Jul 12, 2023
Знакомство лица проявляется по фиксационным движениям глаз и их фиксации.
Scientific Reports, том 12, номер статьи: 20178 (2022) Цитировать эту статью 741 Доступов 1 Цитирований 1 Альтметрические метрики детали Событийно-зависимые потенциалы (ERP) и глазодвигательное торможение (OMI) в
Том 12 научных докладов, Номер статьи: 20178 (2022) Цитировать эту статью
741 Доступов
1 Цитаты
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Известно, что событийно-связанные потенциалы (ERP) и глазодвигательное торможение (OMI) в ответ на зрительные переходы чувствительны к свойствам стимулов, вниманию и ожиданиям. Недавно мы обнаружили, что OMI также чувствителен к знакомству с лицами. При естественном зрении стимуляция зрительной коры генерируется в основном саккадами, и недавно было высказано предположение, что потенциалы, связанные с фиксацией (FRP), имеют схожие компоненты с ERP. Здесь мы исследовали, чувствительны ли FRP и торможение микросаккад (OMI) при свободном просмотре к знакомому лицу. Наблюдатели свободно смотрели слайд-шоу из семи незнакомых и одного знакомого изображений лиц, представленных случайным образом в течение 4-секундных периодов, по несколько изображений на каждую личность. Мы измерили связанный с затылочной фиксацией N1 относительно величины P1, а также связанный с ним ИМО, вызванный фиксацией. Мы обнаружили, что среднее значение N1-P1 было значительно меньше, а ИМО был короче для знакомого лица по сравнению с любым из семи незнакомых лиц. Более того, P1 подавлялся при саккадах для знакомых, но не для незнакомых лиц. Наши результаты подчеркивают чувствительность затылочных FRP к свойствам стимула, таким как узнавание лица, и улучшают наше понимание процесса интеграции последовательных саккад в естественном зрении.
Традиционные нейрофизиологические исследования восприятия объектов обычно исследуют зрительную систему с помощью вспышек стимулов, чтобы имитировать вызванные саккадами переходные процессы естественного зрения, измеряя потенциалы, связанные с событиями (ERP). Совсем недавно потенциалы, связанные с фиксацией (FRP), были использованы для изучения зрения в более естественных условиях свободного просмотра, демонстрируя преимущества, а также ограничения этого метода1. В целом эти исследования показывают результаты, которые согласуются с измерениями, связанными с событиями; однако ни одно из этих исследований не исследовало знакомство лиц. В отличие от традиционных ERP, в которых использовались кратковременные визуальные переходные процессы, представленные в центральном поле зрения наблюдателя, в естественных условиях сцена сканируется с течением времени посредством саккад после периферического предварительного просмотра.
Накопленные данные недавних исследований свободного просмотра позволяют предположить, что реакция мозга после саккады, называемая потенциалами, связанными с фиксацией (FRP), демонстрирует электрофизиологические компоненты, очень похожие на ERP. Например, затылочная лямбда-реакция, связанная с саккадами, отражает ту же обработку информации, что и классический VEP P12. Недавние исследования, в которых изучалась селективная активность лиц на боковых височно-затылочных электродах N1703, обнаружили подобие повышенной негативности лиц в условиях свободного просмотра4,5. Более классические результаты были воспроизведены в условиях свободного просмотра, например, центрально-теменной P300, вызванный обнаружением цели при визуальном поиске6, и эффект прайминга N400 при естественном чтении7,8. Сочетание ЭЭГ и измерений слежения за взглядом для изучения знакомых лиц позволило нам перекрестно изучить движение глаз и электрофизиологические изменения с течением времени, на которые влияют привыкание и предварительные знания.
Микросаккады (МС) представляют собой миниатюрные саккады со средним размером <0,5 dva, генерируемые нейронной активностью в верхних холмиках (SC)9,10. Они возникают во время фиксации с частотой один или два в секунду. Известно, что микросаккады, как и саккады, подавляются на мгновение (глазодвигательное торможение, OMI)11,12,13,14,15,16 при предъявлении стимула с более поздней задержкой высвобождения, на которую влияют свойства стимула, внимание и ожидание. Хотя известно, что выраженность стимула, например, высокая контрастность, сокращает время торможения17, длительное торможение было обнаружено в ответ на девианты18. Хотя в большинстве исследований использовались яркие стимулы, мы недавно обнаружили аналогичные модели торможения при свободном просмотре в ответ на значимость стимула19.
1 dva) landing time, as in our previous study19, in a range of − 0.2 s to 0.8 s relative to the fixation onset with some overlap between epochs. This was taken into consideration when computing the microsaccade Reaction Time (msRT). The msRT was calculated for each epoch relative to the fixation onset in a predefined time window, as the latency of the first microsaccade in that window. The first fixation per trial was always ignored to avoid the flash effect on the OMI. The microsaccade RTs (msRT) were averaged across the epochs of each condition within observers and then averaged across observers, with error bars computed across observers on demeaned (within observer) data, with a correction factor (multiplied by √(n/(n − 1))). This method for computing the error bars allows a better representation of within-participant effects (Cousineau & Morey’s method50; see also Bonneh et al.17. The inter-saccade interval, termed the fixation duration, was calculated as the time interval between the current fixation onset and the next fixation onset, including only MS-free fixations./p> 1 dva) landing time in a range of − 0.1 s to 0.3 s, relative to the fixation onset to minimize overlapping data between epochs. The first fixation per trial was always ignored to avoid the flash effect. Since our EEG system had only eight channels and is not equipped with EOG electrodes, ICA and deconvolution methods for correcting ocular artifacts were not used. Instead, overlapping data points between proximal saccades were excluded on both epochs triggered by those saccades, as well as epochs with blinks or microsaccades that occurred at less than 200 ms after fixation onset. We focused on the early components at occipital electrodes O1 and O2, which are less prone to be affected by ocular artifacts. We then computed the positive and negative peaks in a predefined time range. The P1 peak was measured using a 50–150 ms time range, and the N1 was measured in a 100–200 ms window with no baseline correction. Finally, we calculated the baseline-corrected peak-to-peak N1 relative to the P1 magnitude (N1-P1). Peak extraction was optimized by setting an individual time range for each observer at around their average peak latency, within the predefined time range, from all the conditions combined. This was done to avoid using a long time-range to overcome the latency differences across observers, which would increase the false peak discoveries. Extreme value artefacts were not allowed using a peak magnitude threshold exceeding ± 50 µVolts. To ensure that we used a similar number of epochs per participant, we used an estimation of an average of 3 saccades per second to include only the first 12 epochs per trial (trial duration = 4 s), in the final analysis./p> 0.08 dva) as triggers for FRP. The results are shown in Fig. 3a. A significantly smaller N1-P1 magnitude was found for the familiar identity, compared with each of the unfamiliar identities, p < 0.015 (F(7112) = 2.62, One-way ANOVA). This effect was much smaller than the effect induced by larger (> 1 dva) saccades (p < 0.0005 (F(7112) = 4.04, One-way ANOVA, see Fig. 3b). A multiple comparisons test yielded three out of seven significantly different groups from the familiar identity, with an illustration of the confidence intervals. To account for the individual contribution to the results, a detailed observer scatter plot with a different color for each participant and a dot for an unfamiliar identity N1-P1 magnitude, compared with the familiar one, indicated that most of the dots are above the diagonal, signifying a larger magnitude for the unfamiliar one (see Fig. 3c)./p> 0.08 dva in (f) and > 1 dva in (g)), for each of the 8 identities, averaged across observers using a 200–600 ms duration range and MS-free fixations only in (g). Like msRT, the fixation duration is shorter for the familiar, but the results were insignificant. (h) The same as in (e) but for fixation duration. The results show a nonsignificant relation (R = 0.17, p = 0.078)./p> 8 dva. The msRT/fixation-duration and the N1-P1, grouped by unfamiliar identity and each of the observers, show a positive correlation (R = 0.31, p = 0.001, and R = 0.17, p = 0.078, Pearson’s correlation)./p> 1 dva) did not differ between familiar and unfamiliar identities when averaged across observers (Fig. 6a), or when plotted for each observer in a scatter plot (Fig. 6b). A significant positive relation (r2 = 0.41, Pearson correlation) of the P1 magnitude and the saccade size (p = 0.0016, LMM) is plotted in Fig. 6c, which is consistent with previous studies. Figure 6d shows that the N1-P1 magnitude was also positively correlated with saccade size (r2 = 0.36, Pearson correlation; p = 0.012, LMM), because it was calculated relative to the P1 magnitude (peak-to-peak). Finally, the corrective microsaccade latencies show a negative correlation with saccade size (r2 = 0.85, Pearson correlation; p = 0.00001, LMM); thus, larger saccades induced faster microsaccade reaction times due to the lower peripheral preview acuity (see Fig. 6e)./p> 1 dva as triggers for fixation-related responses is indeed important and whether the threshold we use is critical for generating the familiarity effect. We first noted that the main theme in the current study as well as in our previous study19 is that each saccade generates a transient stimulus to the visual system, such as the flashed stimuli in the ERP and OMI studies. Microsaccades also generate a transient visual stimulation, but their magnitude is smaller (see Fig. 6d,e, assuming that the occipital FRP magnitude will become smaller below 1 dva, not shown). The use of a 1 dva threshold in the current study was initially derived from a popular definition of microsaccades (e.g.81,82,83) corresponding to the size of the foveola, although other studies use smaller thresholds, e.g. 0.5 dva84,85. Overall, when considering all saccades as fixation-inducing, the FRP familiarity effect was still significant but degraded (compare Fig. 3a,b), whereas the OMI effect became insignificant (Fig. 5f,g). See FRP & OMI familiarity effect pars in Results./p>
Русский
English
Français
Deutsch
Español
Italiano
Português
日本語
한국어
Дом