Huk, Alexander C. och David J. Heeger. Uppgiftsrelaterad modulering av visuell cortex. J Neurophysiol 83: [3525][3526][3527][3528][3529][3530][3531][3532][3533][3534][3535][3536] 2000. Vi utförde en rad experiment för att kvantifiera effekten av uppgiftsprestanda på kortikal aktivitet i tidiga visuella områden. Funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) användes för att mäta kortikal aktivitet i flera kortikala synområden inklusive primär visuell cortex (V1) och MT-komplexet (MT) som försökspersoner utförde en mängd olika visuella psykofysiska uppgifter på tröskelnivå. Att utföra hastighet, riktning och kontrastdiskriminering gav upphov till kraftiga moduleringar av kortikal aktivitet. Ett experiment testades till exempel för selektiv modulering av MT på grund av att försökspersonerna alternerade mellan att utföra uppgifter som rör kontrast- och hastighetsdiskriminering. MT-svaren anpassades i fas med de tidsperioder under vilka försökspersonerna utförde arbetet med hastighetsdiskriminering, dvs. MT-aktiviteten var högre vid hastighetsdiskriminering än vid kontrastdiskriminering. Aktivitetsrelaterade moduleringar var konsekventa över upprepade mätningar för varje försöksperson, men signifikanta individuella skillnader observerades mellan försökspersonerna. Tillsammans tyder resultaten på 1) att specifika förändringar i det kognitiva/beteendemässiga tillståndet hos ett försöksperson kan utöva selektiv och tillförlitlig modulering av kortikal aktivitet i tidig visuell cortex, även i V1; 2) att det finns betydande individuella skillnader i dessa moduler; och 3) att visuella områden och vägar som är mycket känsliga för små förändringar i en given stimulansfunktion (såsom kontrast eller hastighet) selektivt moduleras under diskriminering bedömningar av denna egenskap. Öka vinsten av relevanta neuronala signaler på detta sätt kan förbättra deras signal-till-brus för att hjälpa till att optimera uppgiftens prestanda. Nya neuroimaging experiment har visat att kortikal aktivitet i tidiga visuella områden beror inte bara på vilken stimulans presenteras, men också på vilken uppgift ämnet utför (ibland kallas effekter av äventyrlig uppmärksamhet). Instruera försökspersoner att utföra en diskriminering på ett specifikt inslag i en stimulans kan selektivt öka aktiviteten i sekundära (extraster) visuella områden som tros bearbeta information som är relevant för uppgiften. Till exempel svarar det mänskliga MT/MST-komplexet (MT till exempel, även känt som V5) starkare på rörelse än stationär stimuli och är också mer aktivt när försökspersoner instrueras att göra bedömningar om stimulanshastighet än när de instrueras att göra bedömningar om andra funktioner som färg eller form (Corbetta et al. 1990 (Corbetta m.fl.) , 1991 ) (se DISCUSSION för ytterligare hänvisningar). Dessa effekters specificitet innebär att de inte bara återspeglar förändringar i observatörens allmänna upphetsningsnivå. I stället tyder uppgiftsspecifikitet på ett nära samband mellan specifika uppgifter och specifika hjärnområden eller hjärnvägar. Vi betonar dock att de kortikala mekanismer som ligger till grund för uppgiftsspecifik, äventyrlig uppmärksamhet kan skilja sig från den underliggande rumsliga uppmärksamheten. Även primär visuell cortex (V1) kan påverkas av uppgiftskrav. V1 aktivitet kan moduleras genom att instruera försökspersoner att omväxlande "övervaka" och "passivt visa" en stimulans (Watanabe et al. 1998 a)............................................................................. Även om dessa och andra resultat bekräftar att tidiga visuella områden påverkas av observatörens beteendetillstånd, är de olika typerna av uppgiftsinstruktioner, stimuli och experimentella konstruktioner otillräckliga för att ge en tydlig och systematisk förståelse för hur och när uppgiftsprestanda kan modulera kortikal aktivitet i tidiga visuella områden. För att klargöra och kvantifiera sambanden mellan uppgiftsprestanda och aktivitet i visuell cortex, utförde vi en rad funktionella magnetisk resonanstomografi (fMRI) experiment med följande mål: 1) att replikera aktivitetsrelaterade moduleringar av V1 med uppgiftsinstruktioner som utövar en tydlig kontroll över personens beteendetillstånd (dvs. att använda en 2-interval forcedchoice-tröskel-nivå diskriminering uppgift, i motsats till att instruera försökspersonerna att bara delta); 2) att testa om uppgiftsprestanda minskar variabiliteten i svaren genom att kontrollera personens uppmärksamhetstillstånd; 3) att utvärdera konsekvensen i uppgiftsrelaterade moduleringar inom och mellan försökspersoner; 4) att replikera rörelsespecificiteten hos uppgiftsrelaterade moduleringar i MT på Malta; och 5) att testa för specificitet av uppgiftsrelaterad modulering i V1 och andra tidiga visuella områden. M E T H O D S Stimuli var antingen slumpmässiga punktfält eller radialgaller som flyttades med en genomsnittlig hastighet på antingen 8 eller 0°/s. För att minimera ögonrörelser fixerade försökspersonerna ett litet högkontrastfixeringsmärke (1°square, centrerat i displayen) som visades kontinuerligt under varje scanning. Dessutom flyttade gallren och prickarna radiellt inåt/utåt (mot eller bort) från fixeringsmärket och undvek en enda kraftfull optokinetisk stimulans. Dötter. Dot stimuli var ett fält av 75 vita prickar på en svart bakgrund placeras slumpmässigt inuti en cirkulär bländare som subtated 14° av visuell vinkel. Varje punkt formades som en tvådimensionell (2D) gaussian (med standardavvikelse 0.15° visuell vinkel). Punkterna flyttades radiellt inåt eller utåt från fixeringsmärket. VÄXTER. Radial sinusformade galler (koncentriska ringar) subtenderar den centrala 14° av visuell vinkel som förflyttas inåt eller utåt från fixeringsmärket. Den rumsliga frekvensen varierade slumpmässigt (0,4-0,6 cykler/djup). Temporal frekvens valdes, enligt den randomiserade rumsliga frekvensen, för att producera önskad hastighet. Försökspersonerna utförde en av fyra uppgifter (hastighetsdiskriminering, riktningsdiskriminering, kontrastdiskriminering eller passiv fixering) under varje block av varje fMRI-skanning. Alla fyra uppgifterna utfördes i
Exempelvis är området MT+ mer aktivt under en hastighetsdiskrimineringsuppgift medan området V1 visar ökad aktivering under en kontrastdiskrimineringsuppgift REF.
Task-Related Modulation of Visual Cortex
{'venue': 'Journal of Neurophysiology', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Psychology', 'Medicine']}