Undersøgelse af funktionsdimensionskorts rolle i visuel kognition: Indvirkning af opgavekrav (Expt 2.1)

I dette eksperiment vil deltagerne engagere sig i alle opgavebetingelser i et design med gentagne foranstaltninger. Deltagerne er ikke tilfældigt tildelt grupper, da alle deltagere vil opleve det samme sæt eksperimentelle manipulationer. I dette eksperiment vil deltagerne deltage i en række udfordrende visuelle opmærksomhedsopgaver, mens deres øjenposition spores under fMRI-scanning.

I alle opgaver vil deltagerne udføre udfordrende diskriminationsvurderinger baseret på en stimulus præsenteret ved fikseringspunktet (diskriminere aspektforholdet for et + mål - bredt eller højt?), eller en stimulus præsenteret i periferien (bevægede prikkerne sig med uret/mod uret). var prikkerne orange/cyan?). Adfærdsreaktioner vil blive optaget med et knaptryk, som deltagerne foretager ved hjælp af en fMRI-kompatibel knapboks holdt i deres højre hånd.

I dette eksperiment vil efterforskerne manipulere aspekter af adfærdsopgaven, mens stimulusvisningen holdes konstant. Disse manipulationer vil give efterforskerne mulighed for at teste rollen som funktion-selektive retinotopiske regioner af interesse (ROI'er) i at transformere rumlige repræsentationer af fremtrædende steder som en funktion af opgavens relevans for at guide visuel opmærksomhed.

I dette eksperiment (eksperiment 2.1) vil efterforskerne præsentere en enkelt stimulus på et perifert sted på en tom baggrund indeholdende ækviluminerende farvede bevægelige prikker (orange og cyan prikker, der bevæger sig både med uret og mod uret rundt om stimuluscentret). Deltagerne vil i begyndelsen af ​​hvert forsøg blive opfordret til at rapportere enten den mest fremtrædende farve på prikkerne (orange eller cyan), den mest fremtrædende bevægelsesretning (med eller mod uret) eller til at udføre en fikseringsopgave. Hvis pleje af en funktionsdimension modulerer aktiveringsprofilerne inden for det tilsvarende dimensionskort, forventer efterforskerne at se en selektiv forbedring af stimulusrepræsentationen i dimensionskortet for en region, der foretrækker det overvågede træk.

Deltagerne vil også blive scannet til en anatomisk og retinotopisk kortlægningssession, som vil give efterforskerne mulighed for at identificere hjerneregioner til yderligere analyse ved hjælp af veletablerede og standardiserede procedurer.

STATISTISK DESIGN & POWER

De fMRI-studier, der er beskrevet i denne undersøgelsespost, anvender en inverteret kodningsmodel (IEM) for rumlig position for at kvantificere stimulusrepræsentationer i rekonstruerede rumlige kort over synsfeltet baseret på aktiveringsmønstre målt i retinotopiske funktionsselektive ROI'er. Efterforskerne identificerer nøje ROI'er ved hjælp af uafhængig retinotopisk kortlægning og lokaliseringsteknikker og bruger en "mapping"-opgave til at estimere en "fast" kodningsmodel til brug på tværs af alle forhold i hvert rapporteret eksperiment. Disse designbeslutninger sikrer, at efterforskerne kan maksimere deres evne til at opdage virkningerne af deres manipulationer af interesse inden for individuelle deltagere og hjerneregioner og maksimere den statistiske kraft. Forskerne anvender et kompromis mellem dyb billeddannelse af flere eksperimentelle og stimulustilstande inden for individuelle deltagere og aggregering af data på tværs af en moderat prøve af disse dybt afbildede deltagere (n = 10; se nedenfor). Dette gør det muligt for efterforskerne at opnå højkvalitets, reproducerbare estimater af modelbaserede stimulusrepræsentationer på tværs af opgave- og stimulusmanipulationer inden for individuelle deltagere og udføre statistisk slutning om disse målinger på tværs af undersøgelsesprøven.

fMRI-analyser vil blive udført i hver deltagers individuelle hjerne, og voxels tildeles 'region'-mærker i henhold til uafhængige kriterier (funktionel retinotopisk kortlægning). Derfor er der ingen sammenligninger, der kræver præcis justering af hjernevæv mellem deltagere, og ingen generering af gruppegennemsnitlige 'kort' over hjerneaktivering. Som sådan er bekymringer om reproducerbarhed af hjernekort og tilhørende statistiske magtproblemer irrelevante for dette studiedesign.

Det statistiske design af undersøgelsen er et design med gentagne foranstaltninger, hvor hver deltager udsættes for alle manipulationer i undersøgelsen. Rækkefølgen af ​​manipulationer hver deltager oplever er randomiseret på tværs af deltagerne. Efterforskerne vil anvende ikke-parametriske randomiseringstests til alle statistiske sammenligninger, hvorved de vil udføre hypotesetestning (f.eks. variansanalyse med gentagne foranstaltninger) ved hjælp af 'shuffled' data (forkert justerede tilstandsetiketter i forhold til målt kortaktivering i hvert forsøg) for at generere en nulfordeling af teststatistikker under nulhypotesen om ingen effekt af deres uafhængige variabel(er). Når først denne procedure er gentaget i vid udstrækning (1.000 gange) pr. test, kan p-værdien estimeres ved at sammenligne teststatistikken beregnet ved hjælp af intakte etiketter med denne nulfordeling og korrigeret for flere sammenligninger efter behov (f.eks. via falsk opdagelsesrate). Brug af permutationsprocedurer til at generere en nulfordeling minimerer afhængigheden af ​​parametriske antagelser.

Derudover er eksperimenterne i undersøgelsen designet således, at der opnås tilstrækkelige data til, at data fra hver enkelt deltager kan bruges til at teste virkningerne af interesse. I overensstemmelse hermed kan hver deltager betragtes som uafhængig 'replikering' af hver anden deltager. Tidligere undersøgelser, der anvender en lignende metode, hvor IEM-baserede rekonstruktioner af visuelle stimuli sammenlignes mellem betingelser, har brugt relativt små prøvestørrelser (n = 7-8). Andre undersøgelser, der anvender populationsreceptive feltmodeller eller lokationsspecifik funktionel lokalisator, som i princippet er meget lig den fremgangsmåde, der anvendes her, har brugt mindre stikprøvestørrelser (f.eks. n = 6).

Prøvestørrelse og statistisk styrke:

I denne undersøgelse vil efterforskerne erhverve en mellemprøvestørrelse med omfattende data pr. opgavetilstand (n = 10; 2 eksperimentelle fMRI-sessioner, hver 1,5-2 timer, for hver deltager; sammen med en 2-timers anatomisk billeddannelse og retinotopisk kortlægning fMRI session). Af særlig interesse brugte en undersøgelse n = 6 deltagere til at fastslå med en stor effektstørrelse dz = 3,52, at V1-voxels indstillet til et stimulussted, hvor en fremtrædende stimulus blev defineret af funktionskontrast, reagerer stærkere, end når funktionskontrast er fraværende. I en anden undersøgelse blev lignende effektstørrelser rapporteret af denne gruppe i et farveselektivt ROI kendt som hV4 (n = 6; dz = 1,06 og 1,80 for henholdsvis orienterings- og bevægelsesbaseret kontrast).

I overensstemmelse hermed, forudsat en konservativ effektstørrelse på 0,90 (baseret på de tidligere rapporterede), forventer efterforskerne, at en stikprøvestørrelse på n = 10 vil gøre det muligt for undersøgelsen at være veldrevet (80 %, α = 0,05) til at opdage en lignende ændring i Eksperiment 1.1, som er mest analogt med denne undersøgelse (en-halet parret T-test).

Derudover brugte efterforskerne deres pilotdata (n = 3) til at måle effektstørrelsen for den kritiske sammenligning mellem salience-relaterede moduleringer mellem feature-selektive regioner til at være dz = 3,10 for den salience-definerende funktion. Disse værdier svarer til dem, der er citeret ovenfor, og understøtter yderligere valget af stikprøvestørrelse. Hvis analyser af data erhvervet under yderligere pilottest og eksperimentforfining tyder på mindre effektstørrelser, vil efterforskerne forfine effektanalyserne og justere den forventede tilmelding i overensstemmelse hermed for at sikre robuste og reproducerbare resultater. Bemærk, at denne effektanalyse er afhængig af parametriske antagelser, som ikke vil være nødvendige for de foreslåede analyser, som påberåber sig randomiseringsmetoder til at beregne empiriske nulfordelinger.