Måling av Nevrofysiologiske Signaler om Ignorerer og Møtende Prosesser i Attention kontroll

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

Attention kontroll guider atferd ved å dirigere våre nevrale og kognitive ressurser på utvalgte inngangssignaler, mens begrense tilgang til andre signaler, basert på en gitt atferds mål ^1. For eksempel, når du leser en bok, de visuelle signaler som svarer til boken er målsignalene å bli styrket, mens andre sensoriske signaler – som TV i neste rom – er Blokker signaler som skal dempes. Opptak i både humane og ikke-humane primater ^1-4, indikerer at neural responser i sensorisk korteks er forbedret for bemannet mål i forhold til ignorert distraktører under selektiv oppmerksomhet, noe som indikerer at styrken til sanseinntrykk i hjernen er modulert som en funksjon av hvorvidt de er klassifisert som mål eller distraktører ^5-7. Vi viser til denne forskjellen i signalstyrke når du deltar versus ignorerer som oppmerksomheten module effekt.

Av økende interesse erspørsmålet om og hvordan nevrale prosesser ved å delta bidra til oppmerksomhet kontroll og sine svakheter, separat fra de nevrale prosesser av å ignorere. Det er stadig klarere at evnen til å ignorere distraksjoner kan bli svekket uavhengig av vår evne til å møte målene. For eksempel kan Blokker-undertrykkelse svekkes med økt oppgave belastning ^8, kognitiv aldring ⁹ og søvnmangel ^10, uten en dekrement i mål ekstrautstyr. Det er foreløpig ikke kjent om en dekrement i mål ekstrautstyr kan også eksistere uten et underskudd i Blokker i undertrykkelse. Kanskje enda viktigere, er det ikke løst om underskudd av enten deltar eller ignorerer, men ikke begge deler, kan belyse nevropsykiatriske tilstander der oppmerksomhet kontroll må nedskrives. Som sådan, er det verdifullt å bedre forstå om å delta og ignorerer oppstå fra separable cortical trasé, om og hvordan de skiller seg i nevrale dynamikk. Ved å måle deltar ogignorerer prosesser separat, kan slike spørsmål tas opp.

Her beskriver vi metodikk for å måle nevrofysiologiske signaler om å delta og ignorerer separat, men samtidig, i vedvarende oppmerksomhet. Denne tilnærmingen bygger på oppmerksomheten modulation effekt: forskjellen i amplitude av en neural sensorisk respons når den enkelte deltar versus ignorerer på stimuli i den sensoriske stream. Oppmerksomheten modulasjon Effekten er et kraftig verktøy for å detektere oppmerksomhet modulering over sensoriske signaler, men det utelukker muligheten til å vurdere de separate dynamikken til stede og ignorerer prosesser. Nemlig en forskjell i sensoriske nerve responser når delta versus ignorerer kunne oppstå fordi prosessen med hensyn forbedrer sensoriske målsignaler, eller fordi ignorerer demper sensoriske Blokker signaler, eller begge deler. For å teste mellom disse alternativer, er bruken av en ytterligere kontroll tilstand kreves der en kvantifiserer strength av sanseinntrykk på deres naturlige baseline, når de verken deltok heller ikke ignoreres. Dette ligner på å gå ned en travel gate full av biler, men verken aktivt se (for eksempel for en taxi) eller aktivt ignorerer (f.eks non-taxi biler og busser) passerende biler. Ved å evaluere sensoriske signaler som deltok eller ignorert, i forhold til en passiv referansetilstand, omfanget og tidspunktet for å delta og ignorerer prosesser kan kvantifiseres separat.

Effektiv bruk av en slik passiv kontroll i måling deltar og ignorerer prosesser har tidligere blitt rapportert i studier av foregripende oppmerksomhet ^11-13 og minne-oppmerksomhet interaksjoner ^9,10,14-17. Her beskriver vi bruk av denne tilnærmingen i sammenheng med vedvarende oppmerksomhet, i en ikke-spolt, kontinuerlig, intermodal (dvs. auditiv-visuell) oppmerksomhet oppgave (IMAT) ^18. Med andre ord, er denne metoden passer til studiet av pågående Rather enn forberedende kontrollprosesser, noe som åpner for sporing av disse prosessene på tvers av tid. Denne metoden kvantifiserer også kontrollprosesser som modulerer sensoriske responser på tvers av ulike sensoriske modaliteter (dvs. auditive versus visuell), og dermed fokus på prosesser som ikke er spesialiserte innenfor et bestemt sensoriske eller innhold domene. I motsetning til forrige funksjonell magnetisk resonans imaging studier ^15,19,20, denne metoden spor stede og ignorerer prosesser ved hjelp av midlertidig løst nevrofysiologiske signaler (elektroencefalografi, EEG), og dermed gi millisekund oppløsning på time profilene til stede og ignorerer prosesser. Våre resultater viser representative anvendelse av teknikken for å identifisere direkte bevis for separer kortikale kilder og tidsmessige dynamikken i nevrale prosesser av behandlende og ignorerer, og unike bidrag til oppmerksomhet module effekt.

Protocol

MERK: Denne studien protokollen ble utviklet i samsvar med etiske retningslinjer godkjent av utprøvings vurdering bord ved University of California Los Angles. 1. Utarbeidelse av auditiv og visuelle stimuli Ved hjelp av programvare som visuelle bilder kan genereres, lage to grå skala sinusformet gitter, ca 5,7 inches i diameter og av enhver frekvens (f.eks 1,36 sykluser / grad av visuell vinkel). Bildene vil ha en varighet på skjermen på 100 millisekunder. Vi…

Representative Results

Den IMAT-protokollen har blitt brukt tidligere til å identifisere de unike bidrag til stede og ignorerer prosesser til respons hastighet under vedvarende oppmerksomhet 18. I den studien, testet vi 35 friske høyrehendte personer (22 kvinner, alder: x = 21,0, σ = 5,4), rekruttert gjennom psykologi avdeling underlagt basseng ved University of California, Los Angeles. Alle deltakerne gitt skriftlig informert samtykke før du deltar i studien. Representative resultatene fremheve verdien av å måle delta og ign…

Discussion

Prosesser knyttet til å delta og å ignorere oppmerksomhetskontroll kan innebære ulike nervebaner og tids kurs. Derfor er det av verdi å måle disse prosessene separat. Den IMAT er et redskap, der kan man fange opp signaler av nevrofysiologiske stede og ignorerer separat, men samtidig, i vedvarende oppmerksomhet. De kritiske trinnene omfatter måling av sensoriske nevrofysiologiske responser når deltakeren deltar, ignorerer eller passivt å oppfatte stimuli som presenteres i en gitt modalitet – enten auditive eller …

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.