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

Sisällys

Johdanto Menetelmät Tulokset Diskussio Omat arviot

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

Johdanto (2)

vertasivat kuulevia henkilöitä ja synnynnäisesti kuuroja henkilöitä heidän tarkkaillessaan ärsykkeitä joko perifeerisellä alueella tai näkökentän keskellä

tutkimustapoina – funktionaalinen magneettikuvaus (fMRI)– rakenneyhtälömalli

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

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

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

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

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

Menetelmä (6): Kuvablokki

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

Tulokset (3) : MT/MST:n aktivaatio

A. Esimerkki MT/MST:n aktivaatiosta kolmellakuurolla ja kolmella kuulevalla

B. Aktivaationlaajeneminen MT/MST:ssä eri olosuhteissa

C. Aktivaation laajeneminen MT/MST:ssä kummassakin aivopuoliskossa

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

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

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

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

Tulokset (8): Yhteissuorituskyvyt

Taulukko: Yhteissuorituskyvyt V1/V2:sta MT/MST:n ja MT/MST:stä PP:n kaikissa kolmessa koeolosuhteessa

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

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

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?