案例研究:视觉工作记忆中物体排练中的眼动追踪微球菌

人脑如何在工作记忆中排练和维持信息是认知神经科学中的一个基本问题。工作记忆,即我们暂时保存和操纵信息的能力,对于从记住电话号码到遵循复杂指令的日常任务至关重要。虽然控制眼球运动的大脑动眼神经系统已知参与空间注意力和空间信息的排练,但当视觉对象的位置没有明确相关性时,它在排练视觉对象中的作用尚不清楚。Eelke de Vries和Freek van Ede(2024)的研究论文“Microsaccades在视觉工作记忆中跟踪基于位置的对象排练”通过研究动眼神经系统是否有助于通过相关位置排练视觉对象,即使这些位置是任务的附带位置,来解决这个有趣的问题。
眼动追踪与工作记忆研究
这项研究强调了眼动追踪,特别是对微眼动的分析,在揭示工作记忆的微妙机制方面的至关重要性。微球菌是一种微小的、不自主的眼球运动,即使我们试图保持视线稳定,也会发生这种运动。传统上,眼动追踪被用来研究显性注意力——一个人在看什么。然而,de Vries和van Ede展示了微视如何作为“眼球运动系统的直接时间分辨输出”,为不可直接观察的隐蔽认知过程提供了一个独特的窗口。
在他们的实验中,参与者被要求记住视觉对象的方向和颜色,而不是它们的位置。通过改变这些物体在编码时的空间配置(水平、对角线或垂直),研究人员可以观察到记忆延迟期内的微加速度是否沿着记忆内容的轴偏移。这种创新的方法使他们能够追踪记忆排练中偶然使用的地点。
微球菌检测和定量需要具有快速采样率和极高精度的眼动仪。作者使用了桌面安装的SR ResearchEyeLink 1000 Plus眼动仪,采样频率为1000 Hz。
眼动追踪和微球菌揭示了工作记忆的机制
实验1揭示,在工作记忆延迟的几秒钟内,微加速度继续沿着记忆内容的轴偏置。这表明动眼神经系统积极参与了视觉对象的排练,即使任务没有明确要求它们的位置。
为了进一步证实这一发现,实验2引入了控制条件,参与者要么被动地观察相同的物体,要么在没有后续工作记忆要求的情况下做出感知判断。结果表明,定向微加速度偏差是特定于记忆需求的,排除了这种偏差仅仅是被动或专注编码的挥之不去的影响的可能性。这表明,通过对微加速度方向的详细分析,眼动追踪可以有效地将主动工作记忆过程与其他认知活动区分开来。
作者得出结论,微眼动提供了“独特的证据,表明大脑的动眼神经系统也参与了工作记忆中视觉对象的排练,即使从未询问过对象的位置。”这一发现不仅深化了我们对工作记忆的理解,还突出了眼动追踪作为认知神经科学工具的巨大价值。通过精确测量和分析这些细微的眼球运动,研究人员可以深入了解复杂认知功能背后的神经机制,最终更全面地了解人脑如何处理和保留信息。
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