Слуховое пространственное внимание
Слуховое пространственное внимание — это особая форма внимания , предполагающая фокусировку слухового восприятия на определенном месте в пространстве.
Хотя свойства зрительно-пространственного внимания были предметом детального изучения, относительно меньше работы было сделано для выяснения механизмов аудиопространственного внимания. Спенс и Драйвер [ 1 ] Обратите внимание, что, хотя ранние исследователи, исследующие слуховое пространственное внимание, не смогли обнаружить типы эффектов, наблюдаемых в других модальностях, таких как зрение, эти нулевые эффекты могут быть связаны с адаптацией зрительных парадигм к слуховой области, что привело к снижению остроты пространственного восприятия.
Недавние исследования в области нейровизуализации позволили понять процессы, лежащие в основе аудиопространственного внимания, предполагая, что функциональное перекрытие с частями мозга, которые, как ранее было показано, отвечают за зрительное внимание. [ 2 ] [ 3 ]
Поведенческие доказательства
[ редактировать ]В нескольких исследованиях свойства зрительно-пространственного внимания изучались с использованием поведенческих инструментов когнитивной науки , либо изолированно, либо в рамках более масштабного исследования нейровизуализации.
Родос [ 4 ] стремились определить, представлено ли аудиопространственное внимание аналогично, то есть организовано ли мысленное представление слухового пространства таким же образом, как и физическое пространство. Если это так, то время перемещения фокуса слухового внимания должно быть связано с расстоянием, которое необходимо переместить в физическом пространстве. Роудс отмечает, что предыдущая работа Познера [ 5 ] среди прочего, не обнаружили поведенческих различий в задаче слухового внимания, которая требует просто обнаружения стимула, возможно, из-за того, что слуховые рецепторы низкого уровня картируются тонотопически, а не пространственно, как при зрении. По этой причине Роудс использовал задачу слуховой локализации, обнаружив, что время переключения внимания увеличивается с увеличением углового разделения между вниманием и целью, хотя этот эффект достигал асимптоты в местах, расположенных под углом более 90 ° от направления вперед.
Спенс и Драйвер, [ 1 ] отметив, что предыдущие результаты аудиопространственных эффектов внимания, включая вышеупомянутое исследование Роудса, могут быть спутаны с праймингом ответа, вместо этого в ходе 8 экспериментов использовалось несколько парадигм сигналов, как экзогенных, так и эндогенных. Как эндогенные (информационные), так и экзогенные (неинформативные) сигналы повышали эффективность выполнения задачи по слуховой пространственной локализации, что согласуется с результатами, ранее полученными Роудсом. Однако только эндогенные пространственные сигналы улучшили выполнение задачи по различению слуховой высоты; экзогенные пространственные сигналы не оказали влияния на качество непространственной оценки высоты звука. В свете этих результатов Спенс и Драйвер предполагают, что экзогенная и эндогенная аудиопространственная ориентация может включать разные механизмы: холмик, возможно, играет роль как в слуховой, так и в зрительной экзогенной ориентации, а лобная и теменная кора играет аналогичную роль в эндогенной ориентации. Спенс и Драйвер отмечают, что, хотя лобные и теменные области коры получают входные сигналы от клеток, кодирующих как высоту звука, так и расположение звука, бугорки Считается, что он чувствителен только к тонам выше 10 кГц, что значительно выше тонов ~ 350 Гц, использованных в их исследовании.
Диаконеску и др. [ 6 ] обнаружили, что участники своего эксперимента по кросс-модальному сигналу быстрее реагировали на пространственные (расположение зрительного или слухового стимула), а не на непространственные (форма/высота) свойства целевых стимулов. Хотя это произошло как для зрительных, так и для слуховых целей, эффект был сильнее для целей в визуальной области, что, по мнению исследователей, может отражать подчинение аудиопространственной зрительно-пространственной системы внимания.
Нейронная основа
[ редактировать ]Инструменты нейровизуализации современной когнитивной нейробиологии, такие как функциональная магнитно-резонансная томография ( фМРТ ) и методы событийно-связанного потенциала ( ERP ), позволили глубже проникнуть за рамки поведенческих исследований в функциональную форму аудиопространственного внимания. Текущие исследования показывают, что слуховое пространственное внимание функционально пересекается со многими областями, которые, как ранее было показано, связаны со зрительным вниманием.
Несмотря на то, что существуют значительные исследования внимания в зрительной сфере с помощью нейровизуализации, сравнительно меньше исследований изучали процессы внимания в слуховой сфере. Для исследования слуха с использованием фМРТ необходимо предпринять дополнительные шаги для уменьшения и/или предотвращения воздействия шума сканера на слуховые стимулы. [ 7 ] Часто для уменьшения влияния шума сканера используется схема сканирования с разреженной временной выборкой, используя преимущество гемодинамической задержки и сканирование только после предъявления стимулов. [ 8 ]
Какие и где пути на прослушивании
[ редактировать ]По аналогии с потоками зрительной обработки «что» (вентральный) и «где» (дорсальный) (см. гипотезу двух потоков ) есть данные, позволяющие предположить, что слух также разделяется на пути идентификации и локализации.
Ален и др. [ 9 ] использовали задачу отложенного сопоставления с образцом, в которой участники держали в памяти первоначальный тон и сравнивали его со вторым тоном, представленным через 500 мс. Хотя набор тонов стимулов оставался неизменным на протяжении всего эксперимента, блоки задач чередовались между высотой тона и пространственными сравнениями. Например, во время блоков сравнения высоты тона участников просили сообщить, был ли второй стимул выше, ниже или равен по высоте относительно первого звука, независимо от пространственного расположения двух тонов. И наоборот, во время блоков пространственного сравнения участникам было предложено сообщить, был ли второй тон левее, правее или равен по пространству относительно первого тона, независимо от высоты тона. Эта задача использовалась в двух экспериментах, один с использованием фМРТ, а другой с ERP, для измерения пространственных и временных свойств, соответственно, «что» и «где» слуховой обработки. Сравнение высоты звука и пространственных суждений выявило повышенную активацию первичной слуховой коры и правой нижней лобной извилины во время задания высоты звука, а также повышенную активацию в двусторонних задних височных областях, а также нижней и верхней теменной коре во время пространственного задания. Результаты ERP выявили расхождение между тональными и пространственными задачами через 300-500 мс после появления первого стимула в виде увеличения позитивности в нижних лобно-височных областях при выполнении тональной задачи и увеличения позитивности в центро-теменных областях во время пространственной задачи. Это позволило предположить, что, подобно тому, что, как считается, происходит при зрении, элементы слуховой сцены разделены на отдельные пути «что» (вентральный) и «где» (дорсальный), однако было неясно, является ли это сходство результатом супрамодальное разделение признаков и пространственных процессов.
Дополнительные доказательства модальной специфичности путей «что» и «где» были предоставлены в недавнем исследовании Diaconescu et al., [ 6 ] которые предполагают, что, хотя процессы «что» имеют отдельные пути для зрения и слуха, путь «где» может быть супрамодальным, общим для обеих модальностей. Участников просили в случайно чередующихся испытаниях реагировать либо на особенность, либо на пространственные элементы стимулов, которые варьировались между слуховой и зрительной областью в заданных блоках. Между двумя экспериментами модальность сигнала также менялась; первый эксперимент содержал слуховые подсказки относительно того, на какой элемент (особенность или пространственный) стимула следует реагировать, а во втором эксперименте использовались визуальные подсказки. В течение периода между сигналом и целью, когда участники предположительно обращали внимание на предъявляемый сигнал, условия как слухового, так и зрительного пространственного внимания вызывали большую позитивность в исходном пространстве из центро-медиального местоположения через 600–1200 мс после начала сигнала, что Авторы исследования предполагают, что это может быть результатом супрамодального пути передачи пространственной информации. И наоборот, активность исходного пространства для внимания к функциям не была одинаковой между модальностями: внимание к слуховым функциям ассоциировалось с большей позитивностью в правом слуховом радиальном диполе около 300–600 мс, а внимание к пространственным функциям ассоциировалось с большей негативностью в лево-зрительной центрально-нижней зоне. диполь на частоте 700–1050 мс, предложенный в качестве доказательства наличия отдельных особенностей или «каких» путей зрения и слуха.
Аудиопространственная сеть внимания
[ редактировать ]Несколько исследований, исследующих функциональные структуры аудиопространственного внимания, выявили функциональные области, которые перекрываются со зрительно-пространственным вниманием, что позволяет предположить существование супрамодальной сети пространственного внимания.
Смит и др. [ 2 ] в двух отдельных экспериментах сравнили активацию коры во время аудиопространственного внимания со зрительно-пространственным вниманием и вниманием к слуховым функциям.
В первом эксперименте использовалась эндогенная или нисходящая парадигма ортогональных сигналов для исследования областей коры, участвующих в аудиопространственном внимании по сравнению со зрительно-пространственным вниманием. Парадигма ортогональных сигналов относится к информации, предоставляемой сигнальными стимулами; Участников попросили оценить пространственную высоту вверх/вниз по стимулам, которые могут появляться либо по центру, либо по бокам слева/справа. Хотя сигналы давали информацию о латерализации представляемой цели, они не содержали никакой информации о правильном определении высоты. Такая процедура использовалась, чтобы отделить функциональные эффекты пространственного внимания от эффектов прайминга двигательных реакций. Одно и то же задание использовалось для зрительных и слуховых целей в чередующихся блоках. Важно отметить, что основное внимание в анализе уделялось «испытаниям с уловом», в которых не представлены заданные цели. Это позволило исследовать функциональную активацию, связанную с посещением определенного места, свободного от загрязнения деятельностью, связанной с целевым стимулом. В слуховой области сравнение активации после периферических правых и левых сигналов с центральными сигналами выявило значительную активацию в задней теменной коре (PPC), лобных полях глаза (FEF) и дополнительной двигательной области (SMA). Эти области перекрывают те, которые были значительно активен во время состояния зрительно-пространственного внимания; Сравнение активации в условиях слухового и зрительного пространственного внимания не выявило существенной разницы между ними.
Во время второго эксперимента участникам предъявлялась пара различимых слуховых стимулов. Хотя пара стимулов была идентична на протяжении всего эксперимента, разные блоки задания требовали от участников реагировать либо на временной порядок (какой звук был первым), либо на пространственное расположение (какой звук был дальше от средней линии) стимулов. Участников проинструктировали, на какую функцию следует обратить внимание в начале каждого блока, что позволило сравнить активацию слухового пространственного внимания и слухового непространственного внимания к одному и тому же набору стимулов. Сравнение задачи пространственной локализации с задачей временного порядка показало большую активацию в областях, которые, как ранее было установлено, были связаны с вниманием в зрительной сфере, включая двустороннее височно-теменное соединение, двусторонние верхние лобные области вблизи FEF, двустороннюю внутритеменную борозду и двустороннюю затылочную борозду. временной переход, предполагающий наличие сети внимания, которая действует супрамодально через зрение и слух.
Исполнительный контроль
[ редактировать ]Анатомический локус исполнительного контроля эндогенного аудиопространственного внимания был исследован с помощью фМРТ Wu et al. . [ 3 ] Участники получали звуковые сигналы, чтобы они сосредоточили внимание либо на левой, либо на правой стороне в ожидании звукового стимула. Третий сигнал, предписывающий участникам не обращать внимания ни налево, ни направо, служил контрольным, непространственным условием. Сравнение активации в условиях пространственного и непространственного внимания показало повышенную активацию в нескольких областях, участвующих в исполнительном контроле зрительного внимания, включая префронтальную кору, FEF, переднюю поясную извилину (ACC) и верхнюю теменную долю, что снова подтверждает эту точку зрения. этих структур как супрамодальные области внимания. Сравнение пространственного внимания и контроля также выявило повышенную активность в слуховой коре, увеличение которой было противоположно стороне аудиопространственного внимания, что может отражать нисходящее смещение ранних сенсорных областей, как это наблюдалось при визуальном внимании.
Ву и др. дополнительно заметили, что аудиопространственное внимание было связано с повышенной активацией в областях, которые, как считается, обрабатывают визуальную информацию, а именно в клине и язычной извилине, несмотря на то, что участники выполняли задание с закрытыми глазами. Поскольку эта активность не была противоположной локусу внимания, авторы утверждают, что эффект, вероятно, не является пространственно-специфичным, предполагая, что вместо этого он может отражать общее распространение активности внимания, возможно, играя роль в мультимодальной сенсорной интеграции.
Будущие направления
[ редактировать ]Хотя существует сравнительно меньше исследований функциональных основ аудиопространственного внимания по сравнению со зрительно-пространственным вниманием, в настоящее время предполагается, что многие анатомические структуры, участвующие в зрительно-пространственном внимании, функционируют супрамодально, а также участвуют в аудиопространственном внимании. Когнитивные последствия этой связи, которые могут относиться к мультимодальной обработке, еще полностью не изучены.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Спенс, CJ; Драйвер, Дж. (1994). «Скрытая пространственная ориентация на прослушивании: экзогенные и эндогенные механизмы». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность . 20 (3): 555–574. дои : 10.1037/0096-1523.20.3.555 .
- ^ Jump up to: а б Смит, Д.В.; Дэвис, Б.; Ню, К.; Хили, EW; Бонилья, Л.; Фридрикссон, Дж.; Морган, PS; Рорден, К. (2010). «Пространственное внимание вызывает схожие модели активации зрительных и слуховых стимулов» . Журнал когнитивной нейронауки . 22 (2): 347–361. дои : 10.1162/jocn.2009.21241 . ПМЦ 2846529 . ПМИД 19400684 .
- ^ Jump up to: а б Ву, Коннектикут; Вайсман, Д.Х.; Робертс, КЦ; Волдорф, М.Г. (2007). «Нейронная схема, лежащая в основе исполнительного контроля слухового пространственного внимания» . Исследования мозга . 1134 (1): 187–198. дои : 10.1016/j.brainres.2006.11.088 . ПМК 3130498 . ПМИД 17204249 .
- ^ Роудс, Г. (1987). «Слуховое внимание и представление пространственной информации» . Восприятие и психофизика . 42 (1): 1–14. дои : 10.3758/BF03211508 . ПМИД 3658631 .
- ^ Познер, Мичиган (1978). Хронометрические исследования разума. Хиллсдейл, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates.
- ^ Jump up to: а б Дьяконеску, АО; Ален, К.; Макинтош, Арканзас (2011). «Подготовительные процессы «Что» и «Где» в слуховых и зрительных системах, зависящие от модальности» (PDF) . Журнал когнитивной нейронауки . 23 (7): 1609–1623. дои : 10.1162/jocn.2010.21465 . ПМИД 20350168 . S2CID 7972007 .
- ^ Амаро, Э.; Уильямс, Южная Каролина; Шергилл, СС; Фу, Швейцария; МакСвини, М.; Пиккьони, ММ; и др. (2002). «Акустический шум и функциональная магнитно-резонансная томография: современные стратегии и перспективы» . Журнал магнитно-резонансной томографии . 16 (5): 497–510. дои : 10.1002/jmri.10186 . ПМИД 12412026 .
- ^ Холл, округ Колумбия; Хаггард, член парламента; Акеройд, Массачусетс; Палмер, Арканзас; Саммерфилд, AQ; Эллиотт, член парламента; и др. (1999). «Разреженная временная выборка при слуховой фМРТ» . Хм. Карта мозга . 7 (3): 213–223. doi : 10.1002/(sici)1097-0193(1999)7:3<213::aid-hbm5>3.0.co;2-n . ПМЦ 6873323 . ПМИД 10194620 .
- ^ Ален, К.; Арнотт, СР; Хевенор, С.; Грэм, С.; Грейди, CL (2001). « Что и где в слуховой системе человека» . Труды Национальной академии наук . 98 (21): 12301–12306. Бибкод : 2001PNAS...9812301A . дои : 10.1073/pnas.211209098 . ПМК 59809 . ПМИД 11572938 .