Ominaisuusulottuvuuskarttojen roolin tutkiminen visuaalisessa kognitiossa: huomionvoimaisuuden tason vaikutus (Expt 1.1)

Tässä kokeessa osallistujat osallistuvat kaikkiin tehtäväolosuhteisiin toistuvien toimenpiteiden suunnittelussa. Osallistujia ei jaeta satunnaisesti ryhmiin, koska kaikki osallistujat kokevat saman joukon kokeellisia manipulaatioita. Tässä kokeessa osallistujat osallistuvat sarjaan haastavia visuaalisen huomion tehtäviä, kun heidän silmiensä asentoa seurataan fMRI-skannauksen aikana.

Kaikissa tehtävissä osallistujat tekevät haastavia syrjintäarvioita, jotka perustuvat kiinnityspisteessä esitettyyn ärsykkeeseen (erottelevat + kohteen kuvasuhdetta - leveä vai korkea?). Käyttäytymisreaktiot tallennetaan napin painalluksella, jonka osallistujat tekevät fMRI-yhteensopivalla painikelaatikolla oikeassa kädessään.

Tässä kokeessa tutkijat käsittelevät ärsykenäytön näkökohtia pitäen samalla käyttäytymistehtävän vakiona. Näiden manipulaatioiden avulla tutkijat voivat testata ominaisuusselektiivisten kiinnostavien retinotooppisten alueiden (ROI) roolia tärkeiden tietojen automaattisessa poimimisessa ympäristöstä visuaalisen huomion ohjaamiseksi.

Tässä kokeessa (koe 1.1) tutkijat testaavat visuaalisen ärsykkeen näytön näkyvyyden määrittävän ominaisuuden muuttamisen vaikutusta ärsykeesitykseen, joka on rekonstruoitu fMRI-aktivaatiokuvioista ominaisuusselektiivisissä retinotooppisissa ROI:issa. Osallistujat suorittavat jatkuvasti haastavaa fiksaatio-syrjintätehtävää, kun satunnaisia ​​merkittäviä ärsykkeitä ilmaantuu. Stimulit koostuvat välkkyvistä shakkilaudoista, staattisista värillisistä pistekentistä, joissa on paikallisia erivärisiä pisteitä, ja liikkuvista harmaasävypistekentistä, joissa on eri suuntaan liikkuvia paikallisia näkyviä pisteitä. Makakin näkökuoren yksittäisten hermosolujen on osoitettu reagoivan merkittäviin ärsykkeisiin, ja siksi tutkijat odottavat näkevänsä näiden aikaisempien tutkimusten perusteella merkittävän esityksen tärkeimmistä ärsykkeiden sijainnista vastemalleissa, jotka on mitattu ominaisuusselektiivisiltä aivoalueilta.

Osallistujat skannataan myös anatomiseen ja retinotooppiseen kartoitukseen, jonka avulla tutkijat voivat tunnistaa aivoalueet jatkoanalyysiä varten vakiintuneiden ja standardoitujen menetelmien avulla.

TILASTOINEN SUUNNITTELU JA TEHO

Tässä tutkimustietueessa kuvatuissa fMRI-tutkimuksissa käytetään käänteistä koodausmallia (IEM) spatiaalisen sijainnin määrittämiseksi ärsykkeiden esitysten kvantifioimiseksi näkökentän rekonstruoiduissa spatiaalisissa kartoissa, jotka perustuvat retinotooppisten ominaisuusselektiivisten ROI-kohteiden aktivaatiokuvioihin. Tutkijat tunnistavat tarkasti ROI:t käyttämällä riippumattomia retinotooppisten kartoitus- ja lokalisointitekniikoita ja käyttävät "kartoitus"-tehtävää arvioidakseen "kiinteän" koodausmallin käytettäväksi kaikissa olosuhteissa kussakin raportoidussa kokeessa. Nämä suunnittelupäätökset varmistavat, että tutkijat voivat maksimoida kykynsä havaita kiinnostavien manipulaatioidensa vaikutukset yksittäisissä osallistujissa ja aivoalueilla ja maksimoida tilastollinen teho. Tutkijat käyttävät kompromissia useiden kokeellisten ja ärsykeolosuhteiden syväkuvauksen välillä yksittäisten osallistujien sisällä ja tietojen yhdistämisen välillä näiden syvään kuvannettujen osallistujien kohtalaisesta otoksesta (n = 10; katso alla). Tämän ansiosta tutkijat voivat saavuttaa korkealaatuisia, toistettavia arvioita mallipohjaisista ärsykkeiden esityksistä yksittäisten osallistujien tehtävien ja ärsykkeiden manipulaatioiden välillä ja tehdä tilastollisia päätelmiä näistä mittauksista koko tutkimusnäytteessä.

fMRI-analyysit suoritetaan kunkin osallistujan yksittäisissä aivoissa, ja vokseleille osoitetaan "alue"-merkit riippumattomien kriteerien mukaan (toiminnallinen retinotooppinen kartoitus). Näin ollen ei ole olemassa vertailuja, jotka edellyttävät aivokudoksen tarkkaa kohdistamista osallistujien välillä, eikä ryhmäkeskiarvoisten "karttojen" luomista aivojen aktivaatiosta. Sellaisenaan huolet aivokarttojen toistettavuudesta ja niihin liittyvät tilastolliset tehohuolet ovat merkityksettömiä tämän tutkimuksen suunnittelun kannalta.

Tutkimuksen tilastollinen suunnittelu on toistuvien mittausten suunnittelu, jossa jokainen osallistuja altistuu kaikille tutkimuksen manipulaatioille. Jokaisen osallistujan kokemien manipulaatioiden järjestys satunnaistetaan osallistujien kesken. Tutkijat käyttävät ei-parametrisia satunnaistestejä kaikissa tilastollisissa vertailuissa, jolloin he suorittavat hypoteesitestauksen (esim. toistuvien mittausten varianssianalyysi) käyttämällä "sekoitettua" dataa (virheellisesti kohdistettuja ehtomerkintöjä suhteessa mitattuun karttaaktivointiin kussakin kokeessa) nollajakauman luomiseksi. testitilastojen nollahypoteesissa, jonka mukaan niiden riippumattomilla muuttujilla ei ole vaikutusta. Kun tämä menettely toistetaan laajasti (1 000 kertaa) testiä kohden, p-arvo voidaan arvioida vertaamalla eheillä tunnisteilla laskettua testitilastoa tähän nollajakaumaan ja korjata useiden vertailujen osalta tarvittaessa (esim. väärien havaintojen avulla). Permutaatiomenettelyjen käyttäminen nollajakauman luomiseen minimoi luottamuksen parametrisiin oletuksiin.

Lisäksi tutkimuksen kokeet suunnitellaan siten, että saadaan riittävästi tietoa, jotta kunkin yksittäisen osallistujan datalla voidaan testata kiinnostavia vaikutuksia. Näin ollen jokaista osallistujaa voidaan pitää toisen osallistujan itsenäisenä "kopiona". Aiemmissa tutkimuksissa, joissa käytettiin samanlaista menetelmää, jossa visuaalisten ärsykkeiden IEM-pohjaisia ​​rekonstruktioita verrataan olosuhteiden välillä, on käytetty suhteellisen pieniä otoskokoja (n = 8; n = 8; n = 7). Muissa populaatioreseptiivisiä kenttämalleja tai paikkakohtaista toiminnallista lokalisoijaa käyttävissä tutkimuksissa, jotka ovat periaatteessa hyvin samanlaisia ​​kuin tässä käytetty lähestymistapa, ovat käyttäneet pienempiä otoskokoja (esim. n = 6).

Näytteen koko ja tilastollinen teho:

Tässä tutkimuksessa tutkijat hankkivat välinäytteen, joka sisältää laajan datan tehtävää kohden (n = 10; 2 kokeellista fMRI-istuntoa, kukin 1,5-2 tuntia, kullekin osallistujalle; sekä 2 tunnin anatominen kuvantaminen ja retinotooppinen kartoitus fMRI istunto). Erityisen kiinnostava eräs tutkimus käytti n = 6 osallistujaa vahvistamaan suurella efektikoolla dz = 3,52, että V1-vokselit, jotka on viritetty ärsykekohtaan, jossa näkyvä ärsyke määritettiin piirteen kontrastilla, reagoivat voimakkaammin kuin silloin, kun ominaisuuden kontrastia ei ole. Toisessa tutkimuksessa tämä ryhmä raportoi samanlaisia ​​vaikutuskokoja väriselektiivisessä ROI:ssa, joka tunnetaan nimellä hV4 (n = 6; dz = 1,06 ja 1,80 orientaatio- ja liikepohjaiselle kontrastille, vastaavasti).

Näin ollen olettaen konservatiivisen vaikutuksen kooksi 0,90 (perustuu aiemmin raportoituihin), tutkijat odottavat, että otoskoko n = 10 mahdollistaa tutkimuksen olevan riittävän tehokas (80 %, α = 0,05) samanlaisen muutoksen havaitsemiseksi tämä koe (koe 1.1), joka on analogisin tämän tutkimuksen kanssa (yksisuuntainen parillinen T-testi).

Lisäksi tutkijat käyttivät pilottidataa (n = 3) mitatakseen vaikutuksen kokoa ominaisuusselektiivisten alueiden välisten näkyvyyteen liittyvien modulaatioiden kriittiseen vertailuun, jotta se olisi dz = 3,10, kun kyseessä on näkyvyyttä määrittävä piirre. Nämä arvot ovat oikeassa suhteessa yllä mainittuihin arvoihin ja tukevat edelleen otoskoon valintaa. Jos lisätestauksen ja kokeen tarkentamisen aikana hankittujen tietojen analyysit viittaavat pienempään vaikutuskokoon, tutkijat tarkentavat tehoanalyysejä ja mukauttavat ennakoitua rekisteröintiä vastaavasti varmistaakseen luotettavat ja toistettavat tulokset. Huomaa, että tämä tehoanalyysi perustuu parametrisiin oletuksiin, joita ei vaadita ehdotetuissa analyyseissä, jotka käyttävät satunnaistusmenetelmiä empiiristen nollajakaumien laskemiseen.