استخدام عدم المساواة نموذج السباق لتحديد آثار التكامل السلوكي المتعدد الحواس
Summary
وتهدف الدراسة الحالية إلى توفير برنامج تعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم آثار التكامل المتعدد الحواس في محاولة لتسهيل إنتاج الدراسات البحثية الترجمة عبر مختلف المجموعات السكانية السريرية.
Abstract
بحث التكامل متعدد الحواس يبحث في كيفية معالجة الدماغ للمعلومات الحسية في وقت واحد. تكشف الأبحاث على الحيوانات (القطط والرئيسيات أساسا) والبشر أن التكامل المتعدد الحواس سليمة أمر بالغ الأهمية للعمل في العالم الحقيقي، بما في ذلك كل من الأنشطة المعرفية والبدنية. الكثير من البحوث التي أجريت على مدى العقود العديدة الماضية وثائق آثار التكامل متعددة الحواس باستخدام تقنيات متنوعة النفسية الفيزيائية، والكهرولوجية، والتصوير العصبي. في حين تم الإبلاغ عن وجودها, الأساليب المستخدمة لتحديد حجم آثار التكامل متعدد الحواس يختلف وعادة ما يواجه الكثير من الانتقادات. في ما يلي، يتم تحديد قيود الدراسات السلوكية السابقة ويتم توفير البرنامج التعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم تأثيرات التكامل متعدد الحواس باستخدام نماذج احتمال قوية.
Introduction
التفاعلات عبر النظم الحسية ضرورية للوظائف اليومية. في حين يتم قياس تأثيرات التكامل متعدد الحواس عبر مجموعة واسعة من السكان باستخدام تركيبات حسية متنوعة ونهج مختلفة في علم الأعصاب [بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر التصوير النفسي الفيزيائي والكهربائي الفسيولوجي والعصبي 1،2،3،4،5،6،7،8،9،حاليا معيار الذهب ل عدم وجود التكامل الكمي المتعدد الحواس. وبالنظر إلى أن التجارب متعددة الحواس تحتوي عادة على مكون سلوكي، غالباً ما يتم فحص بيانات وقت التفاعل (RT) لتحديد وجود ظاهرة معروفة تسمى تأثير الإشارات الزائدة عن الحاجة10. وكما يوحي اسمها، توفر الإشارات الحسية المتزامنة معلومات زائدة عن الحاجة، والتي عادة ما تسفر عنتكنولوجيات RTs أسرع. تحت نماذج السباق، وإشارة أحادية الحسية التي تتم معالجتها أسرع هو الفائز في السباق ومسؤولة عن إنتاج الاستجابة السلوكية. ومع ذلك، تحدث الأدلة على التنشيط المشترك عندما تكون الاستجابات للمحفزات متعددة الحواس أسرع مما تتوقعه نماذج السباق.
الإصدارات السابقة من نموذج السباق هي بطبيعتها مثيرة للجدل12،13 كما يشار إليها من قبل البعض على أنها محافظة أكثر من اللازم14،15 وزعم أنها تحتوي على قيود فيما يتعلق بالاستقلال بين أوقات الكشف أحادي الحسية المكونة المتأصلة في حالة متعددة الحواس16. في محاولة لمعالجة بعض هذه القيود، وضعت كولونياوس & Diederich16 اختبار نموذج سباق أكثر تقليدية:
,
حيث تتم مقارنة ترددات التوزيع التراكمي (CDFs) للظروف أحادية الحسية (على سبيل المثال، A & B؛ مع حد أعلى واحد) إلى CDF من حالةمتعددة الحواس في وقت واحد (على سبيل المثال، AB) لأي زمن وصول معين (ر)11، 16 سنة , 17-وبوجه عام، يحدد الإطار الإنمائي الشامل عدد المرات التي يحدث فيها الـ RT، ضمن مجموعة معينة من أفرقة الإذاعة والاستجابة للحدود، مقسوماً على العدد الإجمالي للعروض التحفيزية (أي المحاكمات). إذا كان الإطار الإنمائي للحالة 
الفعلية متعددة الحواس أقل من أو يساوي CDF المتوقعة المستمدة من الظروف الأحادية الحسية
,
ثم يتم قبول نموذج السباق وليس هناك دليل على التكامل الحسي. ومع ذلك، عندما يكون CDF متعدد الحواس أكبر من CDF المتوقعة المستمدة من الظروف أحادية الحسية، يتم رفض نموذج السباق. ويشير رفض نموذج السباق إلى أن التفاعلات المتعددة الحواس من المصادر الحسية الزائدة عن الحاجة تجتمع بطريقة غير خطية، مما يؤدي إلى تسريع عمليات الاستجابة السريعة (على سبيل المثال، تيسير RT) إلى المحفزات المتعددة الحواس.
إحدى العقبات الرئيسية التي يواجهها الباحثون متعددو الحواس هي كيفية تحديد آثار التكامل على أفضل وجه. على سبيل المثال، في حالة النموذج السلوكي المتعدد الحواس الأساسي، حيث يطلب من المشاركين أداء مهمة وقت رد فعل بسيط، يتم جمع المعلومات المتعلقة بالدقة والسرعة. يمكن استخدام هذه البيانات متعددة الحواس في القيمة الاسمية أو التلاعب بها باستخدام تطبيقات رياضية مختلفة بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر تقدير الاحتمال الأقصى18و19 وCDFs11وإحصاءات أخرى مختلفة النهج. استخدمت غالبية دراساتنا السابقة متعددة الحواس على حد سواء النهج الكمية والاحتمالية حيث تم حساب الآثار التكاملية متعددة الحواس من قبل 1) طرح متوسط وقت رد الفعل (RT) إلى حدث متعدد الحواس من متوسط وقت رد الفعل ( RT) إلى أقصر حدث أحادي الحسية، و 2) عن طريق استخدام CDFs لتحديد ما إذا كانتيسير RT نتج عن التفاعلات التآزرية التي تيسرها المعلومات الحسية الزائدة 8،20،21، 22 , 23– ومع ذلك، من المرجح أن المنهجية السابقة لم تكن حساسة للاختلافات الفردية في العمليات التكاملية، وقد افترض الباحثون منذ ذلك الحين أن المنهجية اللاحقة (أي أطر التنمية المجتمعية) قد توفر بديلا أفضل لتحديد الكمية المتعددة الحواس. الآثار التكاملية24.
Gondan وMinakata نشرت مؤخرا البرنامج التعليمي حول كيفية اختبار بدقة عدم المساواة نموذج السباق (RMI) منذ الباحثين في كثير من الأحيان جعل أخطاء لا تعد ولا تحصى خلال مراحل اكتساب ومعالجات مسبقة من جمع البيانات RT وإعداد25. أولاً، يفترض المؤلفون أن من غير المواتي تطبيق إجراءات تشذيب البيانات حيث يتم تعيين حد أدنى وأقصى لـ RT. وهم يوصون بتعيين الاستجابات البطيئة والمحذوفة إلى ما لا نهاية، بدلا ً من استبعادها. ثانياً، بالنظر إلى أن جمهورية جزر المحيط رِّيَّيَّا قد تُنتهك في أي زمن وصول، تُستخدم اختبارات t متعددة في كثير من الأحيان لاختبار جمهورية جزر المحيط رِّيَّابِّيّة جزر المايونيز في نقاط زمنية مختلفة (أي الكانات)؛ للأسف، تؤدي هذه الممارسة إلى زيادة خطأ النوع الأول وانخفاض كبير في الطاقة الإحصائية. ولتجنب هذه المشكلات، يوصى باختبار جمهورية جزر المحيط رُصفي الأمم المتحدة على مدى زمني محدد واحد. وقد اقترح بعض الباحثين أنه من المنطقي لاختبار أسرع الربع من الردود (0-25٪)26 أو بعض النوافذ المحددة مسبقا (أي، 10-25٪)24،27 كما لوحظت عادة آثار التكامل متعدد الحواس خلال تلك الفترة الزمنية؛ ومع ذلك، فإننا نقول إن النطاق المئوية الذي سيتم اختباره يجب أن تمليه مجموعة البيانات الفعلية (انظر قسم البروتوكول 5). المشكلة مع الاعتماد على البيانات المنشورة من الشباب البالغين أو محاكاة الكمبيوتر هو أن كبار السن تظهر توزيعات RT مختلفة جدا، على الأرجح بسبب انخفاض المرتبطة بالعمر في النظم الحسية. ولا ينبغي اختبار اختبار أهمية نموذج العرق إلا على الأجزاء المنتهكة (القيم الإيجابية) من موجة الفرق المتوسطة الجماعية بين الصناديق الإنمائية المشتركة الفعلية والمتوقعة من مجموعة الدراسة.
ولهذا الغرض، تم إثبات تأثير وقائي للاندماج المتعدد الحواس في البالغين الأصحاء باستخدام الاختبار التقليدي لنموذج السباق16 والمبادئ التي وضعها غوندان وزملاؤه25. في الواقع، تم العثور على حجم أكبر من RMI البصرية الحسية (وكيل للتكامل متعدد الحواس) لتكون مرتبطة أفضل أداء التوازن، وانخفاض احتمال سقوط الحوادث وزيادة أداء مشية المكانية28،29.
والهدف من التجربة الحالية هو تزويد الباحثين مع البرنامج التعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم آثار التكامل متعدد الحواس باستخدام جمهورية جزر المحيط ريسيره، لتسهيل زيادة إنتاج الدراسات البحثية الترجمة المتنوعة عبر العديد من التجمعات السريرية المختلفة. لاحظ أن البيانات المقدمة في الدراسة الحالية هي من التجارب البصرية الجسدية الحسية التي نشرت مؤخرا أجريت على كبار السن الأصحاء28،29، ولكن هذه المنهجية يمكن تطبيقها على مختلف الأترابيات عبر العديد من مختلف التصاميم التجريبية، وذلك باستخدام مجموعة واسعة من تركيبات متعددة الحواس.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكان الهدف من الدراسة الحالية هو تفصيل العملية الكامنة وراء إنشاء نمط ظاهري قوي للتكامل المتعدد الحواس. هنا، نحن نقدم الخطوات الضرورية والحرجة اللازمة للحصول على آثار التكامل متعددة الحواس التي يمكن استخدامها للتنبؤ بالنتائج المعرفية والحركية الهامة التي تعتمد على الدوائر العصبية مماث…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم مجموعة العمل الحالية المعهد الوطني للشيخوخة في المعهد الوطني للصحة (K01AG049813 إلى JRM). وقدم مركز ريسنك لعلم الشيخوخة التابع لكلية ألبرت أينشتاين للطب تمويلا تكميليا. شكر خاص لجميع المتطوعين والعاملين في مجال البحوث على الدعم الاستثنائي لهذا المشروع.
Materials
| stimulus generator | Zenometrics, LLC; Peekskill, NY, USA | n/a | custom-built |
| Excel | Microsoft Corporation | spreadsheet program | |
| Eprime | Psychology Software Tools (PST) | stimulus presentation software |
Referências
- Foxe, J., et al. Auditory-somatosensory multisensory processing in auditory association cortex: an fMRI study. Journal of Neurophysiology. 88 (1), 540-543 (2002).
- Molholm, S., et al. Multisensory auditory-visual interactions during early sensory processing in humans: a high-density electrical mapping study. Brain Research: Cognitive Brain Research. 14 (1), 115-128 (2002).
- Murray, M. M., et al. Grabbing your ear: rapid auditory-somatosensory multisensory interactions in low-level sensory cortices are not constrained by stimulus alignment. Cerebral Cortex. 15 (7), 963-974 (2005).
- Molholm, S., et al. Audio-visual multisensory integration in superior parietal lobule revealed by human intracranial recordings. Journal of Neurophysiology. 96 (2), 721-729 (2006).
- Peiffer, A. M., Mozolic, J. L., Hugenschmidt, C. E., Laurienti, P. J. Age-related multisensory enhancement in a simple audiovisual detection task. Neuroreport. 18 (10), 1077-1081 (2007).
- Brandwein, A. B., et al. The development of audiovisual multisensory integration across childhood and early adolescence: a high-density electrical mapping study. Cerebral Cortex. 21 (5), 1042-1055 (2011).
- Girard, S., Collignon, O., Lepore, F. Multisensory gain within and across hemispaces in simple and choice reaction time paradigms. Experimental Brain Research. 214 (1), 1-8 (2011).
- Mahoney, J. R., Li, P. C., Oh-Park, M., Verghese, J., Holtzer, R. Multisensory integration across the senses in young and old adults. Brain Research. 1426, 43-53 (2011).
- Foxe, J. J., Ross, L. A., Molholm, S., Stein, B. E. Ch. 38. The New Handbook of Multisensory Processing. , 691-706 (2012).
- Kinchla, R. Detecting target elements in multielement arrays: A confusability model. Perception and Psychophysics. 15, 149-158 (1974).
- Miller, J. Divided attention: Evidence for coactivation with redundant signals. Cognitive Psychology. 14 (2), 247-279 (1982).
- Eriksen, C. W., Goettl, B., St James, J. D., Fournier, L. R. Processing redundant signals: coactivation, divided attention, or what?. Perception and Psychophysics. 45 (4), 356-370 (1989).
- Mordkoff, J. T., Yantis, S. An interactive race model of divided attention. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 17 (2), 520-538 (1991).
- Miller, J. Timecourse of coactivation in bimodal divided attention. Perception and Psychophysics. 40 (5), 331-343 (1986).
- Gondan, M., Lange, K., Rosler, F., Roder, B. The redundant target effect is affected by modality switch costs. Psychonomic Bulletin Review. 11 (2), 307-313 (2004).
- Colonius, H., Diederich, A. The race model inequality: interpreting a geometric measure of the amount of violation. Psychological Review. 113 (1), 148-154 (2006).
- Maris, G., Maris, E. Testing the race model inequality: A nonparametric approach. Journal of Mathematical Psychology. 47 (5-6), 507-514 (2003).
- Clark, J. J., Yuille, A. L. . Data Fusion for Sensory Information Processing Systems. , (1990).
- Ernst, M. O., Banks, M. S. Humans integrate visual and haptic information in a statistically optimal fashion. Nature. 415 (6870), 429-433 (2002).
- Mahoney, J. R., Verghese, J., Dumas, K., Wang, C., Holtzer, R. The effect of multisensory cues on attention in aging. Brain Research. 1472, 63-73 (2012).
- Mahoney, J. R., Holtzer, R., Verghese, J. Visual-somatosensory integration and balance: evidence for psychophysical integrative differences in aging. Multisensory Research. 27 (1), 17-42 (2014).
- Mahoney, J. R., Dumas, K., Holtzer, R. Visual-Somatosensory Integration is linked to Physical Activity Level in Older Adults. Multisensory Research. 28 (1-2), 11-29 (2015).
- Dumas, K., Holtzer, R., Mahoney, J. R. Visual-Somatosensory Integration in Older Adults: Links to Sensory Functioning. Multisensory Research. 29 (4-5), 397-420 (2016).
- Couth, S., Gowen, E., Poliakoff, E. Using race model violation to explore multisensory responses in older adults: Enhanced multisensory integration or slower unisensory processing. Multisensory Research. 31 (3-4), 151-174 (2017).
- Gondan, M., Minakata, K. A tutorial on testing the race model inequality. Attention, Perception & Psychophysics. 78 (3), 723-735 (2016).
- Gondan, M. A permutation test for the race model inequality. Behavior Research Methods. 42 (1), 23-28 (2010).
- Kiesel, A., Miller, J., Ulrich, R. Systematic biases and Type I error accumulation in tests of the race model inequality. Behavior Research Methods. 39 (3), 539-551 (2007).
- Mahoney, J., Cotton, K., Verghese, J. Multisensory Integration Predicts Balance and Falls in Older Adults. Journal of Gerontology: Medical Sciences. , (2018).
- Mahoney, J. R., Verghese, J. Visual-Somatosensory Integration and Quantitative Gait Performance in Aging. Frontiers in Aging Neuroscience. 10, 377 (2018).
- Yueh, B., et al. Long-term effectiveness of screening for hearing loss: the screening for auditory impairment–which hearing assessment test (SAI-WHAT) randomized trial. Journal of the American Geriatrics Society. 58 (3), 427-434 (2010).
- Galvin, J. E., et al. The AD8: a brief informant interview to detect dementia. Neurology. 65 (4), 559-564 (2005).
- Galvin, J. E., Roe, C. M., Xiong, C., Morris, J. C. Validity and reliability of the AD8 informant interview in dementia. Neurology. 67 (11), 1942-1948 (2006).
- Buschke, H., et al. Screening for dementia with the memory impairment screen. Neurology. 52 (2), 231-238 (1999).
