登录

功能磁共振成像视觉注意: 基于调查的对象的注意力控制

Overview

资料来源: 乔纳斯 · 卡普兰和莎拉一、 贝尔实验室 — — 南加利福尼亚大学

人类的视觉系统是信息的非常成熟、 并且能够非常快地处理大量。然而,大脑的处理信息的能力不是无限的资源。注意,有选择性地处理信息的能力,是与当前目标有关,忽略信息不是,因此视觉感知的重要组成部分。注意某些方面是自动的而有些则是自愿的、 有意识的控制。在这个实验中我们探讨自愿性的或"自上而下"的注意力控制在视觉处理的机制。

本实验利用视觉皮层检查如何自上而下注意有序的组织可以有选择性地调节处理视觉刺激。视觉皮层的某些地区似乎专门负责处理视觉的具体项目。具体来说,由坎工作。1已确定的主题查看相比,当他们观察其他常用对象的面孔时更为活跃的劣质颞叶梭状回的一个领域。这一领域已来通认作为纺锤形的脸区 (FFA)。另一个大脑区域,已知作为海马的地方面积 (PPA) 强烈响应的房屋和地方,但不是到脸上。2既然我们知道这些地区如何对特定类型的刺激作出反应,他们的活动可以进一步探讨确定视觉视觉注意的关键组成部分。

该视频演示如何使用功能磁共振成像进行本地化的 FFA 和 PPA 在大脑中,射线,然后检查如何基于对象的注意力控制调节在这些领域的活动。使用功能本地化人员限制随后假设检验是功能成像在强大的技术。参加者将接受功能性磁共振成像时看到了覆盖后的图像的一张脸和一栋房子。尽管每个刺激载有一张脸,一座房子,我们预测的活动在其 FFA 和 PPA 模式将会改变基于哪一项正在参加。3

Procedure

1.参与者招聘

  1. 招聘 20 名学员。
    1. 参与者应是右手坐标系和没有的神经或精神疾病史。
    2. 与会者应该有正常或更正正常的视觉,以确保能够正确地看到的视觉线索。
    3. 与会者应该没有金属,他们的身体。这是由于所涉及的功能磁共振成像在高磁场中重要的安全要求。
    4. 参与者应不患上幽闭恐惧症,因为功能磁共振成像需要躺在扫描仪的小空间孔。

2.预扫描程序

  1. 填写预扫描的文书工作。
  2. 当参与者对其功能磁共振成像扫描进来时,指示他们到金属屏幕窗体,以确保他们有没有反适应症磁共振成像,附带结果给予同意,由放射科医生,看他们扫描的窗体和同意详述的风险和益处的研究第一次填写。
  3. 准备去在扫描仪通过从他们的身体,包括皮带、 钱包、 手机、 发夹、 硬币和所有珠宝中删除所有金属的参与者。

3.提供指令的参与者。

  1. 告诉参与者在扫描仪中,他们将看到图像的脸部和房屋。
  2. 对于初始定位器运行,指导参与者,他们将被动地查看脸部和房屋。
  3. 向与会人士,在任务运行时,他们会看到一张脸和一栋房子,叠加上互相解释。他们的任务将注意房子或脸上,如下。
    1. 任务第一次开始时,他们会被告知通过文本指示是否要注意房屋或面。
    2. 参加者将有四个运行位置指示他们要注意房屋和哪里指示他们要注意脸的四个运行。
      1. 脸和房子的运行时间表将随机为每个主题。
  4. 强调对参与者把他们的头仍在扫描整个的重要性。

4.把放在扫描仪中的参与者。

  1. 给参与者的耳塞来保护他们的耳朵从扫描仪和耳朵的电话,要穿,所以他们可以扫描期间,听到实验者,让他们躺在床上,他们的头线圈中的噪音。
  2. 给参与者紧急挤压球并指导他们挤它在紧急情况下在扫描期间。
  3. 使用泡沫垫,确保与会者头线圈扫描期间,避免过量运动,并提醒参与者,它是非常重要的逗留尽可能保持扫描期间,作为最小的运动模糊图像。

5.数据收集

  1. 收集高分辨率的解剖扫描。
  2. 开始扫描功能。
    1. 扫描仪的开头同步刺激演示文稿的开始。
    2. 本图片通过一台笔记本电脑连接到投影仪。参与者有一面镜子上面他们眼中,反映在扫描仪屏幕孔。
    3. 目前每个参与者与两个定位器运行,被动地看到块的脸部和房屋。这些航道运行用于标识的 FFA 和 PPA 中每个参与者。
      1. 目前每套的脸部和房屋在 30-s 块与 20 的固定块之间。显示每个刺激 750 毫秒,其次是 250 毫秒间刺激间隔,只有交叉固定在屏幕上显示。重复块中交替顺序以获得五个街区的面孔和五个街区的房子。
    4. 目前每个参加者与八功能运行的注意任务。
      1. 开始每次运行与叠加的脸和房子 (图 1) 在屏幕上,和一项指示,通过参加到任一脸开始中心或房子。最初关注目标将随机从运行。
      2. 每次运行将包含 300 对叠加的面孔和房子。成对的脸部和房屋重复之间运行,但不是能在运行。
      3. 显示每个叠加的刺激对一秒钟。每一秒,叠加的房子和脸改为叠加的新房子和脸。

Figure 1
图 1。脸上的刺激,房子刺激叠加在一起。给出了每个刺激是一个叠加的脸和房子。参与者被指示把重点放在脸上或房子。

6.后扫描程序

  1. 带出扫描仪参与者。
  2. 听取汇报的参与者。

7.数据分析

  1. 数据进行预处理。
    1. 执行运动校正,以减少运动伪影。
    2. 执行时间的筛选,以删除信号漂移。
    3. 平滑的数据来提高信号的信噪比。
  2. 每个参与者模型数据。
    1. 创建一个模型的预期血流动力学响应应该为每个任务中的条件 (脸部和房屋) 定位器扫描。
      1. 适合这种模式,使得统计地图,其中每个像素的值表示的程度,那素参与了任务条件的数据。
      2. 为每个主题,分别对应于 FFA PPA 基于其解剖位置识别集群。FFA 将在中期梭状回 (作出反应明显,更多的面临着比到房屋) 包括所有的连续体素和苯丙醇胺列入为海马旁回,更重要的是回应到脸的房子比所有体素。建立这些地区的利益, p最小意义阈值 < 10-6用于每个像素。
    2. 使用作为 ROI 每个人 FFA 和 PPA 面具在四个焦点上脸跑和四个焦点上房子运行过程中提取信号激活。
      1. 量化 FFA 和 PPA 脸焦点和房子焦点条件为每个主题的百分比信号改变。
  3. 执行双向方差分析 (ANOVA) 百分比信号更改值来测试条件之间的差异。在这个测试中的因素是投资回报率 (PPA 与 FFA) 和注意力 (与房屋面)。

Results

定位器在扫描中,双边 FFA 的时候更积极科目被查看比当他们正在查看房屋的面孔。相反,PPA 则更加活跃,当受试者被查看的房子比当他们正在查看的面孔 (图 2)。这些地区,本地化通过模块化设计的扫描,后来被用作为感兴趣区域的提取与在功能运行期间转移注意力到脸上和房子相关的信号。

Figure 2
图 2.定位器梭状回面孔区 (FFA) 和海马的地方面积 (PPA)。FFA 中查看的面孔和 PPA 在查看房屋 (顶部) 的块的块单一主体定位的例子。在块的面孔,但没有房子 (蓝色),信号在 FFA 提高和信号在 PPA 增高在街区的房子但不是面 (绿色)。

在功能运行,在那里参与者同时看到一张脸和其直接的视野中的房子,期间活动中的游离脂肪酸和 PPA 调制基于正在参加哪一项。注意脸上,有的时候游离脂肪酸,但不是 PPA 活动增加。相反,注意在房子上,有的时候 PPA 但不是 FFA (图 3) 活动有所增加。

Figure 3
图 3.活化梭状回面孔区 (FFA) 和海马的地方面积 (PPA) 期间注意切换任务。时候注意房子 (绿色),PPA 活动增加的表现而 FFA 没有。反之,焦点 (蓝色) 脸上的时候,FFA 显示增加的活化而 PPA 没有。

Application and Summary

使用定位器扫描是认知神经影像学的有力工具,已超过全脑成像的一些明显的优势。把注意力集中在少量有已知响应特性的特定位置上的假设,我们可以生成统计大功率非常具体的预测。全脑体素智者神经影像学研究必须控制数以万计的执行在每个位置都在大脑中,大大降低了统计过程的统计测试。此外,定义这些区域,基于他们在每个个体的功能特性最小化神经解剖学的个体差异所造成的问题。

在此示例中,我们建立在专门刺激特异性反应的视觉皮层来理解一个更一般的认知过程,自上而下的注意,是如何影响知觉过程的分区域。尽管刺激视网膜上的是一样的每个项目演示文稿,大脑皮层的活动变化基于哪些刺激正在出席。这表明,自上而下注意,有可能进入到低级的感觉皮层调制信息如何加工的。注意如何调节激活大脑中的较完整的理解可能导致治疗和介入关注相关疾病的研究进展。

References

  1. Kanwisher N.G, McDermott J, Chun M.M. (1997). The fusiform face area: a module in human extrastriate cortex specialized for face perception. J. Neurosci., 17, 4302-4311.
  2. Epstein, R., & Kanwisher, N. (1998). A cortical representation of the local visual environment. Nature, 392, 598-601.
  3. Serences, J. T., Schwarzbach, J., Courtney, S. M., Golay, X., & Yantis, S. (2004). Control of Object-based Attention in Human Cortex. Cerebral Cortex, 14, 1346-1357.

Tags

Visual AttentionFMRI InvestigationObject based Attentional ControlDeliberate AttentionSpatial CoincidenceAttended ObjectSpecialized Processing AreaFunctional Magnetic Resonance ImagingFMRINancy KanwisherDedicated Brain RegionsNeural Activity ModulationVoxel based AnalysisMindfulness TrainingFMRI ScannerPassive ViewingSuperimposed ImagesBlock Design

跳至...

0:00

Overview

1:23

Experimental Design

3:35

Running the Experiment

5:37

Data Analysis and Results

7:50

Applications

9:28

Summary

此集合中的视频:

article

Now Playing

功能磁共振成像视觉注意: 基于调查的对象的注意力控制

Neuropsychology

41.5K Views

article

裂脑

Neuropsychology

68.2K Views

article

电机的地图

Neuropsychology

27.4K Views

article

神经心理学的观点

Neuropsychology

12.0K Views

article

决策和爱荷华州赌博任务

Neuropsychology

32.3K Views

article

Executive Function in Autism Spectrum Disorder

Neuropsychology

17.6K Views

article

顺行性遗忘症

Neuropsychology

30.3K Views

article

生理相关的情感识别

Neuropsychology

16.2K Views

article

事件相关电位和古怪任务

Neuropsychology

27.4K Views

article

语言: 在语义错位 N400

Neuropsychology

19.5K Views

article

学习和记忆: 记得知道任务

Neuropsychology

17.1K Views

article

测量与基于体素的形态计量学的灰质分歧: 音乐的大脑

Neuropsychology

17.3K Views

article

解码听觉表象与磁模式分析

Neuropsychology

6.4K Views

article

弥散张量成像在创伤性脑损伤

Neuropsychology

16.7K Views

article

利用经颅磁刺激在行动观察测量运动兴奋性

Neuropsychology

10.1K Views

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。