Effect of attention on neural tuning

Abstract

Tarkkaavaisuuden avulla valikoimme kulloisellakin hetkellä tärkeimmät ärsykkeet. Tässä kokeessa tutkittiin tarkkaavaisuuden vaikutuksia ihmisen kuuloaivokuorella käyttäen sekä elektroenkefalografiaa (EEG) että magnetoenkefalografiaa (MEG) tutkimusmenetelminä. Tutkimusoletuksenamme oli, että tarkkaavaisuus terävöittää hermosolujen reaktioiden viritystä ärsykkeen tarkkailtavien piirteiden osalta.

Työn yhteydessä tehtiin psykofyysinen koe käyttäen ääniärsykkeitä ja mitaten samalla joko EEG:tä tai MEG:tä. Kokeessa esitettiin 1000 Hz siniääniä jatkuvan kohinapeiton kanssa. Kohina luotiin kaistanestosuodattamalla valkoista kohinaa vaihtelevilla suotimen leveyksillä (+-500...0) 1000 Hz ympäriltä. Suodatettu kaista pidettiin vakiona kunkin herätepotentiaalin ja herätekentän nauhoituksen ajan. Kokeessa oli kolme tilannetta: kaksi tarkkaavaisuutta vaativaa tehtävää, jossa koehenkilön piti kiinnittää huomiota joko äänen korkeuseroon tai äänen keston eroon, sekä yksi passiivinen tilanne, jossa koehenkilö katsoi hiljaista animaatiofilmiä siten, että kokeessa käytetyt äänet kuuluivat taustalla.

Kokeen tulokset osoittivat, että tarkkaavaisuus muuttaa hermosolujen vasteiden suuruutta. Ääniärsykkeen herätepotentiaalin komponentit (P50, Nl00 ja P200) muuttuivat siten, että erityisesti N 100:n amplitudi oli suurempi tarkkaavaisuutta vaativissa tilanteissa kuin passiivisessa tilanteessa. Tämä tapahtui kuitenkin vain muutamilla kapeimmilla kaistanestosuotimen leveyksillä. Tämä viittaisi siihen, että vaikutus ei ole ainoastaan hermosolujen aktivaatiota ja herätepotentiaalin komponenttien amplitudeja kautta linjan lisäävä, vaan että tarkkaavaisuustilanteessa N100-komponentin synnyttäneet hermosolut ovat myös tarkemmin virittyneet tarkkaillun äänen taajuudelle.

Tuloksia voi hyödyntää esimerkiksi tarkkaavaisuushäiriöiden, kuten Alzheimerin taudin, skitsofrenian tai ADHD-oireyhtymän kliinisissä tutkimuksissa tai taudinmäärityksessä. Suuntaa-antavia tuloksia tarkkaavaisuushäiriön suuruudesta voidaan saada siten, että käytetään sopivia ääniärsykkeitä, ja ärsykkeisiin liittyviä hermosolujen vasteita verrataan terveiltä ihmisiltä saatuihin vasteisiin.