel, wenn ein Buch zu lesen, die visuellen Signale, die dem Buch sind die Zielsignale verstärkt werden, während andere sensorische Signale – wie der TV in den nächsten Raum – sind Distraktor Signale gedämpft werden. Aufnahmen in menschlichen und nicht-menschlichen Primaten 1-4 zeigen, dass neuronale Reaktionen in sensorischen Kortex für besuchte Targets relativ zu ignoriert Distraktoren während der selektiven Aufmerksamkeit verstärkt, was anzeigt, dass die Stärke der Sinneseindrücke im Gehirn in Abhängigkeit davon, ob modulierte sie werden als Ziele oder Distraktoren 5-7 eingestuft. Wir bezeichnen diese Differenz in der Signalstärke bei der Teilnahme an gegen ignoriert wie die Aufmerksamkeit Modulationseffekt.
Von zunehmendem Interesse istdie Frage, ob und wie die neuronalen Prozesse der Teilnahme tragen zur Aufmerksamkeitssteuerung und seine Wertminderungen, getrennt von den neuronalen Prozesse zu ignorieren. Es wird immer deutlicher, dass die Fähigkeit, Ablenkungen zu ignorieren, kann unabhängig von unserer Fähigkeit, Ziele zu besuchen beeinträchtigt werden. Zum Beispiel kann der Distraktor-Unterdrückung mit erhöhter Aufgabe Last 8, kognitiven Alterns 9 und Schlafentzug 10 beeinträchtigt werden, ohne eine Abnahme in Zielverbesserung. Es ist derzeit nicht bekannt, ob ein Dekrement in Zielverbesserung kann auch ohne ein Defizit in Distraktor Unterdrückung vorhanden sind. Vielleicht noch wichtiger ist, es nicht behoben wird, ob entweder Defizite behandelnden bzw. zu ignorieren, aber nicht beide, können neuropsychiatrischen Zuständen, bei denen die Aufmerksamkeit Steuerung beeinträchtigt aufzuklären. Als solches ist es wertvoll, um besser zu verstehen, ob die Teilnahme und das Ignorieren entstehen aus trennbaren kortikalen Bahnen, ob und wie sie in neuronalen Dynamik unterscheiden. Durch das Messen und die Teilnahme anignorieren Prozesse getrennt, können solche Fragen angesprochen werden.
Hier beschreiben wir Methoden, um die neurophysiologischen Signale für die Teilnahme an und ignorierte separat zu messen, aber gleichzeitig, in anhaltende Aufmerksamkeit. Dieser Ansatz stützt sich auf die Aufmerksamkeit Modulationseffekt: die Differenz in der Amplitude eines neuronalen Sinnesantwort, wenn das Individuum behandelnden oder Ignorieren in dieser sensorischen Strom Reize. Die Aufmerksamkeit Modulationseffekt ist ein leistungsfähiges Werkzeug zum Erfassen Aufmerksamkeit Modulation über sensorische Signale, aber es hat die Fähigkeit, die einzelnen Dynamik der Teilnahme und Ignorieren Prozesse beurteilen ausschließt. Nämlich ein Unterschied in der neuronalen sensorischen Reaktionen bei der Teilnahme oder Ignorieren könnte entstehen, weil der Prozess der Aufmerksamkeit verbessert sensorischen Zielsignale oder weil ignorieren dämpft sensorischen Distraktor Signale oder beides. Um zwischen diesen Alternativen zu testen, wird die Verwendung eines zusätzlichen Steuerbedingung vorsehen, in dem eine quantifiziert den strength sensorischer Eingänge an ihrem natürlichen Grundlinie, wenn sie weder besucht noch ignoriert. Das ist ähnlich wie eine belebte Straße voller Autos zu Fuß nach unten, aber weder aktiv beobachten (zB für ein Taxi) noch aktiv (zB nicht-Taxi Autos und Busse) die vorbeifahrenden Autos zu ignorieren. Durch Auswertung sensorischen Signalen, die besucht werden oder ignoriert wird, relativ zu einem passiven Referenzzustand, der Größe und der Zeitpunkt der Teilnahme und Ignorieren Prozesse getrennt quantifiziert werden.
Effektive Nutzung von solchen passiven Steuer in Mess Teilnahme und ignorieren Prozesse wurden bereits in Studien der vorausschauenden Aufmerksamkeit 11-13 und Gedächtnis-Aufmerksamkeit Wechselwirkungen 9,10,14-17 gemeldet. Hier beschreiben wir die Verwendung dieser Vorgehensweise im Zusammenhang mit der anhaltende Aufmerksamkeit, in einem nicht-cued, kontinuierliche, intermodale (dh auditiv-visuell) Aufmerksamkeit Aufgabe (IMAT) 18. In anderen Worten, geeignete zum Studium der laufenden Rath ist dieses Verfahrener ist als vorbereitende Steuerungsprozesse, so dass für die Verfolgung dieser Vorgänge über die Zeit. Diese Methode quantifiziert auch Kontrollprozesse, die sensorischen Reaktionen auf verschiedene Sinnesmodalitäten (dh gegenüber auditiven visuellen) zu modulieren, wodurch die Konzentration auf Prozesse, die nicht innerhalb einer bestimmten sensorischen oder Inhalte Domäne spezialisiert sind. Im Gegensatz zu früheren funktionellen Magnetresonanztomographie untersucht 15,19,20, diese Methode Tracks besuchen und ignorieren Prozesse mit zeitaufgelösten neurophysiologischen Signale (Elektroenzephalogramm, EEG), wodurch Millisekundenauflösung auf die zeitlichen Verläufe der Teilnahme an und ignorierte Prozesse. Unsere repräsentative Ergebnisse zeigen die Verwendung der Technik der Identifizierung direkten Beweis für trennbare kortikalen Quellen und zeitliche Dynamik der neuronalen Prozesse der Teilnahme und Ignorieren und besonderen Beitrag zur Kenntnis Modulationseffekt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Prozesse, um die Teilnahme an und ignorierte in Aufmerksamkeitssteuerung Zusammenhang kann es sich um verschiedene Nervenbahnen und Zeitverläufe. Daher ist es von Nutzen, diese Vorgänge getrennt zu messen. Die IMAT ist ein Werkzeug, mit dem kann man neurophysiologischen Signale für die Teilnahme an und separat zu ignorieren zu erfassen, aber gleichzeitig, in anhaltende Aufmerksamkeit. Die kritischen Schritte umfassen die Messung der sensorischen neurophysiologischen Reaktionen, wenn der Teilnehmer ist auch dabei, zu …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank Jyoti Mishra for useful discussions regarding the paradigm. This research was supported by NIH grants R33DA026109 and R21MH096329 to MSC.
Materials
| NetStation Software | Electrical Geodesic, Inc. | version 4.5.1 | Alternate recording software may be used. |
| Matlab Software | The MathWorks, Inc. | 7.10.0 (R2010a) | Alternate analysis and presentation software may be used. |
| PsychToolbox Software | http://psychtoolbox.org/ | v3.0.8 (2010-03-06) | Open-source software. Alternate stimulus presentation software may be used. |
| Netstation Amplifier | Electrical Geodesic, Inc. | 300 | Alternate amplifier may be used. |
| EEG Net | Electrical Geodesic, Inc. | HCGSN130 | Alternate EEG cap may be used. |
| Saline-Based Electrolyte (Potassium Chloride) | Electrical Geodesic, Inc. | n/a | Electrolyte used in soaking of net for this high-impedance EEG system. Alternate electrolyte mediate can be used. |
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