项目及资源

核磁共振研究

核磁共振成像是对一个人的大脑进行成像。我们用这张图来研究大脑发育,并更准确地告诉我们哪些大脑区域与注意力有关。

神经发育MRI数据库

这是一个平均MRI和相关MRI体积的数据库,用于发展MRI工作。该数据库分为基于头部的平均值和基于大脑的平均值。

目前的实验

约翰·e·理查兹,南卡罗来纳大学心理学系。bob官方体育登陆

婴儿在空间中移动视觉注意力而不明显地移动他们的眼睛。在空间提示过程中,提示出现在一个位置,目标出现在同一位置或不同位置。将眼睛移向目标的反应时间因线索-目标关系的不同而不同。在球杆同一位置的目标有助于目标的定位(“促进”),而在不同位置的球杆和目标在相似的时间导致目标的定位,就好像没有球杆存在一样。然而,如果线索和目标之间的时间延长,在同一线索位置出现的目标会减弱目标定位(“返回抑制”)。
在几项研究中,我已经证明空间线索效应在大脑区域有相应的变化。这是通过记录脑电图的事件相关电位来研究的。在同一位置显示的提示目标,在目标发生约200 ms后出现的ERP分量的大小更大。对ERP成分的皮质源分析已经将该成分定位于脑外皮层和梭状回区域。这表明大脑区域参与了空间注意力,并且大脑区域的增强部分负责行为效应。

本研究的目的是探讨这些空间线索效应与中心注意的关系。持续注意水平可以通过测量中央刺激引起的心率变化(HR减速)来评估。我认为当孩子们专注于中心刺激时婴儿对任何刺激的反应都会增强。因此,我期望发现空间线索效应(促进,抑制回归)在持续关注中心刺激发生时是最大的。该实验还将使用ERP效应的皮质源定位,并将展示对中央刺激的关注如何影响已知在婴儿空间注意力发展中重要的大脑区域。

Brittany M. Mallin和John E. Richards,南卡罗来纳大学心理学系。bob官方体育登陆

目前,我们正在研究中枢刺激的存在对外周刺激的跳眼定位的影响。该领域的传统研究使用简单的黑白几何刺激来表明,对焦点刺激的关注会减弱外围刺激的定位。Mallin & Richards先前的一项研究发现,复杂和动态变化的刺激和注意力的性质会影响对周边刺激的定位延迟。本研究的目的是:1)使用复杂和动态变化的刺激来控制运动条件构建中的视听成分;2)实现一个新的添加条件,更类似于之前使用简单的黑白刺激,由不同位置添加一个沉默的新角色的场景组成;3)同时检查心率变化和刺激运动,因此外围刺激定位可能发生在注意或不注意期间。在14周、20周和26周大的婴儿观看《芝麻街》(Sesame Street)电影的场景,直到他们对一个移动的角色产生兴趣,然后再观看角色在一个新位置移动的场景。记录心电图(ECG),用心率变化来确定注意阶段。对于20周大的婴儿来说,当婴儿注意到角色从一个位置移动到另一个位置的场景,以及动作和声音从一个角色转移到另一个角色的场景时,周围刺激的定位速度比不注意时要快。在两个年龄组中,当第一个字符消失,新字符出现在不同的位置时,外围字符的定位速度都较慢。新的添加条件也得到了这一结果。 Interestingly, for 20-wk-old infants, overall reaction times were faster in conditions where the initial character moved or was replaced, that is no character remained in the initial location. Upon examination of the main sequence relationship, we found that there was a decreased slope for 20-wk-olds and a larger slope for 26-wk-olds while engaged in attention. We also found a significantly larger main sequence slope for the new addition condition, characterized by an initial stimulus that continues to move when the peripheral stimulus is presented, compared to the shift condition, where movement of the first stimulus stops upon presentation of the peripheral stimulus. These results partially replicate prior findings showing that attention to a focal stimulus affects localization of peripheral stimuli, but suggest that the nature of the stimuli being localized modifies the role of attention in affecting eye movements to peripheral stimuli.

我们目前在这一领域的研究使用这种陈述程序来检验听觉和视觉信息变化的影响。婴儿们会看到从芝麻街电影中提取的复杂的、动态变化的视听形象。刺激在一个地方呈现,直到婴儿看到。然后,刺激的音频和视觉成分独立变化,并显示在第一或第二位置。通过这个过程,我们可以区分定位变化的视听刺激、变化的听觉刺激或变化的视觉刺激的不同效果。刺激方式对外周刺激定位的影响可以独立研究。

约翰·e·理查兹,南卡罗来纳大学心理学系bob官方体育登陆

一项与大脑活动密切相关的任务是前驱-抗眼跳任务。刺激出现在中心,然后目标出现在外围。根据指示、线索或中心刺激,参与者将目光移向目标(前扫视)或远离目标(反扫视)。我已经在两项研究中表明,注意线索(空间线索)和运动线索(运动类型)将促进眼球运动的延迟,使其指向适当的位置。注意提示会增强与空间注意相关的大脑区域的活动(例如,枕叶外皮层),而运动提示会增强与眼球运动控制相关的大脑区域(额眼区;前额叶皮层;额极)。

目前,我正在做一个关于青少年的研究。在青春期,与注意力信号和运动信号相关的大脑区域的发育速度是不同的。枕叶皮质似乎比额叶皮质发育到成人水平的速度更快。这种发育差异在青春期表现得最为明显,此时前额叶皮层和相关的自主控制能力的发育更为迅速。目前的研究测试了10至18岁的儿童和大学生年龄的参与者,让他们完成一项“扫视-反扫视”任务。我期望在这个年龄段发现眼动潜伏期的变化,这些变化与大脑区域密切相关,不同的线索对眼动潜伏期的影响不同,以及不同的线索类型对大脑活动的影响不同。

Michael L. Stevens和John E. Richards,南卡罗来纳大学心理学系。bob官方体育登陆

本研究旨在探讨中心刺激可理解性对6个月至2岁儿童注意力的影响。这将通过使用以先验的HR-look持续时间组合间隔呈现的分心物来完成。中心刺激将是芝麻街电影“跟着那只鸟走”,语言的可理解性将通过英语、西班牙语、低通过滤或反向语音的版本进行修改。干扰因素将是电脑生成的抽象视觉图案,或另一部芝麻街电影(“芝麻街25周年”),在中央电视显示器的右侧或左侧相邻的电视上播放。干扰物将在注视干扰物发作的持续时间和人力资源定义的注意阶段定义的时间出现。本研究的目的是考察中心刺激语言可理解性对延迟和分心物延迟概率的影响,并将其作为时间- hr定义延迟的函数。

我们还对一组两岁的婴儿进行了测试。第一项研究的一些初步分析表明,播放英语和西班牙语配乐的电影对注意力的吸引程度是一样的,但过滤过的或反向的语言却不能吸引注意力。也就是说,与播放英语或西班牙语原声带相比,播放经过过滤的或反向的语音电影时,婴儿更容易从观看中心刺激中分心。这种差异与前一种刺激的最小心率变化和后一种刺激的大心率变化是平行的。我们现在用不同的刺激物(英语、西班牙语、阿拉伯语、中文、大一点的孩子的电视节目、无趣的电视节目、电脑生成的视听刺激)在2岁的孩子身上复制这种效果。

Greg D. Reynolds,阿巴拉契亚州立大学心理学系
约翰·e·理查兹,南卡罗来纳大学心理学系bob官方体育登陆

修正古怪范式已被用于测量婴儿期与注意和识别记忆相关的ERP成分。婴儿熟悉两种刺激,然后暴露于三种记忆刺激的简短呈现:频繁熟悉,不常见熟悉和不常见的新奇。识别记忆是基于皮层对每种记忆刺激类型的不同反应来推断的。中潜伏期负ERP成分在中央导联上被标记为负中央(Nc),被认为反映了与注意相关的一般定向反应。研究发现,在出现新的刺激后,Nc的振幅更大。反映识别记忆的晚慢波包括负慢波(与新颖性检测有关)和正慢波(与识别记忆更新有关)。一种常用的识别记忆的行为测量方法是视觉配对比较选择试验。配对比较试验包括同时呈现一个熟悉的刺激和一个新的刺激。当婴儿花更多的时间看新的刺激时,对熟悉刺激的识别记忆就会被推断出来(即,表现出对新奇事物的偏好)。到目前为止,还没有研究在配对比较试验中测量erp,因为在刺激之间的转换过程中会产生眼动伪影。 One goal of the present study was to examine infant ERPs during paired-comparison trials by utilizing independent components analysis to identify and remove eye-movement components from the EEG data. A second goal was to examine the consistency between ERP components and behavioral correlates of attention and recognition memory by embedding paired-comparison trials within the modified-oddball paradigm.

20、26和32周龄的婴儿作为参与者。婴儿在测试前熟悉两种刺激。然后,参与者被暴露在交替的配对比较试验和简短的刺激展示中。随着研究的进行,为了测量婴儿的视觉偏好,配对比较试验和短暂刺激展示的块交替进行。配对比较试验期间的注视持续时间在线下进行评分,以获得新颖性偏好得分。使用126通道系统进行脑电图记录,并在刺激开始前后的-50 ms至2000 ms期间对短暂刺激暴露和配对比较试验期间的ERP平均值进行记录。我们的ERP分析集中在Nc组件上。

年龄对视觉偏好有显著影响。26周和32周的孩子更喜欢新奇的刺激,而20周的孩子更喜欢熟悉的刺激。在成对比较试验的ERP分析中,发现非偏好刺激的Nc振幅更大。当婴儿表现出新奇偏好时,Nc对熟悉刺激的振幅更大(反之亦然)。短暂刺激呈现的ERP分析结果重复了以往的研究,在新的刺激呈现后出现了更大的振幅Nc。这些发现表明,行为测量可以成功地整合到婴儿认知发展的ERP研究中,尽管ERP和行为研究结果可能并不完全一致。在短暂的刺激呈现后,婴儿对新刺激表现出更大的Nc振幅,而当注视时间表明婴儿对新事物的偏好时,婴儿对熟悉的刺激表现出更大的Nc振幅。

我们目前在这一领域的研究使用这种混合呈现程序。对婴儿进行配对比较试验,其间穿插着简短的陈述。呈现序列的设计是为了引起对新的或熟悉的刺激的偏好。在一项研究中,刺激熟悉度是通过反复呈现一个刺激引起的,而第二个刺激在每次试验中都会发生变化。在第二项研究中,我们使用熟悉或新奇的玩具,母亲或陌生人的面孔。通过这个过程,我们可以检查大脑中熟悉度和新奇偏好的相关关系。

约翰·e·理查兹,南卡罗来纳大学心理学系bob官方体育登陆

大脑活动产生的电位可以记录在头皮上,即“脑电图”(EEG)。正在进行的脑电图可以通过需要认知活动的心理生理学实验进行修改。当事件被时间锁定到脑电图记录时,测量“事件相关电位”(ERP)。ERP被认为反映了大脑中控制涉及心理生理任务的认知过程的区域的活动。一种被称为“皮质源分析”的定量技术可以识别出头皮上记录的电活动的大脑区域,并由此推断出参与认知过程的大脑区域。为了简化这种分析的计算,皮质源分析使用了简单的脑地形和阻抗模型,例如多球模型。然而,为了进行皮质源分析,可以使用头部内介质(灰质、白质、颅骨、头皮、脑脊液、硬脑膜)的真实模型。这些逼真的模型提供了更准确的头部内源位置,头部介质中电阻地形的逼真计算,以及皮质源对头皮电活动影响的全场电计算。我们在有限的情况下将这些模型用于婴儿参与者的注意力和识别记忆任务;使用之一(JER)已经成功地将这些模型应用于成人和青少年参与者。

我们目前在这一领域的工作包括为婴儿参与者建立真实的皮层源模型。这些模型要求对婴儿参与者进行解剖核磁共振成像。在一种情况下,一个单独的婴儿进行解剖核磁共振成像,然后参加心理生理学实验。这样,MRI就可以作为大脑内部介质和皮层源的真实模型,对由此产生的ERP数据在心理生理实验中进行更准确的分析。为了开展这项工作,我们目前正致力于开发婴儿核磁共振成像的记录方案。第二种方案是建立一个解剖学核磁共振成像库,以便使用一个形状与在心理生理学实验中接受测试的婴儿头部相似的婴儿头部。第三种情况是立体定位地图集的发展(例如,Talairach地图集;MNI阿特拉斯)。后两种情况将通过我们实验室记录的核磁共振成像进行检查,并结合NIH脑发育MRI研究中记录的核磁共振成像库进行检查。

目前正在检查几种并发症。首先,婴儿头部内介质的阻值是未知的。婴儿参与者的骨密度值要小得多,皮肤/头皮的死细胞较少,导致成人中婴儿对这些介质的抵抗力较低。第二,婴儿的头骨中有一些地方的骨头还没有连接(接缝,囟门)。这会导致电流泄漏到头皮上的记录电极。第三,婴儿和成人的脑-颅关系的整体地形不同,个别解剖区域(如Brodmann区)与婴儿和成人的外颅标志有不同的关系。第四,头几个月缺乏轴突髓鞘形成和童年时期髓鞘形成的变化影响了细胞体和轴突的分化程度。在成人和青少年中,所谓的“灰质”主要由细胞体组成,而“白质”主要由髓鞘轴突组成。然而,在婴儿时期,灰质由细胞体和轴突组成。这些并发症正在评估发展的现实模型的头部皮质源分析婴儿脑电图和ERP。

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