Οπτική Προσοχή Είδη Προσοχής • Εγρήγορση (arousal) • Επιλεκτική Προσοχή – επόμενα slides Πώς «προσέχει» ο εγκέφαλος? Πώς «προσέχει» ο εγκέφαλος? Επιλεκτική Οπτική Προσοχή Η ικανότητα να εποπτεύουμε/παρακολουθούμε ένα συγκεκριμένο αντικείμενο ή μια συγκεκριμένη περιοχή στο οπτικό μας πεδίο ενώ παράλληλα αγνοούμε ερεθίσματα που δρουν διασπαστικά. Διαταραχές της προσοχής εμφανίζονται σε πολλές νοητικές διαταραχές Νόσος Parkinson ADHD (σύνδρομο ελλειματικής προσοχής και Νόσος Alzheimer υπερκινητικότητας) Φυσιολογική Γήρανση Σχιζοφρένεια Διπολική διαταραχή/Μανία Κατάθλιψη Δύο φαινόμενα ορίζουν το πρόβλημα της προσοχής: Δυνατότητα επεξεργασίας περιορισμένου αριθμού ερεθισμάτων και επιλεκτικότητα Το φαινόμενο του cocktail party Δύο φαινόμενα ορίζουν το πρόβλημα της προσοχής: Δυνατότητα επεξεργασίας περιορισμένου αριθμού ερεθισμάτων (a vs b) και επιλεκτικότητα (a vs c) ικανότητα να «φιλτράρουμε» άχρηστη πληροφορία Αναφέρετε τα κόκκινα γράμματα c b a N P X N D N P C C C E X E D Είδη Επιλεκτικής Προσοχής Bottom – up (εξωγενής αυτόματη ) Top – down (ενδογενής εθελούσια) H ψευδαίσθηση ότι βλέπουμε Επίδραση της Προσοχής στη Συμπεριφορά Αυξημένη διακριτική ικανότητα και ευαισθησία στην αντίληψη π.χ. μεταβολών Ταχύτερη επεξεργασία ερεθισμάτων και μειωμένοι χρόνοι αντίδρασης Μειωμένες παρεμβολές από διασπαστικά ερεθίσματα. Επίδραση της Προσοχής στη Συμπεριφορά Αυξημένη διακριτική ικανότητα Επίδραση της Προσοχής στη Συμπεριφορά Αυξημένη διακριτική ικανότητα/ευαισθησία Επίδραση της Προσοχής στη Συμπεριφορά Μειωμένος χρόνος αντίδρασης Η νευρωνική βάση της προσοχής Ο ρόλος της προσοχής στο κοιλιακό οπτικό μονοπάτι αναγνώρισης αντικειμένων Το κοιλιακό μονοπάτι για την αναγνώριση αντικειμένων V2 V4 V1 TEO TE TE TEO V1 V2 V1 V4 TEO TE V2 V4 TE V2 V1 V4 TEO TE Οπτικό ερέθισμα απουσία προσοχής Οπτικό ερέθισμα παρουσία προσοχής Προσοχή χωρίς οπτικό ερέθισμα Ενεργοποίηση Οπτικών Περιοχών V2V4 R L 9 2 Z score Χωρική επιλεκτικότητα – Προσοχή σε σημεία του χώρου • fMRI Προσοχή στο χώρο Η επίδραση της προσοχής στην εγκεφαλική δραστηριότητα εμφανίζει τοπογραφική οργάνωση και αμφιβληστροειδοτοπία. Reminder: Visual field representation in V1 Πως αυξάνει η προσοχή την αποτελεσματικότητα ενός ερεθίσματος? Fixation Point Μεταβαλλόμενη Ένταση (contrast) Η Προσοχή αυξάνει το αντιλαμβανόμενο contrast/ένταση (Νευρωνική ευαισθησία) 40 ** p<0.001 ** p<0.05 ** ** N=39 ** attend spikes/sec 30 * 20 ignore 10 0 0% * Επίδραση της προσοχής στη νευρωνική δραστηριότητα στην V4 παρουσία περισσότερων του ενός ερεθίσματος Επίδραση της προσοχής στη νευρωνική δραστηριότητα στην V4 παρουσία περισσότερων του ενός ερεθίσματος Fix. Fix. Fix. Fix. RF Απόκριση Ανταμοιβή Target Potential target & distracter Potential target & distracter Target & distracter Fixation RF Good Stimulus Good Stimulus 80 Spikes per second Spikes per second Poor Stimulus 60 40 20 Poor Stim. 0 0 100 ms 200 300 Fixation RF Good Stimulus Pair Good Stimulus 80 Spikes per second Spikes per second Poor Stimulus 60 40 Pair 20 Poor Stim. 0 0 100 ms 200 300 Fixation RF Good Stimulus Attend Poor Good Stimulus 80 Spikes per second Spikes per second Poor Stimulus 60 40 Pair Attend Poor 20 Poor Stim. 0 0 100 ms 200 300 Fixation RF Good Stimulus Attend Good Good Stimulus 80 Spikes per second Spikes per second Poor Stimulus 60 Attend Good 40 Pair 20 Poor Stim. 0 0 100 ms 200 300 Απουσία Προσοχής Fix. “Μέσος Όρος” Ζεύγος Παρουσία Προσοχής (συρρίκνωση του υποδεκτικου πεδίου?) “Κόκκινο” “Κίτρινο” Ζεύγος Ζεύγος TE V2 V1 V4 TEO TE Μοντέλο κατευθυνόμενου ανταγωνισμού – Biased competition model (Desimone and Duncan 1995) 1. Τα οπτικά ερεθίσματα ανταγωνίζονται για την TE αναπαράστασή τους στον οπτικό TEO φλοιό. V4 2. Ο ανταγωνισμός είναι μέγιστος σε V1 V2 τοπικό επίπεδο (εντός του υποδεκτικού πεδίου). 3. Ο ανταγωνισμός κατευθύνεται εις όφελος του πιο σχετικού για τη συμπεριφορά ερεθίσματος μέσω της προσοχής. 4. Η προσοχή κατευθύνεται σε αντικείμενα με βάση τη θέση ή τα Βρεγματο-μετωπιαίο σύστημα χαρακτηριστικά τους ελέγχου (προσοχής, μνήμης) με 5. Πηγές των εκ των άνω αναπαραστάσεις ανιτκειμένων, κατευθυντήριων σημάτων: χαρακτηριστικών, θέσεων κ.ο.κ. V2 V4 V1 TE + Earlier Vision ‐ ‐ + + “Bias” signal V2 V4 V1 TE + Earlier Vision ‐ ‐ + + “Bias” signal Fixation RF Good Stimulus Attend Good Good Stimulus 80 Spikes per second Spikes per second Poor Stimulus 60 Attend Good 40 Pair Attend Poor 20 Poor Stim. 0 0 100 ms 200 300 Η προσοχή μπορεί να κατευθυνθεί σε αντικείμενα (όχι μόνο σε θέσεις στο χώρο) και αυξάνει επιλεκτικά τη δραστηριότητα των περιοχών/κυττάρων που κωδικοποιούν τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά O’Craven et al, (Kanwisher) Nature,1999 Η νευρωνική βάση της οπτικής προσοχής Το βρεγματο-μετωπιαίο σύστημα ελέγχου Βρεγματο-Μετωπιαίο ∆ίκτυο: Προσοχή και Εκτελεστικός έλεγχος Εκ των άνω Σήματα (top-down) Αναπαράσταση πολλαπλών ερεθισμάτων σε περιοχές του κοιλιακού μονοπατιού Έξοδος προς Μνήμη, Κινητικά συστήματα Εκ των κάτω Σήματα (bottom-up) Επίδραση αισθητικών ερεθισμάτων Βρεγματικός φλοιός V2 Προμετωπιαίος φλοιός V4 V1 TEO TE Μονόπλευρη Οπτική Αμέλεια Βλάβες στο δεξί κάτω βρεγματικό φλοιό (βρεγματο-κροταφική ένωση) Μονόπλευρη Οπτική Αμέλεια Απαντάται συχνότερα μετά από εκτεταμένη βλάβη στο δεξί βρεγματικό λοβό συχνά ως συνέπεια εγκεφαλικού στο δεξί ημισφαίριο και με αποτέλεσμα αγνωσία στον αριστερό ημιπεδίο Οι ασθενείς αγνοούν τα πάντα στο πεδίο αντίπλευρα στη βλάβη • Οχι τύφλωση: οι ασθενείς μπορούν να αναγνωρίσουν και να κατονομάσουν αντικείμενα • Οι ασθενείς απλά αδυνατούν να προσέξουν/επιλέξουν τα οπτικά ερεθίσματα που βρίσκονται αντίπλευρα στη βλάβη • Μπορεί να πιστεψουν ότι το αριστερό μέρος του σώματός τους ανήκει σε κάποιον άλλον Αντιγράψτε ενα λουλούδι Αντιγράψτε ενα κύβο Σβήστε όλες τις γραμμές Ο ασθενής αγνοεί και δεν αντιγράφει το αριστερό μέρος της εικόνας Ακόμα και όταν τους ζητηθεί να ζωγραφίσουν το αντικείμενο από μνήμης με τα μάτια κλειστά ζωγραφίζουν μόνο τη δεξιά μεριά Γράψτε καθ’ υπαγόρευση Γιατί σχετίζεται με βλάβες στο δεξί ημισφαίριο κυρίως? Άλλες περιοχές που σχετίζονται με μονόπλευρη οπτική αμέλεια Μετωπιαίος Λοβός (πρόσθια οφθαλμικά πεδία FEF frontal eye field) Φλοιός της έλικας του προσαγωγίου: cingulate cortex A saliency map N P Bichot et al. Science 2005;308:529-534 Published by AAAS Salience maps integrate information about a wide variety of behavioral cues relevant for directing attention, whether these cues are from the visual, cognitive, motor, or motivational domains. Although the output of these maps has an invariant meaning‐ a selected location ‐this output is constructed from a wide variety of sources of information that are relevant to a current behavior Attention: It takes a Brain V2 Βρεγματικός φλοιός Προμετωπιαίος φλοιός V4 V1 TEO TE