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文献笔记5: Selective and divided attention during visual discriminations of shape, color, and speed: functional anatomy by positron emission tomography.

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这周读的是一篇1991年发表在Journal of neuroscience上的文章。和上周的文章类似,这篇文章的“初步結果”也被发表在顶级期刊。不过這次是Science (Corbetta et al., 1990)。

相比于其他早期PET文章,这篇文章的行为结果相对复杂一些。实验设计采用两个相继呈现的视觉刺激。在选择性注意条件,被试被告知刺激的某一属性会发生变化,比如颜色,形状或速度。被试要报告先后呈现的两个刺激在这一属性上是否发生了变化。在这一条件下,被试将注意集中在一个特定的属性上,而可以忽略其他属性。在分散注意条件,被试要报告两个刺激是否在任意维度发生了变化。在这一条件下,被试无法将注意集中在一个特定属性,而职能分散到各种属性上。行为结果发现,被试在注意一个属性时 (选择性注意条件)对其变化的检测敏感度 (d')高于被试没有特别注意一个特定属性时的敏感度 (分散注意条件)。



有9名被试参与了PET实验。实验的主要实验条件是分散性注意条件和选择性注意条件。其中选择性注意条件进一步区分了注意速度、颜色和形状属性变化的三个条件。



PET实验主要结果:
在初级纹状视皮层,注意特定属性的选择注意条件的激活要低于分散性注意条件。
在外纹状视皮层,选择性注意一个特定的属性会分别激活特定的区域。比如注意速度变化会更激活下顶叶,注意形状变化会激活梭状回和海马旁回。
在视觉区之外,有一些脑区在注意不同属性时都会被激活,比如基底神经节,前运动皮层,脑岛等。

这些结果说明,加工特定属性的是皮层区域的活动会被注意增强。而在视皮层之外,很多区域也会参与到注意调控。这些区域远远超出了之前注意模型所关注的丘脑和顶叶皮层。

Corbetta M, Miezin F, Dobmeyer S, et al. (1990) Attentional modulation of neural processing of shape, color, and velocity in humans. Science (80- ) 248:1556–1559.

Corbetta M, Miezin FM, Dobmeyer S, et al. (1991) Selective and divided attention during visual discriminations of shape,…

文献笔记4: A direct demonstration of functional specialization in human visual cortex

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脑成像文献笔记由于各种原因停了好久。但觉得还是应该静下心来读一些文献。希望以后可以以一周一篇的速度读下去。

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这周读的文章还是一篇早期的PET研究。研究来自于脑成像研究的另一个发源地,英国的伦敦大学学院UCL。Friston曾在一个报告中回忆脑成像的“黄金时期”:那个时候用一个星期收数据,一个星期分析数据,一个星期写文章,然后文章就可以发到Nature。我猜想这篇文章就是发表在那个好时候。

这篇文章 "A direct demonstration of functional specialization in human visual cortex",研究的内容是人类视皮层的功能特异化。脑功能特异化早在Broca和Wernicke之后就逐渐被人们所接受。对于视皮层,使用猴子做的电生理研究也发现了专门加工颜色和运动信息的V4和V5区域。但在当时,一些人类脑损伤的研究似乎支持相反的观点——视皮层没有特异的加工区域。因此这篇文章使用PET,第一次在正常人类上演示出了功能分离。

使用脑成像验证功能分离,需要设计两个实验任务A和B,并找到激活区域甲和乙:区域甲只在任务A激活,但不在任务B激活;区域乙只在任务B激活,但不在任务A激活。Zeki早先在猴子的电生理研究中定义了V4和V5区。这个研究直接把猴子实验的刺激任务搬到人类实验上。

文章包含两个实验。实验一是颜色知觉实验。扫描了6个被试。三个实验条件分别是:闭眼、看彩色刺激图片和看等亮度的灰色刺激图片。实验二是运动知觉实验。扫描了3个被试。三个实验条件分别是:闭眼、看运动刺激和看静止刺激。有意思的是,这两个实验被作为“初步结果“都被分别发表过。其中定义人类颜色加工中枢V4的文章还被发表在Nature上 (Lueck et al., 1989)。



PET数据分析统计参数图 (statistical parametric mapping, SPM)的分析框架。统计方法上这一脉渐渐成为正统,并推广到后来的fMRI数据分析上。文章主要的结果就是,相比于看灰色图片,看彩色图片会激活人脑的V4区 (上图);而相比于看静止刺激,看运动刺激会激活人脑的V5区 (下图)。结果显示出漂亮的功能分离。



不过最有意思的一个数据分析是所谓"Seed analysis of covariance struc…

文献笔记3: Positron emission tomographic studies of the cortical anatomy of single-word processing.

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虽然之前读了第一篇BOLD fMRI文章,但搜索文献觉得还是应该多读几篇早期的PET文献。所以这周读了Petersen 1988年发表在Nature的使用PET研究语言加工的文章。这篇文章的实验设计相比于同时期的其它文章要复杂很多。据我所知是唯一一篇以Article发表在Nature上的fMRI/PET文章。

文章使用了视觉和听觉两种刺激呈现方式进行实验.。每个刺激模态各有4个实验条件。这样,一共有8个实验条件。每个模态的4个条件分别是1) 被动看注视点、2) 被动看词、3) 说出所看到的词以及4) 说出与所看到名词相应的动词。这4个条件前后两两比较,就可以得到3个心理过程:
1) 被动看/听词 - 被动看注视点:对单词的视觉/听觉加工;
2) 说出所看/听到的词 - 被动看/听词:语言生成;
3) 说出所看/听到名词相应的动词 - 说出所看/听到的词:语义加工。

主要实验结果都总结在下图里。对视觉和听觉单词的加工,分别激活了视觉皮层和听觉皮层。而语言生成则不受刺激呈现模态影响,激活了相似的左右两侧感觉运动皮层。语义联系加工也不受刺激呈现模态影响,激活的区域是类似的左侧额叶下回,即布洛卡区。



这些结果很清晰,而且很干净。视觉和听觉单词的简单感觉加工分别激活了视觉和听觉皮层,但并没有激活一个共有的区域。这一区域就是传说中的威尔尼克区。通常的语言加工模型认为不论是视觉和听觉的语言信息都会编码成语音信息再进行加工。而负责这一功能的脑区正是威尔尼克区。所以,这篇文章里说这些结果挑战了传统的根据神经心理学证据提出的序列加工模型;而相反支持了平行加工理论,即视觉和听觉的语言信息先平行独立被加工,再送到布洛卡区进行语义加工。作者用一张图描述了这个理论模型。



这篇文章从当时的背景看设计得足够复杂,结果也很明确且干净。所以也难怪可以以Article形式发表在Nature。可是从研究逻辑上讲用脑成像数据去反驳神经心理学证据是十分困难的。文章最挑战理论的结果是没有发现威尔尼克区的激活。现在人们都知道从脑成像研究中得到支持虚无假设的证据的困难性。无法得到正性激活结果的可能性非常多,比如设计不合理、统计检验力不够等。但这是要经历很长时间才被研究者们慢慢意识到的。

Petersen SE, Fox PT, Posner MI, Mintun M, Raichle ME (1988). Pos…