Visual Attention to the Periphery Is Enhanced in Congenitally Deaf Individuals

1. Visual Attention to the Periphery Is Enhanced in Congenitally Deaf Individuals D. Bavelier, A. Tomann, C. Hutton, T. Mitchell, D. Corina, G. Liu, and H. Neville Silmän käyttäytymisen tutkimus ja sovellukset -seminaari 5.12.2000 / Leena Honko

2. Sisällys • Johdanto • Menetelmät • Tulokset • Diskussio • Omat arviot

3. Johdanto (1) • vain vähän tutkittu synnynnäisesti kuuroja, joilla ei neurologisia vajauksia • Neville & Lawson (1997) • Loke & Song (1991) • em. tutkimusten perusteella oletus, että perifeerinen käsittely on muuttunut aikaisen kuurouden jälkeen

4. Johdanto (2) • vertasivat kuulevia henkilöitä ja synnynnäisesti kuuroja henkilöitä heidän tarkkaillessaan ärsykkeitä joko perifeerisellä alueella tai näkökentän keskellä • tutkimustapoina • funktionaalinen magneettikuvaus (fMRI) • rakenneyhtälömalli

5. Menetelmä (1): Koehenkilöt • 11 kuulevaa henkilöä: 6 naista ja 5 miestä • 11 synnynnäisesti kuuroa (kahden tiedot hylättiin), joilla äidinkielenä ASL-viittomakieli: 5 naista ja 4 miestä • kaikki osallistujat oikeakätisiä • ikä 18-27 vuoden väliltä • kuuroilla ei neurologisia häiriöitä ja kuulon menetys yli 90 dB

6. Menetelmä (2): Testit • osallistujille näytettiin kuvasarjoja liikkumattomista pisteistä ja liikkuvien pisteiden virtaa -> heidän piti seurata kirkkauden muutoksia • ~280 pisteestä koostuva näyttö (0.2o/piste) • liikkuvissa kuvissa pisteet liikkuivat säteittäisesti 4.5o/sek nopeudella

7. Menetelmä (3): Testit • testiajojen ajan koehenkilöt katsoivat fiksaatiopisteeseen (0.3o) • piste heijastettiin läpinäkyvälle näytölle ja näytettiin pääkelaan kiinnitetyn peilin kautta • kuvat takaheijastettiin näytölle LCD-videoprojektorilla • 7 testiajoa, jokainen kesti 4 min 16 sek

8. Menetelmä (4): 1. testiajo • koehenkilöt katsoivat passiivisesti liikkuvien ja staattisten kuvien vaihtelua • pisteet täyttivät koko kentän • kirkkauden muutoksia ei tapahtunut • käytettiin määrittelemään liikealueen (MT/MST) sijainti

9. Menetelmä (5): 3 muuta testiajoa • lopuista kuudesta kolme testiajoa raportoitiin • osallistujia pyydettiin tarkkailemaan äkillistä kirkkauden vähenemistä • muutokset: 65 % kirkkauden väheneminen kestäen 1 sekunnin • muutokset joko vain keskialueella, vain lähiperifeerisellä alueella tai koko kentässä

10. Menetelmä (6): Kuvablokki

11. Menetelmä (7): Tehtävä • joka testin lopussa koehenkilöt raportoivat kuvaryhmien määrät, joissa kolme tai enemmän kirkkauden muutoksia • koetehtävä vaati henkilön: • havaitsemaan kirkkauden muutokset • pitämään silmällä niiden esiintymistiheyttä • laskemaan kuvaryhmien lukumäärät, joilla kolme tai enemmän muutoksia

12. Menetelmä (8): fMRI-kuvaus • koe suoritettiin Georgetownin Yliopistossa • 1.5T Magnetom VISION (Siemens AG, Erlangen, Saksa) kokovartalo MRI-laitteisto pääkelalla varustettuna • T2*-painotteiset fMRI-kuvat kenttäkaikukuvauksella (EPI) • kolmiulotteiset T1-painotteiset SPGR-kuvat

13. Menetelmä (9): Analyysit • testiajojen tieto ryhmiteltiin käyttämällä SPM96:ta • tieto analysoitiin jokaisen kohteen sisällä laskemalla ajallinen korrelaatio MR-signaalin ja viitetehtävän välille jokaiselle vokselille • vokselit otettiin huomioon aktiivisina jos ne sijoittuivat p < 0.01 (korjaamaton)

14. Menetelmä (10): MT/MST:n sijainti • 1. testiajon (passiivinen katselu) perusteella valittiin suurin toiminnallisuuden alue lateraalisen takaraivolohkon alemman puoleisesta alueesta • tämän suurimman toiminnallisuuden omaava vokseli pääteltiin olevan liikealue MT/MST:n toiminnallisuuden keskus

15. Menetelmä (11) : Toiminnallisuus • toiminnallisuus määriteltiin käyttämällä interaktiivista aluemäärittelyohjelmaa: Matlab (Mathworks, Natick, MA) • tulostaa vokseleiden lkm, prosentuaalisen signaalin muutoksen ja huomattavan aktiivisten vokseleiden asteen • standardi ANOVA: toiminnallisuuden laajuus ja prosentuaalinen signaalin muutos

16. Menetelmä (12) : Rakenneyhtälömalli • rakenneyhtälömalleissa 7 kuulevaa ja 7 kuuroa • malli muodostettiin yksisuuntaisista yhteyksistä varhaisesta näköaivokuoresta (V1/V2) liikealuille MT/MST ja MT/MST:stä PP-alueelle kummankin aivopuoliskon sisällä • jokaisen koehenkilön rakenteellista MRI:tä käytettiin identifioimaan V1/V2, MS/MST ja PP

17. Menetelmä (13): Rakenneyhtälömalli • muutokset yhteyksissä eivät suoraan merkitse muutoksia aktivaation laajuudessa • rakenneyhtälömalli mittaa yhteisvarianssia fMRI:n aikasarjojen välillä eri aivoalueilla • analyysit V1/V2 ja PP-alueilla eivät paljasta eroja kuurojen ja kuulevien välillä (p > 0.06) • toisin kuin liikealueella MT/MST

18. Tulokset (1): Behavioraaliset • suoritaso korkea ja yhtä suuri: 89 % oikein kuuroilla ja 91 % oikein kuulevilla • ANOVA ryhmien kuurot/kuulevat ja tarkkaavaisuuden sijainti -faktoreilla ei tuonut esiin prosentuaalisia eroja oikeissa vastauksissa: kaikki p-arvot > 0.4 • erot aivoaktiviteetissa ei siis ole luettavissa ryhmien erosta johtuviksi eri tehtävissä

19. Tulokset (2): Keskinen/perifeerinen (MT/MST) • herkkyyttä tarkkaavaisuuden sijaintiin päinvastoin kuuroilla/kuulevilla (ks.Tulokset: kuva B) • erillisissä analyyseissä ei eroja kun tarkkailtiin keskistä aluetta, mutta kuuroilla enemmän MT/MST:n aktivaatiota perifeerisen näkökentän tarkkailussa • erot suurempia ryhmien välillä perifeerisellä • päätelmä: toiminnallista uudelleenorganisoitu-mista aikaisen kuulon menetyksen jälkeen

20. Tulokset (3) : MT/MST:n aktivaatio B. Aktivaation laajeneminen MT/MST:ssä eri olosuhteissa A. Esimerkki MT/MST:n aktivaatiosta kolmella kuurolla ja kolmella kuulevalla C. Aktivaation laajeneminen MT/MST:ssä kummassakin aivopuoliskossa

21. Tulokset (4): Silmänliikkeet • on esitetty, että silmänliikkeet johtavat MT/MST:n uusien neuronien mukaanottoon • lisäkoe: kolme kuulevaa ja kolme kuuroa • kuvattiin samoilla ärsykkeillä kuin fMRI:ssä • silmänliikkeet nauhoitettiin ASL 504 -etäkameralla • tulos: MT/MST:n muutoksia ei voida selittää silmänliikkeistä johtuvilla artefaktoilla

22. Tulokset (5): Kokokenttä (MT/MST) • pisteet levittäytyivät yli koko näkökentän ja koehenkilöiden piti tarkkailla kirkkauden muutoksia, jotka tapahtuivat koko kentässä • tulos: MT/MST:n aktivointi oli kuuroilla ja kuulevilla verrannollinen (p > 0.95) • vahvistaa, että muutokset sisäsyntyisessä tarkkaavaisuudessa perifeeriseen ärsykkeeseen johtuu eroista nimenomaan perifeerisissä testeissä

23. Tulokset (6): Lateratisointi • merkitsevä ero aivotoiminnan lateralisoinnissa kuurojen ja kuulevien välillä (ks. Tulokset: kuva C) • MT/MST:n aktivointi oli suurempi kuurojen vasemmassa, mutta suurempi kuulevien oikeanpuolisessa MT/MST:ssä • kaikissa kolmessa testiolosuhteessa havaittu sama tulos • myös muut tutkimukset vahvistavat tämän

24. Tulokset (7): Toiminnallinen yhteys liikepolussa • yhteissuorituskyvyt (V1/V2, MT/MST, PP) verrannollisia ryhmien kesken muissa, paitsi perifeerisen tarkkaavaisuuden testeissä • perifeerisen tarkkaavaisuuden aikana yhtä tehokkaat yhteydet V1:n ja MT/MST:n välillä • MT/MST:n ja PP:n välillä yhteys oli lisääntynyt kuuroilla molemmissa aivopuoliskoissa (ks.Taulukko) • lisääntyminen on ominaista korkeammille visuaalisen prosessoinnin vaiheille

25. Tulokset (8): Yhteissuorituskyvyt Taulukko: Yhteissuorituskyvyt V1/V2:sta MT/MST:n ja MT/MST:stä PP:n kaikissa kolmessa koeolosuhteessa

26. Diskussio (1) • ilmeisiä ja selviä muutoksia liikepolun organisoinnissa synnynnäisesti kuuroilla • kuurot osoittivat vasemmalle lateralisoitua MT/MST:n aktivointia • perifeerisellä alueella kuuroilla enemmän uusien neuronien mukaanottoa • keskialueen testeissä ei eroja kuurojen ja kuulevien välillä

27. Diskussio (2) • johtopäätös: nimenomaan perifeerisen näköalueen käsittely mukautuu enemmän ja on riippuvaisempaa kuulon menetyksestä • muutoksia yhteydessä esi-sensoristen alueiden ja päälaen aivokuoren välillä kuuroilla on • lisätutkimuksia tarvitaan selvittämään mahdollisia mekanismeja, jotka voivat vaikuttaa muutoksiin

28. Omat arviot • mielenkiintoinen, joskin melko vaikealukuinen artikkeli • menetelmät, koesuunnitelma, toteutus ja laitteet sekä analyysit selitetty tarkasti • monipuolisuus vs. monimutkaisuus • tulokset oli yhteenvedetty selvästi • onko tutkimukselle valmis ”tilaus” eli missä tuloksia on tarkoitus hyödyntää?