Misura di segnali neurofisiologici di Ignorando e Assistere Processi in controllo Attenzione
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
Attenzione guide controllo comportamento indirizzando le risorse neurali e cognitive verso selezionare segnali di ingresso, limitando l'accesso ad altri segnali, sulla base di un determinato obiettivo comportamentale 1. Ad esempio, quando si legge un libro, i segnali visivi corrispondenti al libro sono i segnali di destinazione per essere migliorato, mentre altri segnali sensoriali – come la TV in camera accanto – sono segnali distrattori per essere attenuati. Registrazioni in entrambi primati umani e non umani 1-4, indicano che le risposte neurali cortecce sensoriali sono ottimizzate per bersagli frequentato relativi distrattori ignorato durante attenzione selettiva, indicando che la forza di input sensoriali nel cervello è modulato in funzione del fatto che essi sono classificati come obiettivi o distrattori 5-7. Ci riferiamo a questa differenza di potenza del segnale quando si partecipa rispetto ignorando come effetto di modulazione attenzione.
Di crescente interesse èla questione del se e come i processi neurali di partecipare contribuire al controllo dell'attenzione e le sue menomazioni, separatamente dai processi neurali di ignorare. E 'sempre più chiaro che la possibilità di ignorare le distrazioni può essere compromessa indipendentemente dalla nostra capacità di assistere gli obiettivi. Ad esempio, distrattore soppressione può essere compromessa con l'aumento del carico compito 8, l'invecchiamento cognitivo 9 e la privazione del sonno 10, senza un decremento in aumento di destinazione. Al momento non è noto se un decremento in aumento di destinazione può anche esistere senza un deficit nella soppressione distrattore. Forse ancora più importante, non è risolto se i deficit di entrambi curante o ignorare, ma non entrambi, può spiegare le condizioni neuropsichiatriche in cui è compromessa controllo dell'attenzione. Come tale, è utile per comprendere meglio se curante e ignorando derivano da percorsi corticali separabili, se e come differiscono in dinamiche neurali. Misurando frequentanti eignorando i processi a parte, tali questioni possono essere affrontate.
Qui si descrive la metodologia per misurare i segnali neurofisiologici di partecipare e ignorando separatamente, ma contemporaneamente, in attenzione sostenuta. Questo approccio si basa sulla modulazione attenzione: la differenza di ampiezza di un risposta sensoriale neuronale quando l'individuo sta partecipando contro ignorando agli stimoli in quel flusso sensoriale. L'effetto di modulazione attenzione è un potente strumento per la rilevazione di modulazione attenzione su segnali sensoriali, ma preclude la possibilità di valutare le dinamiche separate di partecipare e di processi di ignorare. Vale a dire, la differenza nelle risposte neurali sensoriali quando frequentano contro ignorando potrebbe verificarsi in quanto il processo di attenzione aumenta segnali obiettivo sensoriali, o perché ignorando attenua i segnali distrattori sensoriali, o entrambi. Per testare tra queste alternative, è richiesto l'uso di una condizione di controllo supplementare in cui uno quantifica la strength di input sensoriali al loro basale naturale, quando sono né partecipato né ignorati. Questo è simile a camminare lungo una strada trafficata pieno di macchine, ma nessuno dei due si guarda attivamente (ad esempio, per un taxi), né ignorare attivamente (ad esempio, le automobili non di taxi e autobus) le auto di passaggio. Valutando segnali sensoriali che sono frequentati o ignorati, relative ad una condizione passiva di riferimento, l'entità e la tempistica di assistere e ignorando i processi possono essere quantificati separatamente.
Usi efficaci di un controllo di tale passivo nella misurazione dei processi presenti e ignorando sono stati riportati in precedenza in studi di anticipazione attenzione 11-13 e le interazioni memoria attenzione 9,10,14-17. Qui si descrive l'uso di questo approccio nel contesto di attenzione sostenuta, in un non-cued, continuo, intermodale (cioè, uditivo-visiva) compito attenzione (IMAT) 18. In altre parole, questo metodo è appropriato per lo studio di Rath corsoer di processi di controllo di preparazione, consentendo il monitoraggio di tali processi attraverso il tempo. Questo metodo quantifica anche i processi di controllo che modulano le risposte sensoriali attraverso diverse modalità sensoriali (cioè, uditive contro visiva), concentrandosi quindi sulla processi che non sono specializzati entro un determinato dominio sensoriale o contenuti. A differenza dei precedenti risonanza magnetica funzionale studia 15,19,20, questo metodo tracce curante e processi che utilizzano segnali neurofisiologici temporalmente risolte (elettroencefalografia, EEG), fornendo così la risoluzione millisecondo sui profili temporali di frequentare e processi ignorando ignorando. I nostri risultati rappresentativi dimostrano l'uso della tecnica per identificare la prova diretta di fonti separabili corticali e le dinamiche temporali dei processi neurali di partecipare e di ignorare, e contributi unici per effetto di modulazione attenzione.
Protocol
Representative Results
Discussion
I processi relativi a frequentare e ad ignorare il controllo attenzione possono riguardare diversi percorsi neurali e corsi di tempo. Pertanto, è di valore per misurare questi processi separatamente. L'IMAT è uno strumento, attraverso il quale si possono cogliere segnali neurofisiologici di partecipare e ignorando separatamente, ma contemporaneamente, in attenzione sostenuta. I punti critici sono la misura delle risposte neurofisiologiche sensoriali quando il partecipante frequenta, ignorando o passivamente percep…
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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