Sluchová prostorová pozornost - Auditory spatial attention

Sluchová prostorová pozornost je specifická forma Pozornost, zahrnující zaměření sluchového vnímání na místo v prostoru.

Přestože byly vlastnosti visuospatiální pozornosti předmětem podrobného studia, bylo relativně méně práce věnováno objasnění mechanismů audioprostorové pozornosti. Spence a Driver [1] všimněte si, že zatímco první výzkumníci zkoumající sluchovou prostorovou pozornost nedokázali najít typy efektů pozorovaných v jiných modalitách, jako je vidění, tyto nulové efekty mohou být způsobeny přizpůsobením vizuálních paradigmat sluchové doméně, což snížilo prostorovou ostrost.

Nedávný výzkum neuroimagingu poskytl vhled do procesů za audioprostorovou pozorností, což naznačuje funkční překrývání s částmi mozku, u nichž se dříve prokázalo, že jsou odpovědné za vizuální pozornost.[2][3]

Důkazy chování

Několik studií prozkoumalo vlastnosti visuospatiální pozornosti pomocí nástrojů chování z kognitivní věda, buď izolovaně, nebo jako součást rozsáhlejší neuroimagingové studie.

Rhodos [4] snažili se zjistit, zda byla audioprostorová pozornost reprezentována analogicky, tj. pokud byla mentální reprezentace sluchového prostoru uspořádána stejným způsobem jako fyzický prostor. Je-li tomu tak, měl by čas přemístit ohnisko sluchové pozornosti souviset se vzdáleností, která se má přemístit ve fyzickém prostoru. Rhodes konstatuje, že předchozí práce Posnera,[5] mimo jiné nenalezl rozdíly v chování u úkolu sluchové pozornosti, který vyžaduje pouze detekci stimulu, pravděpodobně kvůli tomu, že sluchové receptory na nízké úrovni byly mapovány spíše tonotopicky než prostorově, jako ve vidění. Z tohoto důvodu Rhodes využil úkol sluchové lokalizace a zjistil, že čas k posunutí pozornosti se zvyšuje s větší úhlovou separací mezi pozorností a cílem, ačkoli tento účinek dosáhl asymptoty v místech více než 90 ° od směru vpřed.

Spence a Driver,[1] konstatuje, že předchozí zjištění audioprostorových efektů pozornosti, včetně výše zmíněné studie provedené Rhodosem, by mohla být zaměněna s reakcí na reakci, místo toho v průběhu 8 experimentů využila několik paradoxů cuing, jak exogenních, tak endogenních. Endogenní (informativní) i exogenní (neinformativní) podněty zvyšují výkon v úloze sluchové prostorové lokalizace, což je v souladu s výsledky, které dříve našel Rhodes. Avšak pouze endogenní prostorové narážky zlepšily výkon u úkolu diskriminace sluchové výšky tónu; exogenní prostorové narážky neměly žádný vliv na výkon tohoto neprostorového posouzení výšky tónu. Ve světle těchto zjištění Spence a Driver naznačují, že exogenní a endogenní audioprostorová orientace může zahrnovat různé mechanismy, přičemž colliculus může hrát roli jak ve sluchové, tak vizuální exogenní orientaci a frontální a temenní kůra hraje podobnou roli pro endogenní orientaci. Je třeba poznamenat, že nedostatek orientačních účinků na stimuly výšky tónu pro exogenní prostorové cuing může být způsoben propojením těchto struktur, Spence a Driver poznamenávají, že zatímco přední a parietální kortikální oblasti mají vstupy z buněk kódujících jak výšku, tak i zvuk, koliculus je považována pouze za citlivou na výšky nad 10 kHz, výrazně nad tóny ~ 350 Hz použité při jejich studiu.

Diaconescu a kol.[6] našel účastníky svého experimentu s křížovým modálním cuingem, aby reagovali rychleji na prostorové (umístění vizuálního nebo sluchového podnětu) než na prostorové (tvarové / roztečné) vlastnosti cílových podnětů. I když k tomu došlo u vizuálních i sluchových cílů, účinek byl větší u cílů ve vizuální doméně, což podle vědců může odrážet podřízenost audioprostorových systémů visuospatiální pozornosti.

Nervový základ

Neuroimaging nástroje moderní kognitivní neurovědy jako funkční magnetická rezonance (fMRI ) a potenciál související s událostmi (ERP ) techniky poskytly další vhled nad rámec behaviorálního výzkumu funkční formy audioprostorové pozornosti. Současný výzkum naznačuje, že se sluchová prostorová pozornost funkčně překrývá s mnoha oblastmi, u nichž se dříve prokázalo, že jsou spojeny s vizuální pozorností.

Ačkoli existuje značný neuroimagingový výzkum zaměřený na pozornost ve vizuální oblasti, relativně méně studií zkoumalo procesy pozornosti ve sluchové oblasti. U konkurzního výzkumu využívajícího fMRI je třeba podniknout další kroky ke snížení a / nebo zamezení narušení šumu skeneru na sluchové podněty.[7] Ke snížení dopadu šumu skeneru se často používá řídký vzor skenování dočasného vzorkování, přičemž se využívá výhod hemodynamické zpoždění a skenování až poté, co byly prezentovány podněty.[8]

Jaké a kde cesty v konkurzu

Obdobně jako proudy vizuálního zpracování „co“ (ventrální) a „kde“ (hřbetní) (viz Hypotéza dvou proudů,) existují důkazy o tom, že konkurz je také rozdělen na cesty identifikace a lokalizace.

Alain a kol.[9] využil zpožděnou shodu k odebrání úkolu, ve kterém účastníci drželi počáteční tón v paměti, ve srovnání s druhým tónem představeným o 500 ms později. Ačkoli sada tónů stimulů zůstala po celou dobu experimentu stejná, bloky úloh se střídaly mezi výškovým a prostorovým srovnáním. Například během bloků porovnání výšky tónu byli účastníci instruováni, aby hlásili, zda byl druhý stimul vyšší, nižší nebo stejný v rozteči vzhledem k první výšce, bez ohledu na prostorové umístění dvou tónů. Naopak, během bloků prostorového srovnání byli účastníci instruováni, aby hlásili, zda je druhý tón levý, pravý nebo rovný v prostoru vzhledem k prvnímu tónu, bez ohledu na výšku tónu. Tato úloha byla použita ve dvou experimentech, jednom s využitím fMRI a jednom ERP, k měření prostorových a časových vlastností sluchového zpracování „co“ a „kde“. Porovnání rozteče a prostorových úsudků odhalilo zvýšenou aktivaci v primárních sluchových kortikách a pravém dolním čelním gyrusu během úkolu s roztečí a zvýšenou aktivaci v bilaterálních zadních časových oblastech a horních a horních parietálních kortikách během prostorového úkolu. Výsledky ERP odhalily divergenci mezi hřištěm a prostorovými úkoly ve 300-500 ms po nástupu prvního stimulu ve formě zvýšené pozitivity v dolních frontotemporálních oblastech s úkolem hřiště a zvýšené pozitivity nad centroparietálními oblastmi během prostorového úkolu. To naznačuje, že podobně jako to, co se předpokládá ve vidění, jsou prvky sluchové scény rozděleny do samostatných cest „co“ (ventrální) a „kde“ (hřbetní), nebylo však jasné, zda je tato podobnost výsledkem supramodální dělení rysových a prostorových procesů.

Další důkazy týkající se modality specifičnosti cest „co“ a „kde“ byly poskytnuty v nedávné studii Diaconescu et al.,[6] kteří naznačují, že zatímco procesy typu „what“ mají diskrétní cesty pro vizi a konkurz, cesta „where“ může být supra-modální, sdílená oběma modalitami. Účastníci byli požádáni v náhodně se střídajících studiích, aby reagovali buď na rys, nebo na prostorové prvky stimulů, které se pohybovaly mezi sluchovou a vizuální doménou v nastavených blocích. Mezi dvěma experimenty se také měnila modalita tága; první experiment obsahoval zvukové podněty, na který prvek (rys nebo prostor) stimulů reagovat, zatímco druhý experiment využíval vizuální podněty. Během období mezi tágem a cílem, kdy se účastníci pravděpodobně věnovali prezentaci funkce cued, vyvolaly podmínky prostorové pozornosti sluchu i vidění větší pozitivitu ve zdrojovém prostoru z centro-mediálního místa v 600-1200 ms po začátku narážky, což autoři studie navrhují, že může být výsledkem supramodální cesty pro prostorové informace. Naopak aktivita zdrojového prostoru pro pozornost rysů nebyla konzistentní mezi modalitami, přičemž pozornost sluchových funkcí byla spojena s větší pozitivitou na pravém sluchovém radiálním dipólu kolem 300-600 ms a pozornost prostorových funkcí spojená s větší negativitou na levém zraku centrální-spodní dipól při 700-1050ms, navrženo jako důkaz pro samostatnou funkci nebo „jaké“ cesty pro vizi a konkurz.

Audioprostorová pozornost

Několik studií zkoumajících funkční struktury audioprostorové pozornosti odhalilo funkční oblasti, které se překrývají s vizuospatiální pozorností, což naznačuje existenci supramodální prostorové sítě pozornosti.

Smith a kol.[2] kontrastovala kortikální aktivace během audioprostorové pozornosti s vizuospatiální pozorností a pozornost sluchových funkcí ve dvou samostatných experimentech.

První experiment používal endogenní nebo shora dolů ortogonální cuingové paradigma ke zkoumání kortikálních oblastí zapojených do audiospatial pozornosti vs. visuospatial pozornosti. Paradigma ortogonálního cuingu odkazuje na informace poskytované podněty cue; účastníci byli požádáni, aby provedli prostorový výškový úsudek na podněty, které se mohou objevit buď centrálně, nebo laterálně na levou / pravou stranu. Zatímco narážky poskytovaly informace k lateralizaci cíle, který má být prezentován, neobsahovaly žádné informace o správném posouzení výšky. Takový postup byl použit k disociaci funkčních účinků prostorové pozornosti od účinků motorické odezvy. Stejný úkol byl použit pro vizuální a sluchové cíle ve střídavých blocích. Klíčové bylo, že primární zaměření analýzy bylo na „pokusy o úlovek“, ve kterých nejsou prezentovány cílené cíle. To umožnilo vyšetřování funkční aktivace související s obsluhou konkrétního místa bez kontaminace aktivitou související s cílovým stimulem. Ve sluchové doméně odhalilo srovnání aktivace po periferních pravých a levých podnětech s centrálními podněty významnou aktivaci v oblasti zadního temenního kortexu (PPC), polí čelního oka (FEF) a doplňkové motorické oblasti (SMA). Tyto oblasti se překrývají s těmi, které byly významně aktivní během stavu visuospatiální pozornosti; srovnání aktivace během podmínek sluchové a vizuální prostorové pozornosti nezjistilo žádný významný rozdíl mezi těmito dvěma.

Během druhého experimentu dostali účastníci dvojici odlišitelných sluchových podnětů. Ačkoli dvojice stimulů byla v průběhu experimentu identická, různé bloky úkolu vyžadovaly, aby účastníci reagovali buď na časové pořadí (který zvuk byl první), nebo na prostorové umístění (který byl dále od střední čáry) stimulů. Účastníci byli instruováni, které vlastnosti se mají věnovat na začátku každého bloku, což umožňuje srovnání aktivace díky sluchové prostorové pozornosti a sluchové mimoprostorové pozornosti na stejnou sadu podnětů. Porovnání úlohy prostorového umístění s úkolem dočasného řádu ukázalo větší aktivaci v oblastech, u nichž se dříve zjistilo, že jsou spojeny s pozorností ve vizuální oblasti, včetně bilaterálního temporálního parietálního spojení, bilaterálních horních frontálních oblastí poblíž FEF, bilaterálního intraparietálního sulku a bilaterálního okcipitálního temporální spojení, což naznačuje síť pozornosti, která funguje nadmodálně napříč vizí a konkurzem.

Výkonná kontrola

Anatomický lokus výkonné kontroly endogenní audioprostorové pozornosti byl zkoumán pomocí fMRI od Wu et al..[3] Účastníci obdrželi zvukové podněty, aby se zúčastnili své levé nebo pravé strany v očekávání sluchového podnětu. Třetí tágo, které účastníkům dávalo pokyny, aby se věnovali ani nalevo, ani napravo, sloužilo jako kontrolní, neprostorový stav. Porovnání aktivace v prostorových a mimoprostorových podmínkách pozornosti ukázalo zvýšenou aktivaci v několika oblastech zapojených do výkonné kontroly vizuální pozornosti, včetně prefrontální kůry, FEF, přední cingulární kůra (ACC) a vynikající temenní lalok, opět podporující ponětí o těchto strukturách jako nadmodálních oblastech pozornosti. Srovnání prostorové pozornosti vs. kontroly dále odhalilo zvýšenou aktivitu ve sluchové kůře, zvýšení, která byla kontralaterální na straně audioprostorové pozornosti, což může odrážet zkreslení časných smyslových oblastí shora dolů, jak bylo vidět u vizuální pozornosti.

Wu a kol. dále pozorováno, že audioprostorová pozornost byla spojena se zvýšenou aktivací v oblastech, o nichž se předpokládá, že zpracovávají vizuální informace, jmenovitě cuneus a lingvální gyrus, přestože účastníci úkol dokončili se zavřenýma očima. Jelikož tato aktivita nebyla kontralaterální k místu pozornosti, autoři tvrdí, že účinek pravděpodobně není prostorově specifický, což naznačuje, že může místo toho odrážet obecné šíření aktivity pozornosti, případně hrát roli v mutlimodální senzorické integraci.

Budoucí pokyny

Ačkoli existuje relativně méně výzkumů o funkčních základech audioprostoru ve srovnání s vizuospatiální pozorností, v současné době se navrhuje, aby mnoho anatomických struktur zapojených do visiospatiální pozornosti fungovalo supramodálně a je také zapojeno do audioprostorové pozornosti. Kognitivní důsledky tohoto spojení, které mohou souviset s multimodálním zpracováním, musí být ještě plně prozkoumány.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Spence, C.J .; Driver, J. (1994). „Skrytá prostorová orientace v konkurzu: exogenní a endogenní mechanismy“. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 20 (3): 555–574. doi:10.1037/0096-1523.20.3.555.
  2. ^ A b Smith, D.V .; Davis, B .; Niu, K .; Healy, E.W .; Bonilha, L .; Fridricksson, J .; Morgan, P.S .; Rorden, C. (2010). „Prostorová pozornost evokuje podobné aktivační vzory pro vizuální a zvukové podněty“. Journal of Cognitive Neuroscience. 22 (2): 347–361. doi:10.1162 / jocn.2009.21241. PMC  2846529. PMID  19400684.
  3. ^ A b Wu, C.T .; Weissman, D.H .; Roberts, K.C .; Woldorff, M.G. (2007). „Nervové obvody, které jsou základem výkonné kontroly sluchové prostorové pozornosti“. Výzkum mozku. 1134 (1): 187–198. doi:10.1016 / j.brainres.2006.11.088. PMC  3130498. PMID  17204249.
  4. ^ Rhodes, G. (1987). „Sluchová pozornost a reprezentace prostorových informací“. Vnímání a psychofyzika. 42 (1): 1–14. doi:10,3758 / BF03211508. PMID  3658631.
  5. ^ Posner, M. I. (1978). Chronometrické zkoumání mysli. Hillsdale, N.J .: Lawerence Erlbaum Associates.
  6. ^ A b Diaconescu, A.O .; Alain, C .; McIntosh, A.R. (2011). „Přípravné procesy závislé na modalitě„ Co “a„ Kde “v sluchových a vizuálních systémech (PDF). Journal of Cognitive Neuroscience. 23 (7): 1609–1623. doi:10.1162 / jocn.2010.21465. PMID  20350168.
  7. ^ Amaro, E .; Williams, S. C .; Shergill, S. S .; Fu, C.H .; MacSweeney, M .; Picchioni, M. M .; et al. (2002). "Akustický šum a funkční magnetická rezonance: současné strategie a vyhlídky do budoucna". Journal of Magnetic Resonance Imaging. 16 (5): 497–510. doi:10.1002 / jmri.10186. PMID  12412026.
  8. ^ Hall, D. A .; Haggard, M. P .; Akeroyd, M. A .; Palmer, A. R .; Summerfield, A. Q .; Elliott, M. P .; et al. (1999). „Sparse'temporal sampling in sluchary fMRI“. Hučení. Brain Mapp. 7 (3): 213–223. doi:10.1002 / (sici) 1097-0193 (1999) 7: 3 <213 :: aid-hbm5> 3.0.co; 2-n. PMC  6873323.
  9. ^ Alain, C .; Arnott, S.R .; Hevenor, S .; Graham, S .; Grady, C.L. (2001). "Co a kde v lidském sluchovém systému ". Sborník Národní akademie věd. 98 (21): 12301–12306. Bibcode:2001PNAS ... 9812301A. doi:10.1073 / pnas.211209098. PMC  59809. PMID  11572938.