Undersøgelse af funktionsdimensionskorts rolle i visuel kognition: virkningen af ​​vedligeholdelse af arbejdshukommelsen (Expt 2.3)

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 arbejdshukommelsesopgaver, mens deres øjenposition spores under fMRI-scanning.

I alle opgaver vil deltagerne præcist huske og rapportere et træk (farve eller bevægelse) af en stimulus præsenteret i periferien. 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 - husket funktionsværdi og dimension - samtidig med at stimulusvisningen holdes ens (bevægelige farverige prikker; bevægelsesretning, placering og farve varieret tilfældigt i hvert forsøg). Disse manipulationer vil give efterforskerne mulighed for at teste rollen som funktionsselektive retinotopiske regioner af interesse (ROI'er) i at understøtte rumlige og funktionsrepræsentationer af huskede visuelle stimuli over korte forsinkelser.

I dette eksperiment (eksperiment 2.3) vil efterforskerne præsentere en enkelt stimulus på en perifer placering på en tom baggrund indeholdende ækviluminerende farvede bevægelige prikker (tilfældig farvenuance og tilfældig plan bevægelsesretning). Deltagerne vil blive anmodet i begyndelsen af ​​hvert forsøg til at huske og rapportere enten prikkernes præcise farve eller præcise bevægelsesretning. Hvis overvågning og kodning 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 den overvågede funktion.

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 til 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 uafhængige retinotopiske kortlægnings- 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 stimulusforhold inden for individuelle deltagere og aggregering af data på tværs af en moderat prøve af disse dybt-billedede 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 forsøgene i undersøgelsen designet således, at der vil blive indsamlet tilstrækkelige data til, at data fra hver enkelt deltager kan bruges til at teste virkningerne af interesse. Følgelig kan hver deltager betragtes som uafhængig 'replikering' af hver anden deltager. Tidligere undersøgelser, der anvender en lignende metode, hvorved 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 ligner den fremgangsmåde, der er anvendt her, har brugt mindre stikprøvestørrelser (f.eks. n = 6).

Prøvestørrelse og statistisk styrke:

I denne undersøgelse vil efterforskerne erhverve en mellemliggende prøvestørrelse 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 en stimulusplacering, hvor en fremtrædende stimulus blev defineret ved 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.