2019年3月18日
本实验方案结合了眼动追踪和扫视前视觉敏感性的评估,采用双重任务范式,包括自由选择扫视任务和视觉分辨任务,以研究在精确扫视和平均扫视之前的视觉空间注意的分配情况。
本方案旨在研究在扫视编程过程中视觉注意的空间分布,能够评估人们在注视某位置之前所进行的尝试。该方案的主要优势在于,可以在执行所谓的“平均扫视”之前分析视觉注意,平均扫视是指落点位于两个扫视目标之间的中间位置的扫视眼动。我们实验室的博士生 Nina Hanning 将以受试者的身份演示该实验流程。
在光线较暗的房间内开始准备实验材料,房间内需配备一台计算机、阴极射线管(CRT)显示器、标准键盘、两个扬声器以及一台眼动仪。随后启动眼动追踪软件,并加载预先编写好的脚本,该脚本包含所有用于刺激呈现以及行为和眼动数据采集的参数。所有视觉刺激均需显示在垂直刷新率不低于120赫兹的CRT屏幕上。
使用键盘上的左箭头键和右箭头键,评估参与者对分辨目标朝向的判断(逆时针或顺时针)。确保屏幕上正确显示视觉Gabor图形。最后,设置扬声器,以便在手动反应错误时提供听觉反馈。
首先让受试者坐在眼动仪前的椅子上。将其下巴置于下巴托上,并将前额紧靠固定杆,以限制头部移动。接下来,运行校准程序,要求受试者跟随屏幕上不同位置移动的光点,以确保能够准确追踪受试者视线在一度半径范围内的运动。
实验过程中,在每次试验开始时监测受试者是否正确注视屏幕中央。接着,指导受试者在每次试验开始时注视屏幕中央。然后告知受试者,屏幕上将出现24个闪烁的干扰刺激流,其中两个将由白色边框标记,这些边框可能短暂闪烁,或一直保留在屏幕上直至试验结束。
要求参与者尽快将视线移向两个线索之一的中心位置。最后,要求参与者通过分别按键盘上的右箭头键或左箭头键,手动报告倾斜的Gabor是否相对于垂直方向顺时针或逆时针旋转。需说明,若对倾斜Gabor朝向的判断错误,系统将播放提示音。
以屏幕中央的黑白靶心作为注视目标,开始任务。在扫视目标出现的同时,从屏幕上移除注视目标。在试验开始时,在距离注视目标10度半径处显示24个等间距的干扰流。
使用动态刺激,在垂直的Gabor图斑和高斯像素噪声掩模之间以每25毫秒交替一次。在注视目标出现后300至600毫秒内,以灰色圆圈的形式呈现两个扫视目标,分别围绕随机选择的两个干扰流,其在不同试验中的角距离为30度或90度。需确保在不同试验中变化扫视目标的出现时间,以避免受试者形成可预测的扫视执行模式。
接下来,随机呈现一个辨别目标,即一个相对于垂直方向顺时针或逆时针旋转12度的倾斜Gabor图斑,持续25毫秒,以替换随机选定的干扰流中的垂直Gabor图斑。然后选择辨别目标呈现的时间窗口,以最大化辨别目标消失发生在眼跳启动之前的试验数量。在眼跳目标出现后500毫秒,将屏幕上的所有刺激清除,仅保留灰色背景。
最后,等待参与者通过键盘按键来报告辨别目标的朝向:按左箭头键表示逆时针方向,按右箭头键表示顺时针方向;当参与者报告的辨别目标朝向不正确时,播放反馈提示音。一旦参与者给出手动响应,自动启动下一次试验。结果表明,与90度和30度条件相关的扫视终点分布存在显著差异。
此外,综合考虑各个方向的扫视后,数据显示,在90度和30度条件下,两个扫视目标位置的视觉敏感性相对于对照位置均表现出选择性增强。在90度和30度条件下,准确扫视终点处的视觉敏感性均显著提高。相比之下,在未对扫视进行平均处理前,扫视终点处的视觉敏感性并未增强,反而略有下降。
最后,在发生平均眼跳后,校正性眼跳终点并未观察到显著优势,这一结果支持了在平均眼跳发生前注意选择尚未完成的解释。务必在眼跳准备期间测量视觉注意。为此,在分析中仅纳入那些在眼跳启动之前判别目标实际出现的试验。
对额叶眼动区或上丘等脑区进行同步神经生理记录,可进一步揭示注意力与扫视眼动在神经元水平上的耦合机制。
本实验方案利用眼动追踪技术,研究在扫视编程过程中视觉空间注意的部署情况。该方案通过双任务范式,评估在精确扫视和平均扫视之前的视觉敏感性。
在扫视编程过程中对视觉注意力分配进行定量评估,可为揭示人类受试者感觉-运动整合的潜在机制提供关键见解。本方案能够精确测量扫视前的视觉敏感性,有助于在神经行为学研究流程中实现机制层面的风险排除和靶点验证。该方法在转化神经科学和中枢神经系统药物早期发现中具有直接应用价值,特别是在行为终点指标的预测可靠性至关重要的情况下。
该方案适用于从早期发现到临床前研究的连续过程,弥合了中枢神经系统研究中行为评估与神经生理学验证之间的鸿沟。