Jul 12, 2023
시선 고정과 시선 고정을 통해 드러난 얼굴 친숙도
Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20178(2022) 이 기사 인용 741 액세스 1 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 이벤트 관련 전위(ERP) 및 안구 운동 억제(OMI)
Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20178(2022) 이 기사 인용
741 액세스
1 인용
1 알트메트릭
측정항목 세부정보
시각적 과도 현상에 반응하는 이벤트 관련 전위(ERP)와 안구 운동 억제(OMI)는 자극 특성, 주의력 및 기대에 민감한 것으로 알려져 있습니다. 우리는 최근 OMI가 얼굴 친숙성에 민감하다는 사실을 발견했습니다. 자연 시력에서 시각 피질의 자극은 주로 단속운동에 의해 생성되며 최근 FRP(고정 관련 전위)가 ERP와 유사한 구성 요소를 공유한다고 제안되었습니다. 여기에서 우리는 무료 시청에서 FRP와 미세 단속 억제(OMI)가 얼굴 친숙성에 민감한지 여부를 조사했습니다. 관찰자들은 4초 동안 무작위로 제시된 7개의 익숙하지 않은 얼굴 이미지와 1개의 친숙한 얼굴 이미지로 구성된 슬라이드쇼를 신원당 여러 이미지와 함께 자유롭게 시청했습니다. 우리는 P1 크기에 대한 후두 고정 관련 N1과 관련 고정 유발 OMI를 측정했습니다. 우리는 7명의 익숙하지 않은 얼굴에 비해 익숙한 얼굴의 평균 N1-P1이 훨씬 더 작고 OMI가 더 짧다는 것을 발견했습니다. 더욱이, P1은 친숙한 얼굴에 대해서는 단속운동을 통해 억제되었지만 익숙하지 않은 얼굴에 대해서는 억제되지 않았습니다. 우리의 결과는 친숙함과 같은 자극 특성에 대한 후두부 FRP의 민감도를 강조하고 자연 시력의 연속적인 단속 운동에 대한 통합 과정에 대한 이해를 향상시킵니다.
물체 인식에 대한 전통적인 신경생리학적 연구는 일반적으로 깜박이는 자극으로 시각 시스템을 조사하여 자연 시력의 단속운동으로 유발된 과도 현상을 모방하고 이벤트 관련 전위(ERP)를 측정합니다. 최근에는 고정 관련 전위(FRP)가 자유로운 시야의 보다 자연스러운 환경에서 시력을 연구하는 데 사용되어 이 방법의 장점과 한계를 입증했습니다. 일반적으로 이러한 연구는 이벤트 관련 측정과 일치하는 결과를 보여줍니다. 그러나 이러한 연구 중 어느 것도 친숙함을 조사하지 않았습니다. 관찰자의 중앙 시야에 표시되는 일시적인 일시적인 시각적 과도 현상을 사용하는 기존 ERP와 달리 자연 설정에서는 주변 미리 보기에 따른 단속적 움직임을 통해 시간이 지남에 따라 장면이 스캔됩니다.
최근 자유 관찰 연구에서 축적된 증거에 따르면 FRP(고정 관련 전위)라고 불리는 단속운동 후 뇌의 반응은 ERP와 매우 유사한 전기생리학적 구성 요소를 나타냅니다. 예를 들어 단속운동 관련 후두엽 람다 반응은 클래식 VEP P12와 동일한 정보 처리를 반영합니다. 측면 측두엽 전극에서 얼굴 선택 활성을 조사한 최근 연구인 N1703은 자유로운 보기 조건에서 얼굴에 대해 유사한 증가된 부정성을 발견했습니다4,5. 시각적 검색6에서 표적 탐지에 의해 유도된 중심-두정엽 P300 및 자연 판독7,8에서 N400 프라이밍 효과와 같은 보다 고전적인 발견은 자유로운 보기 조건에서 복제되었습니다. 얼굴 친숙도를 연구하기 위해 EEG와 시선 추적 측정을 결합하면 습관화와 사전 지식의 영향을 받는 눈 움직임과 시간 경과에 따른 전기 생리학적 변화를 교차 조사할 수 있었습니다.
마이크로단속운동(MS)은 상구(SC)9,10의 신경 활동에 의해 생성되는 평균 크기가 0.5dva 미만인 소형 단속운동입니다. 이는 고정 중에 초당 1~2회 발생합니다. 단속운동뿐만 아니라 미세 단속운동도 자극 제시에 의해 일시적으로 억제되는 것으로 알려져 있습니다(Oculomotor-Inhibition, OMI)11,12,13,14,15,16. 자극 속성, 주의력 및 기대에 영향을 받는 이후의 방출 대기 시간이 있습니다. 높은 대비와 같은 자극 돌출성은 억제를 단축시키는 것으로 알려져 있지만, 장기간 억제는 이탈에 대한 반응으로 발견되었습니다. 대부분의 연구에서는 번쩍이는 자극을 사용했지만 최근 자극 돌출에 대한 반응으로 자유 시청에서 유사한 억제 패턴을 발견했습니다.
1 dva) landing time, as in our previous study19, in a range of − 0.2 s to 0.8 s relative to the fixation onset with some overlap between epochs. This was taken into consideration when computing the microsaccade Reaction Time (msRT). The msRT was calculated for each epoch relative to the fixation onset in a predefined time window, as the latency of the first microsaccade in that window. The first fixation per trial was always ignored to avoid the flash effect on the OMI. The microsaccade RTs (msRT) were averaged across the epochs of each condition within observers and then averaged across observers, with error bars computed across observers on demeaned (within observer) data, with a correction factor (multiplied by √(n/(n − 1))). This method for computing the error bars allows a better representation of within-participant effects (Cousineau & Morey’s method50; see also Bonneh et al.17. The inter-saccade interval, termed the fixation duration, was calculated as the time interval between the current fixation onset and the next fixation onset, including only MS-free fixations./p> 1 dva) landing time in a range of − 0.1 s to 0.3 s, relative to the fixation onset to minimize overlapping data between epochs. The first fixation per trial was always ignored to avoid the flash effect. Since our EEG system had only eight channels and is not equipped with EOG electrodes, ICA and deconvolution methods for correcting ocular artifacts were not used. Instead, overlapping data points between proximal saccades were excluded on both epochs triggered by those saccades, as well as epochs with blinks or microsaccades that occurred at less than 200 ms after fixation onset. We focused on the early components at occipital electrodes O1 and O2, which are less prone to be affected by ocular artifacts. We then computed the positive and negative peaks in a predefined time range. The P1 peak was measured using a 50–150 ms time range, and the N1 was measured in a 100–200 ms window with no baseline correction. Finally, we calculated the baseline-corrected peak-to-peak N1 relative to the P1 magnitude (N1-P1). Peak extraction was optimized by setting an individual time range for each observer at around their average peak latency, within the predefined time range, from all the conditions combined. This was done to avoid using a long time-range to overcome the latency differences across observers, which would increase the false peak discoveries. Extreme value artefacts were not allowed using a peak magnitude threshold exceeding ± 50 µVolts. To ensure that we used a similar number of epochs per participant, we used an estimation of an average of 3 saccades per second to include only the first 12 epochs per trial (trial duration = 4 s), in the final analysis./p> 0.08 dva) as triggers for FRP. The results are shown in Fig. 3a. A significantly smaller N1-P1 magnitude was found for the familiar identity, compared with each of the unfamiliar identities, p < 0.015 (F(7112) = 2.62, One-way ANOVA). This effect was much smaller than the effect induced by larger (> 1 dva) saccades (p < 0.0005 (F(7112) = 4.04, One-way ANOVA, see Fig. 3b). A multiple comparisons test yielded three out of seven significantly different groups from the familiar identity, with an illustration of the confidence intervals. To account for the individual contribution to the results, a detailed observer scatter plot with a different color for each participant and a dot for an unfamiliar identity N1-P1 magnitude, compared with the familiar one, indicated that most of the dots are above the diagonal, signifying a larger magnitude for the unfamiliar one (see Fig. 3c)./p> 0.08 dva in (f) and > 1 dva in (g)), for each of the 8 identities, averaged across observers using a 200–600 ms duration range and MS-free fixations only in (g). Like msRT, the fixation duration is shorter for the familiar, but the results were insignificant. (h) The same as in (e) but for fixation duration. The results show a nonsignificant relation (R = 0.17, p = 0.078)./p> 8 dva. The msRT/fixation-duration and the N1-P1, grouped by unfamiliar identity and each of the observers, show a positive correlation (R = 0.31, p = 0.001, and R = 0.17, p = 0.078, Pearson’s correlation)./p> 1 dva) did not differ between familiar and unfamiliar identities when averaged across observers (Fig. 6a), or when plotted for each observer in a scatter plot (Fig. 6b). A significant positive relation (r2 = 0.41, Pearson correlation) of the P1 magnitude and the saccade size (p = 0.0016, LMM) is plotted in Fig. 6c, which is consistent with previous studies. Figure 6d shows that the N1-P1 magnitude was also positively correlated with saccade size (r2 = 0.36, Pearson correlation; p = 0.012, LMM), because it was calculated relative to the P1 magnitude (peak-to-peak). Finally, the corrective microsaccade latencies show a negative correlation with saccade size (r2 = 0.85, Pearson correlation; p = 0.00001, LMM); thus, larger saccades induced faster microsaccade reaction times due to the lower peripheral preview acuity (see Fig. 6e)./p> 1 dva as triggers for fixation-related responses is indeed important and whether the threshold we use is critical for generating the familiarity effect. We first noted that the main theme in the current study as well as in our previous study19 is that each saccade generates a transient stimulus to the visual system, such as the flashed stimuli in the ERP and OMI studies. Microsaccades also generate a transient visual stimulation, but their magnitude is smaller (see Fig. 6d,e, assuming that the occipital FRP magnitude will become smaller below 1 dva, not shown). The use of a 1 dva threshold in the current study was initially derived from a popular definition of microsaccades (e.g.81,82,83) corresponding to the size of the foveola, although other studies use smaller thresholds, e.g. 0.5 dva84,85. Overall, when considering all saccades as fixation-inducing, the FRP familiarity effect was still significant but degraded (compare Fig. 3a,b), whereas the OMI effect became insignificant (Fig. 5f,g). See FRP & OMI familiarity effect pars in Results./p>
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