Jul 12, 2023
凝視眼球運動と注視によって明らかにされる顔の親近性
Scientific Reports volume 12、記事番号: 20178 (2022) この記事を引用 741 アクセス 1 引用 1 Altmetric Metrics の詳細 イベント関連電位 (ERP) と眼球運動抑制 (OMI)
Scientific Reports volume 12、記事番号: 20178 (2022) この記事を引用
741 アクセス
1 引用
1 オルトメトリック
メトリクスの詳細
視覚過渡現象に応答する事象関連電位 (ERP) と眼球運動抑制 (OMI) は、刺激特性、注意、期待に敏感であることが知られています。 私たちは最近、OMI が顔の親密度にも敏感であることを発見しました。 自然視覚では、視覚野の刺激は主にサッカードによって生成され、固視関連電位 (FRP) が ERP と同様の成分を共有していることが最近示唆されています。 ここでは、自由視聴におけるFRPとマイクロサッカード阻害（OMI）が顔の親密度に敏感であるかどうかを調査しました。 観察者は、身元ごとに複数の画像が含まれる、見慣れない顔画像 7 枚とよく知っている顔画像 1 枚のスライドショーを 4 秒間ランダムに提示され、自由に視聴しました。 我々は、P1 の大きさに対する後頭骨の固定に関連する N1、および関連する固定によって引き起こされる OMI を測定しました。 見慣れない顔の場合、7 つの見慣れない顔のいずれと比較しても、平均 N1-P1 が大幅に小さく、OMI が短いことがわかりました。 さらに、P1 は、見慣れた顔ではサッカード全体で抑制されましたが、見慣れない顔では抑制されませんでした。 私たちの結果は、顔の親近性などの刺激特性に対する後頭FRPの感受性を強調し、自然視覚における連続するサッカードにわたる統合プロセスの理解を前進させます。
物体知覚に関する従来の神経生理学的研究は通常、自然視覚のサッカード誘発過渡現象を模倣するためにフラッシュ刺激で視覚系を調査し、事象関連電位（ERP）を測定します。 最近では、固視関連電位 (FRP) を使用して、より自然な環境で自由に観察できる環境で視覚を研究しており、この方法の利点と限界が実証されています 1。 一般に、これらの研究は、イベント関連の測定結果と一致する結果を示しています。 しかし、これらの研究のどれも、顔の親近感を調査したものではありません。 観察者の中心視野に提示される一時的に点滅する視覚トランジェントを使用する従来の ERP とは異なり、自然環境では、周辺プレビューに続いてサッケードを介してシーンが時間をかけてスキャンされます。
最近の無料視聴研究からの証拠の蓄積は、固視関連電位 (FRP) と呼ばれるサッカード後の脳の反応が、ERP と非常によく似た電気生理学的要素を示すことを示唆しています。 たとえば、サッカード関連の後頭ラムダ反応は、古典的な VEP P12 と同じ情報処理を反映しています。 外側側頭後頭電極における顔選択活性を調べた最近の研究では、N1703 は、自由観察条件下で顔に対する同様の否定性の増加を発見しました 4,5。 より古典的な所見は、視覚検索における標的検出によって誘発される中心頭頂部 P300 や自然な読み取りにおける N400 プライミング効果 7、8 など、自由観察条件で再現されました。 EEGと視線追跡測定を組み合わせて顔の親密度を調査することで、慣れや事前知識の影響を受ける時間の経過に伴う目の動きと電気生理学的変化を横断的に調べることができました。
マイクロサッカード (MS) は、上丘 (SC) の神経活動によって生成される、平均サイズ < 0.5 dva の小型サッカードです 9,10。 これらは固視中に 1 秒あたり 1 つまたは 2 つの割合で発生します。 サッカードと同様に微小サッカードも、刺激の提示によって一時的に抑制されることが知られています (眼球運動抑制、OMI) 11,12,13,14,15,16。刺激の特性、注意、期待によって影響を受ける解放潜時が遅くなります。 高コントラストなどの刺激の顕著性は抑制を短縮することが知られていますが 17、逸脱物に反応すると抑制の延長が見出されています 18。 ほとんどの研究ではフラッシュ刺激が使用されていましたが、我々は最近、自由視聴でも刺激の顕著性に反応した同様の抑制パターンを発見しました19。
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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