Behavioral and neural investigation on the effect of spatial attention on surround suppression
Uzamsal dikkatin çevresel baskılamaya etkisinin davranışsal ve nöral incelenmesi
- Tez No: 830810
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN BOYACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Psikoloji, Psychology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 188
Özet
Bir görsel uyaran, onu çevreleyen diğer uyaranlarla birlikte sunulduğunda, davranışsal duyarlılık ve nöral tepkiler, aynı uyaranın tek başına sunulduğu duruma kıyasla değişebilir ve sıklıkla azalabilir. Bu genellikle merkez-çevre etkileşimi veya çevresel baskılama olarak adlandırılır ve biyolojik görüşteki en temel mekanizmalardan biridir. Hareket algısında merkez-çevre etkileşiminin uyaranın boyutundan ve kontrastından etkilendiği iyi bilinmektedir. Sürüklenen bir ızgaranın boyutu arttıkça, ızgara yüksek kontrasta sahipse ana kortikal hareket işleme alanlarından biri olan medial temporal kompleksteki (MT+) nöral aktivitenin yanı sıra hareket yönü ayırma performansı da azalır ({\em çevresel baskılama}). Öte yandan, boyut belirli sınırlar dahilinde arttığında, ızgara düşük kontrasta sahipse MT+'da hem ayrım performansı hem de nöral aktivite artabilir ({\em çevresel kolaylaştırma}). Buna ek olarak, uzamsal dikkatin hem insanlarda hem de insan olmayan hayvanlarda çevresel baskılamayı statik uyaranlarla modüle ettiği bilinmektedir. Ancak daha önce yapılan hiçbir çalışma, dikkatin uzamsal kapsamının insan hareket algısında çevresel baskılama üzerindeki etkisini doğrudan ve sistematik olarak incelememiştir. Bu tezde sunulan çalışmalar, görsel hareket işlemede uzamsal dikkatin kapsamının merkez-çevre etkileşimi üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Deneylerimizde, katılımcılara bir 'merkez' ve bir 'çevreleyen' sürüklenen ızgaranın sunulduğu iki dikkat koşulu ve yeni bir uyaran tasarımı kullandık. 'Dar dikkat' koşulu olarak adlandırdığımız dikkat koşullarından birinde katılımcılar, dikkatlerini uyaranın orta kısmına sınırlayan bir görev gerçekleştirdiler. 'Geniş dikkat' koşulu olarak adlandırdığımız diğer dikkat koşulunda katılımcılar, dikkatlerini hem merkezdeki hem de çevredeki ızgaralara genişletmelerini gerektiren görevler gerçekleştirdiler. Bu deneysel paradigmayı kullanarak, hareket yönü ayrım eşiklerini davranışsal yötemler kullanarak ve kortikal aktiviteyi (işlevsel magnetik rezonans görüntüleme (iMRG) ile ölçtük. Davranışsal olarak, geniş dikkat koşullarında ayrım eşiklerinin yükseldiğini, yani daha güçlü bir çevresel baskılama gözlemlendiğini bulduk. MT+'nın insan homologunda (hMT+), dikkatin uzamsal kapsamını arttırmanın kortikal tepkilerin azalmasına, yani daha güçlü nöral baskılamaya yol açtığını bulduk. Ancak, birincil görsel korteksteki (V1) aktivite için bu durum söz konusu değildir. Son olarak, mekansal dikkat ve yanıt normalizasyonunu birleştiren basit bir hesaplamalı modelin, hMT+ ve V1'deki yanıt örüntülerini başarılı bir şekilde tahmin edebildiğini gösterdik. Ayrıca model, kortikal tepkiler ile davranışsal eşikler arasında bir bağlantı sağlayabilmektedir. Genel olarak bulgularımız ve analizlerimiz, davranışsal etkinin hMT+ aktivitesiyle başarılı bir şekilde tahmin edilebildiğini göstermiştir. Bu sonuçlar, mekansal dikkatin çevresel baskılama üzerindeki kritik rolünü, yani hareket algısındaki çevresel baskılamanın daha geniş bir dikkat alanıyla daha güçlü hale geldiğini ve etkiyi destekleyen olası kortikal mekanizmaları ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
When a visual stimulus is presented together with other stimuli surrounding it, behavioral sensitivity and neural responses may change, often reduce, compared to when the same stimulus is presented alone. This is commonly referred to as center-surround interaction or surround suppression, and it is one of the most fundamental mechanisms in biological vision. It is well documented that in motion perception, center-surround interaction is affected by the size and contrast of the stimulus. As the size of a drifting grating increases, motion direction discrimination performance, as well as neural activity in one of the main cortical motion processing areas, medial temporal complex (MT+), decreases if the grating has high contrast ({\em surround suppression}). Whereas, when the size increases within certain limits, both the discrimination performance and the neural activity in MT+ may increase if the grating has low contrast ({\em surround facilitation}). On the other hand, spatial attention is known to modulate surround suppression both in humans and non-human animals with static stimuli. No previous study, however, has directly and systematically investigated the effect of the spatial extent of attention on surround suppression in human motion perception. The studies presented in this dissertation aim to investigate the effect of the extent of spatial attention on center-surround interaction in visual motion processing. In our experiments, we used two attention conditions and a novel stimulus design, where a `center' and a `surround' drifting grating were presented to the participants. Under one of the attention conditions, which we call the `narrow-attention' condition, participants performed a task that limited their attention to the central part of the stimulus. Under the other attention condition, which we call the `wide-attention' condition, participants performed tasks that required them to extend their attention to both the center and surround gratings. Using this experimental paradigm, we measured motion direction discrimination thresholds behaviorally and cortical activity with fMRI. Behaviorally, we found increased thresholds, that is, stronger surround suppression, under the wide attention condition. In the human homolog of MT+ (hMT+), we found that increasing the spatial extent of attention leads to reduced cortical responses, that is, to stronger neural suppression. This was not the case for the activity in the primary visual cortex (V1). Finally, we show that a parsimonious computational model that incorporates spatial attention and response normalization can successfully predict the response patterns in hMT+ and V1. Furthermore, the model could provide a link between cortical responses and behavioral thresholds. Overall, our findings and analyses showed that the behavioral effect can be successfully predicted by hMT+ activity. These results reveal the critical role of spatial attention on surround suppression, namely that surround suppression in motion perception becomes stronger with a wider attention field, and reveal possible cortical mechanisms underpinning the effect.
Benzer Tezler
- Subjective intensity and pleasantness in taste
Tatta öznel yoğunluk ve hoşluk' konulu
MARİA GERALDİNE VELDHUİZEN
- Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu olan erişkinlerde beynin dinlenim durumu içsel bağlantı ağlarının eş zamanlı EEG-fMRI ile araştırılması
Investigation of the resting-state intrinsic connectivity networks of the brain in adults with attention deficite hyperactivity disorder by using simultaneous EEG-fMRI during resting state measurements
DÖNÜŞ SEVİNÇ ÖZBEK
- Genç erişkinlerde sol posterior parietal kortekse uygulanan tDCS'in, görsel-uzamsal dikkat ve görsel ikiye bölmeye etkisinin EEG osilasyonlarıyla incelenmesi
Investigation of the effect of tDCS applied to the left posterior parietal cortex in young adults on visual-spatial attention and visual bisection with EEG oscillations
HALİME AVUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Nörolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiBilişsel Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MİRAY BUDAK
- Yaşlı sıçanlarda yüksek polifenollü zeytinyağının beyin dokusunda nörojeneze etkisinin moleküler ve davranışsal olarak incelenmesi
The effects of olive oil with high polyphenol content on neurogenesis and investigation of the effects on molecular mechanism and behaviour in brain tisue of old rats
ÖZGÜN KIMIZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaDokuz Eylül ÜniversitesiSinir Bilimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE SEMRA KOÇTÜRK
- Investigating motion detection of aging zebrafish with optomotor response
Yaşlanan zebra balığında hareket tespitinin optomotor yanıt ile incelenmesi
AYŞENUR KARADUMAN ÜTKÜR
Doktora
İngilizce
2021
Nörolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI HULUSİ KAFALIGÖNÜL