Signatures EEG Alpha i Theta de la memòria de treball social i no social en realitat virtual

Resum

En aquest estudi preregistrat (https://osf.io/s4rm9) vam investigar l'electroencefalografia conductual i neurològica; efectes alfa (atenció) i theta (esforç)] de senyals socials i no socials dinàmics no predictius sobre la memòria de treball. En un entorn virtual, els avatars humans realistes miren dinàmicament al costat esquerre o dret d'una taula. Un bastó en moviment servia com a control no social.

L'entorn virtual és una nova forma d'experiència que ens ofereix la tecnologia moderna. En aquest entorn, podem escapar de la realitat, relaxar-nos i sentir-nos diferents de la realitat.

Els entorns virtuals poden tenir un impacte positiu en el nostre cervell, sobretot millorant la nostra memòria. Molts estudis han demostrat que experimentant jocs en entorns virtuals, podem millorar la nostra cognició espacial i les capacitats de memòria espacial, la qual cosa ens ajuda a recordar i tractar millor els problemes complexos que ens trobem a la vida real.

Els entorns virtuals també ens poden ajudar a relaxar-nos i alleujar l'estrès. A mesura que el ritme de vida s'accelera, la gent està sota una pressió cada cop més gran i els entorns virtuals són una molt bona manera d'escapar de la realitat. En aquest entorn, podem oblidar temporalment les preocupacions i l'estrès de la realitat, relaxar el nostre cos i la ment, i així mantenir millor el nostre estat mental i memòria.

Per descomptat, els entorns virtuals no són aptes per a tothom, i si en som addictes, perjudicarà la nostra salut física i mental. Per tant, hem de ser bons per escollir i controlar el nostre temps i experiència en l'entorn virtual per gaudir realment dels beneficis que ens aporta l'entorn virtual.

En resum, efectivament hi ha una relació positiva entre els entorns virtuals i la memòria. Experimentant jocs i relaxant-nos en un entorn virtual, podem millorar la nostra cognició espacial i les capacitats de memòria espacial per afrontar millor els problemes que ens trobem a la vida real. Hem de ser bons per aprofitar les oportunitats que ens ofereix l'entorn virtual i per jugar un paper positiu en la millora de la nostra qualitat de vida. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès que té molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de la carn picada prové dels diferents ingredients actius que conté, com àcids, polisacàrids, flavonoides, etc. Aquests ingredients poden afavorir la salut del cervell de diverses maneres.

Feu clic a Coneix 10 maneres de millorar la memòria

Els articles de cuina es van presentar a la ubicació vàlida o no vàlida per a la codificació. Les troballes de comportament van mostrar una influència similar de les pistes en el rendiment de la memòria de treball. Els canvis de potència alfa eren equivalents per a les indicacions durant la senyalització i la codificació, reflectint un processament d'atenció similar. Tanmateix, els canvis de potència theta van revelar diferents patrons per als senyals.

La potència theta va augmentar més fortament per al senyal no social en comparació amb el senyal social durant el senyal inicial. A més, mentre que per a la indicació no social, hi va haver un augment significativament més gran de la potència theta per a condicions vàlides en comparació amb les no vàlides durant la codificació, això es va invertir per a la indicació social, amb un augment significativament més gran de la potència theta per als no vàlids en comparació amb les condicions vàlides. indicant diferències en els efectes dels senyals sobre l'esforç cognitiu. Per tant, mentre que els senyals d'atenció social i no social afecten el rendiment de la memòria de treball de manera similar, els mecanismes neuronals subjacents semblen diferir.

Paraules clau: EEG; mirar fixament; social; atenció conjunta; realitat virtual.

La mirada dels ulls és molt important en la comunicació humana (Kleinke, 1986), i la gent generalment seguirà la mirada dels altres, dedicant-se a l'atenció conjunta (vegeu Frischen et al., 2007). L'atenció conjunta està lligada a la teoria de la ment (per exemple, Charman et al., 2000) que condueix a la mentalització i la presa de perspectiva (Frith i Frith, 2006). Aquest comportament de seguiment de la mirada s'investiga normalment utilitzant una tasca d'indicació de Posner adaptada (per exemple, Posner, 1980) per la qual els objectius es presenten en un lloc vàlid, indicat o no vàlid, sense indicació. Malgrat la naturalesa poc informativa de les indicacions, els objectius indicats vàlidament es responen generalment més ràpidament que els indicats de manera no vàlida, i això es troba tant per als senyals de la mirada ocular (per exemple, Friesenand Kingstone, 1998; Driver et al., 1999; Frischen et al., 2007; Gregory). , 2021; Gregory i Jackson, 2021) i per a altres indicis comunicatius no socials, com ara fletxes i paraules direccionals (per exemple, Hommel et al., 2001; Ristic et al., 2002; Tipples, 2002, 2008; Gregory i Jackson, 2021).

Tot i que els efectes d'indicació no són exclusius de la mirada ocular, s'ha demostrat que l'atenció conjunta té un efecte únic en els processos cognitius d'ordre superior, amb efectes equivalents que no es troben per als controls no socials. Per exemple, s'ha trobat que l'atenció conjunta millora la comprensió del llenguatge en nens (Tomasello i Farrar, 1986; Tomasello, 1988) i adults (Hanna i Brennan, 2007; Knoeferle i Kreysa, 2012), per influir en els processos de memòria dels nadons (Striano et al. , 2006; Cleveland et al., 2007; Wu i Kirkham, 2010; Wu et al., 2011) i adults (Shteynberg, 2010; Dodd et al., 2012; Richardson et al., 2012; Gregory i Jackson, 2017) , i influir en el valor percebut de l'objecte (Bayliss et al., 2007; van der Weidenet al., 2010; Madipakkam et al., 2019). Es considera que aquests efectes socials únics reflecteixen un processament altercèntric predeterminat (centrat en altres) (Kampis i Southgate, 2020), on els humans no poden deixar de ser influenciats per la perspectiva dels altres. L'evidència, per tant, suggereix que els objectes vists sota atenció compartida/conjunta se sotmeten a un processament millorat a causa de la influència social única de la mirada mútua (Becchio et al., 2008; Shteynberg, 2010).

Tot i que l'evidència mostra que l'atenció conjunta millora la memòria de treball per a objectes simples (Gregory i Jackson, 2017, 2019), actualment es desconeixen els mecanismes d'aquest efecte. Per exemple, no està clar si l'atenció conjunta influeix en la memòria per a la informació multidimensional (Baddeley, 2010). La informació que capta l'atenció es veu afavorida per la memòria de treball (Awh et al., 2006), i aquests processos d'atenció i memòria estan relacionats amb l'activitat oscil·latòria toneural a les bandes alfa (8-12 Hz) i theta (3-7 Hz). Klimesch, 1999). La desincronització alfa (disminució de la potència) està relacionada amb un processament atencional millorat dels estímuls diana (Hanslmayr et al., 2005; Sauseng et al., 2005). La sincronització theta (augment de potència) està relacionada amb processos de control cognitiu esforçats (Demiralp i Bas¸ar, 1992; Min i Park, 2010; Cavanagh i Frank, 2014; Noonan et al., 2018). A la memòria, l'augment de la potència theta en la codificació i la recuperació està relacionada amb una millor recordació dels estímuls (vegeu Hsieh i Ranganath, 2014 per a una revisió), i l'augment de les demandes de tasques condueix a una major sincronització theta (per exemple, Gevins et al., 1997; Jensen i Tesche, 2002).

Els canvis en els ritmes alfa i theta també reflecteixen el processament social. Durant la presa de perspectiva, es produeixen oscil·lacions theta en àrees cerebrals relacionades amb processos de mentalització (Bogels ¨ et al., 2015; Wang et al., 2016; Seymour et al., 2018). Els dèficits addicionals de processament de la mirada en l'esquizofrènia s'han relacionat amb l'activitat theta irregular (Grove et al., 2021), i theta també està relacionat amb l'exclusió social (Cristofori et al., 2013, 2014). Quan s'utilitzen humans reals com a estímuls (no fotografies), es troba que la potència alfa està modulada per la mirada. Per exemple, la desincronització de la potència alfa és més pronunciada per a la mirada directa que la desviada (Chapman et al., 1975), i la mirada directa desencadena l'activitat alfa relacionada amb l'aproximació, mentre que la mirada desviada provoca l'activitat relacionada amb l'evitació (Hietanen et al., 2008; Ponk ¨ anen ¨ ). et al., 2011). A més, una desincronització alfa més alta es desencadena per l'atenció conjunta en comparació amb cap condició d'atenció conjunta en una tasca d'altra manera idèntica (Lachat et al., 2012). Finalment, utilitzant un robot humanoide en una tasca innovadora d'indicació de la mirada, es va trobar que el contacte visual abans del canvi ze provoca una desincronització alfa més alta en comparació amb l'absència de contacte visual abans del canvi (Kompatsiari et al., 2021).

Quan s'utilitzen fotografies en lloc de persones reals com a miralls, els efectes de la mirada sobre l'alfa estan absents (Hietanen et al., 2008). vegeu Risko et al., 2016). Tanmateix, tot i que l'ús de persones reals com a estímuls és un mètode útil i il·lustrador, això pot produir limitacions en la complexitat, l'aplicabilitat i els tipus de comportaments que es poden investigar. Com a alternativa, Wykowska i els seus col·legues han utilitzat amb èxit robots com a estímul social en la investigació de la cognició social (Wykowska et al., 2016; Kompatsiariet al., 2018, 2021; Willemse et al., 2018). Això demostra que no sempre és necessari utilitzar persones reals quan s'estudien fenòmens socials. De fet, la investigació mostra que les interaccions amb humans virtuals són comparables a la interacció humana real (vegeu Bombariet al., 2015).

En l'estudi preregistrat actual (https://osf.io/s4rm9), vam investigar l'efecte de la mirada dinàmica dels ulls en la memòria de treball mitjançant avatars humans virtuals. De manera crítica, vam gravar l'electroencefalografia (EEG) per investigar els canvis de potència oscil·latòria alfa, que reflecteixen els efectes d'atenció, i theta, que reflecteix l'esforç cognitiu, durant la tasca. Segons el que sabem, aquesta és la primera investigació de les oscil·lacions theta i alfa sobre l'efecte de les indicacions de la mirada en la memòria de treball. En particular, segons el que sabem, aquesta també és la primera investigació de les taoscil·lacions en l'indicació de la mirada de manera més general.

Presentats amb una pantalla muntada al cap, els avatars en 3D van mirar cap amunt per involucrar el participant en contacte visual abans de mirar cap avall cap a l'esquerra o la dreta. Com a reflex del comportament de la mirada real, els ulls de l'avatar van canviar la direcció de la mirada ràpidament en la direcció del gir del cap (és a dir, Hayhoe et al., 2012). A diferència de les tasques de senyalització tradicionals en què els elements es presenten al costat del tac, aquí els articles de cuina objectiu (bol, plat, tassa i tetera) van aparèixer al costat esquerre o dret de la taula a sota del tac. Això va permetre investigar la influència dels senyals en un entorn més realista on el senyal i l'objectiu no són el mateix pla visual. Es va demanar als participants que recordessin informació multidimensional (és a dir, Baddeley, 2010) sobre la ubicació i l'estat dels quatre ítems presentats. Es va presentar un stick 3D dinàmic com una indicació de control no social que reflectia el moviment de l'avatar social (figura 1), permetent investigar els efectes de moviment i senyals socials a la memòria de treball. L'activitat neuronal es va avaluar durant el canvi de senyal, la codificació i la recuperació.

En general, en la investigació de la memòria, els canvis de poder theta són freqüents als llocs anteriors, mentre que els canvis alfa solen ser posteriors (Jensen et al., 2002; Khader et al., 2010; Sauseng et al., 2010). Per tant, si les indicacions afecten directament la codificació de la memòria de treball, s'esperarien efectes en aquestes àrees. Tanmateix, aquests efectes no s'han provat en el context de les indicacions socials i no socials en realitat virtual (VR); per tant, la nostra anàlisi no se centra en localitzacions específiques.

Les prediccions següents es van registrar prèviament: (i) En la condició d'indicació socialgaze només vam predir que el rendiment de la memòria de treball seria millor en la condició vàlida en comparació amb la no vàlida. (ii) Vam predir que la potència alfa i theta es veuria més fortament afectada pel canvi del social en comparació amb la indicació no social (és a dir, Lachat et al., 2012; Kompatsiari et al., 2021). (iii) Només en la condició d'indicació de la mirada social, vam predir que hi hauria augments de potència theta més forts i disminucions de potència alfa més fortes per a la condició vàlida en comparació amb la no vàlida tant als intervals de codificació com de recuperació.

Tingueu en compte que també hem preregistrat prediccions en el domini dels potencials relacionats amb esdeveniments (ERP), relacionades amb la replicació d'efectes d'atenció bàsics; tanmateix, això no es persegueix aquí a favor de prediccions més específiques fetes per al funcionament de la memòria en oscil·lacions (vegeu Materials suplementaris).

Mètode

Participants

Vam reclutar 49 participants [33 dones, 16 homes, edat mitjana de 21 anys (sd=3.1, rang 18–32), 3 esquerrans] de la Universitat d'Aston per pagar (£10/h). , efectiu) o crèdit del curs. La contractació prevista de 60 participants es va tallar per la pandèmia de coronavirus del 2020; tanmateix, l'estudi té prou potència per detectar efectes conductuals i neurològics de les indicacions si hi ha; un disseny dins dels subjectes amb 49 participants té un poder del 80% (Westfall, 2016) per detectar un efecte petit a mitjà (per exemple, d {{19 }}.35,Gregory i Jackson, 2017; d ≈ 0,5; Kompatsiari et al., 2021).Tots els participants van informar que tenien una visió normal o corregida a normal. La Declaració d'Hèlsinki va obtenir el consentiment i l'aprovació ètica del Comitè d'Ètica de Recerca d'AstonUniversity.

Aparell

L'estudi es va programar a Unity mitjançant el marc experimental Unity (Brookes et al., 2020). Un ordinador portàtil Lenovo Legion Y540-17IRH (processador Intel Core i7-9750H, 33 GB de RAM, targeta gràfica NVIDIA GeForce RTX 2060) va executar el programa i va comunicar activadors sense fil a l'EEG (LSL4Unity; https:// github.com/labstreaminglayer/LSL4Unity). Els participants van veure l'estudi a través de la pantalla muntada al capçal VRGaming (HMD) alimentada per PC d'Oculus Rift S i van respondre utilitzant el controlador tàctil. L'estudi i els materials es poden descarregar aquí:https://osf.io/s9xmu/files/.

Estímuls

Indicació d'avatar humà

Es van crear quatre identitats masculines i quatre femenines amb expressions facials neutres i roba gris senzilla (vegeu Materials suplementaris). Els avatars es van classificar de manera independent (n=61, estudi en línia; vegeu Materials suplementaris) per als trets de la personalitat humana (Oosterhof i Todorov, 2008), l'antropomorfisme, l'animació i la simpatia (Bartneck et al., 2009). És important destacar que les valoracions van indicar que els avatars eren considerats com humans (taula 1).

Tac de pal no social

Creat a Unity com un objecte de joc cilíndric que s'estenia a una distància similar del participant i la taula com els avatars (vegeu la figura 1). S'ha demostrat que tots dos indicis desencadenen efectes típics de senyal (Gregory, 2021).

Objectius

Adaptat de la botiga d'actius Unity (assetstore.unity.com/packages/3d/white-porcelain-dish-set-demo-82858), la tassa i el bol es van presentar buits o plens afegint cafè/sopa, el plat contenia una pastisseria (assetstore.unity.com/packages/3d/props/food/croissants-pack-112263) ​​que estava mossegada o sencera i la tetera es presentava esquerdada o no esquerdada. Els articles es presentaven en color a la codificació i en escala de grisos recuperació per evitar la coincidència de colors.

Disseny

Les variables independents dins dels subjectes eren el tipus de senyal (avatar i stick) i la validesa de l'objectiu de senyal (50% vàlid i 50% no vàlid) pseudoaleatoris. Altres variables controlades van ser la ubicació de l'element de la sonda (igual/diferent, 50% cadascuna) i la resposta correcta a les preguntes d'estat (sí/no, 50% cadascuna). Per tipus de senyal, hi havia 56 proves vàlides i 56 no vàlides. A més, vam pseudoaleatoritzar per igual si els elements apareixien a l'esquerra o a la dreta i si els senyals miraven a l'esquerra o a la dreta. El programa d'ordinador va aleatoritzar (aleatorització simple) la identitat de l'avatar, la ubicació de l'element (sis ubicacions possibles), l'element de sonda per a la ubicació i la pregunta de la sonda per a l'estat. Era possible que les preguntes d'ubicació i estat sondassin la memòria per a diferents elements.

Procediment

Una 5-sessió de familiarització de prova va precedir l'experiment principal durant el qual es va configurar l'HMD abans de la configuració de l'EEG. Per a l'estudi principal, la condició de senyal es va contrarestar de manera que els participants van veure primer l'avatar social o la condició de pal no social i es van completar tots els assaigs abans de veure l'altra condició de senyal. Per als dos tipus de senyal, hi va haver 10 proves pràctiques i 112 proves experimentals. Es van encoratjar les pauses cada 28 proves i es va fer una pausa forçada entre les dues sessions de tipus de senyal. Els participants podrien eliminar l'HMD durant les pauses.

Per als dos tipus de senyal, es va procedir a la prova de la següent manera (figura 1): es va presentar una creu d'afixació durant 1000 ms (interval entre assaig) i després es va substituir per la senyal mirant/apuntant a la taula (1500 ms). al participant (transició 500 ms) i després de 1000 ms apuntat/mirant cap a l'esquerra o la dreta (transició 500 ms: per a la mirada, els ulls també es van moure ràpidament durant els primers 30 ms del gir del cap de 500 ms), es van presentar els objectius [inici de l'estímul asincronia (SOA) 500 ms, calculat a partir del moment en què el senyal va començar a canviar]. Es van presentar quatre elements per a la codificació (500 ms) en quatre de les sis ubicacions possibles (figura 1C), ja sigui el costat vàlid o no vàlid. Es va indicar als participants que la indicació no era informativa i s'havia d'ignorar. Després d'un interval de manteniment en blanc (1000 ms), es va mostrar un element de la sonda en escala de grisos a la ubicació on es va presentar inicialment o en una ubicació diferent (ocupada anteriorment per un altre objecte). Els participants van respondre amb un botó prement i van rebre comentaris precís. A continuació, es va comprovar l'estat d'un element en la codificació mitjançant text (p. ex., "El bol tenia sopa?") i els participants van respondre amb un botó i van rebre comentaris. L'experiment va ser un estudi de visualització gratuïta i no hi va haver un tall de la finestra de resposta.

Adquisició i preprocessament d'EEG

Vam gravar EEG mitjançant un sistema EEG mòbil esportiu 64-channel eego™ (ANT Neuro, Enschede, Països Baixos; elèctrodes Ag/AgCl, sistema internacional 10–10), digitalitzat a una freqüència de mostreig de 500 Hz. L'elèctrode CPz va servir com a referència en línia i AFz com a elèctrode de terra. No es van utilitzar elèctrodes mastoides i electrooculograma (EOG) i la impedància es va mantenir per sota dels 20 kΩ durant la tasca.

Les dades d'EEG es van processar prèviament mitjançant Fieldtrip toolbox version20191028 (Oostenveld et al., 2{011) a MatlabR2019b®. Les dades es van eliminar de tendència i després es van filtrar el pas de banda entre 0,5 i 36,0 Hz. Les dades es van passar des d'1 s d'inici abans de l'indicació fins a 1 s després de la resposta de la sonda, de manera que el temps d'inici de la senyal=0. Es van inspeccionar els assaigs per a artefactes i els assaigs amb es van eliminar grans artefactes (mitjana 221 assaigs totals/participant en l'anàlisi final); Els elèctrodes danyats es van interpolar mitjançant el mètode mitjà (5 en total; màxim 2/participant); Les dades es van tornar a referir mitjançant el mètode de referència mitjana (post interpolació). Es va utilitzar l'anàlisi de components independents (fascia) per identificar el soroll, el parpelleig, la saccade, el batec del cor i els components musculars (una mitjana d'11 components eliminats per participant, rang 2-23, vegeu la figura S3 a Materials suplementaris per exemple components).

Anàlisi de dades i resultats Dades de comportament

A causa d'un error de programació (vegeu Materials suplementaris) no va ser possible l'ús preregistrat de d' com a mesura de precisió de WM, en lloc d'això es va utilitzar el percentatge de precisió. Les anàlisis de variància de mesures repetides (ANOVA) es van dur a terme per separat sobre el percentatge de precisió per a les dades d'ubicació i estat amb el tipus de senyal (social i no social) i la validesa de la senyal (vàlida i no vàlida) com a variables dins dels subjectes. D'acord amb el pla d'anàlisi preregistrat, els resultats s'especifiquen mitjançant proves estàndard de significació de la hipòtesi nul·la amb anàlisi de suport realitzada amb estadístiques bayesianes utilitzant JASP (versió 0.12.2.0; Love et al., 2015) mitjançant priors predeterminats ( Wagenmakers et al., 2018) i efectes ANOVA només en models coincidents (vegeu Van Den Bergh et al., 2020). L'anàlisi bayesiana ens permet fer inferències sobre la força de les troballes així com sobre la naturalesa de qualsevol troballa nul·la.

Anàlisi temps-freqüència

L'anàlisi temps-freqüència es va dur a terme aplicant una transformada Morletwavelet a cada assaig de 2 a 30 Hz (per cada 1 Hz), amb tres cicles per finestra de temps en passos de 50 ms. A continuació, es va fer una mitjana dels assaigs per a cada participant dins de cada condició i es va aplicar una correcció de base de decibels (db) a l'inici de la senyal de 500 ms a 100 ms. Es van generar representacions de freqüència de temps per a l'espectre de freqüència de temps complet i l'anàlisi estadística es va centrar en les bandes alfa (8-12 Hz) i theta (3-7 Hz) per separat, fent una mitjana a tota la banda de freqüència. L'anàlisi es va basar en dades (sense intervals de temps o elèctrodes preseleccionats) i es van corregir múltiples comparacions entre punts de temps i elèctrodes mitjançant proves de permutació no paramètriques basades en clúster implementades a Fieldtrip Toolbox (Maris i Oostenveld, 2007), amb 5.000 permutacions (clúster). alfa=P < 0,05, alfa crític=P < 0,05). L'anàlisi va comparar condicions vàlides i no vàlides per separat per a cada tipus de senyal. A més, per entendre les interaccions potencials entre la validesa de la senyal i el tipus de senyal (persona / pal) per a cada participant, vam restar la condició no vàlida de la condició vàlida per als dos tipus de senyal per separat i després vam comparar la magnitud de la diferència. Aquest enfocament estadístic es recomana al lloc web de Fieldtrip i s'ha implementat en treballs anteriors (Bogels ¨ et al., 2015; Wang et al., 2016; Huizeling et al., 2020); Els scripts d'anàlisi i les dades estan disponibles a OpenNeuro(https://openneuro.org/datasets/ds003702).

Resultats

Conductual

La precisió de la ubicació no va ser estadísticament diferent per a les xarxes socials (M {{0}},89, sd=0,11) i les no socials (M=0,90, sd {{7 }}.09) condicions d'indicació, F(1,48)=0.959, P=0.332, ηp{2=0.020, BFincl=0.398.Hi havia tampoc no hi ha diferència en la precisió de la ubicació entre les condicions vàlides (M=0.90, sd=0.10) i no vàlides (M=0.90, sd=0.09), F(1,48)=0,398, P=0,531, ηp2=0,008, BFincl=0,175. Tanmateix, hi va haver una interacció significativa entre el tipus de senyal i la validesa, F(1,48)=8.958, P=0.004, ηp{2=0.157, BFincl=0 .464. Per a la indicació social, no hi va haver cap diferència significativa en la precisió de la ubicació entre el vàlid (M=0,90, sd=0,10) i el no vàlid (M=0,89, sd {{53} }.12) condicions, t(48)=1.102, P=0.315, Cohen'sd=0.145, BF{10=0.68. Tanmateix, per a la indicació no social, hi va haver una diferència significativa amb la precisió de la ubicació pitjor en la condició vàlida (M=0.90, sd=0.10) en comparació amb la condició no vàlida (M {{69} },91, d= 0,09), t(48)=-2,251, P=0,029, d de Cohen=-0,322, BF{{82 }}.54 (Figura 2, Panell A, vegeu també Materials suplementaris Figura S1 per a dades de diferències individuals).

La precisió de l'estat no va ser estadísticament diferent per al social (M=0.67, sd=0.09) i no social (M=0.68, sd=0.08) ) condicions d'indicació, F(1,48)=0.058, P=0.811, ηp{2=0.0001, BFincl=0.16. Hi va haver un efecte principal significatiu de validesa, F(1,48)=6.196,P=0.016, ηp{2=0.114, BFincl=1.99-aquí la precisió de l'estat va ser millor en la condició vàlida (M=0.69, sd=0.07) en comparació amb la condició no vàlida (M=0.66, sd=0.09). Hi va haver una interacció no significativa entre el tipus de senyal i la validesa, F(1,48)=0.142, P=0.798,ηp{2=0.003, BFincl {{46} }.22 indicant que l'efecte de la validesa de la senyal sobre la precisió de l'estat no estava modulat pel tipus de senyal (figura 2, panell B i materials suplementaris figura S1).

Due to the unpredicted and disparate effects of the stick cue (i.e. better memory for invalidly cued items in the location task, and better memory for the validly cued items in the status task), we ran an online follow-up to test the effects of the two cues in a simpler memory task; participants indicated if a probe item had been one of five items presented at encoding (see Supplementary materials). This 60-participant study replicated the status memory effects showing a significant main effect of validity, F(1,59) = 33.331, P < 0.001, ηp 2 = 0.361, BFincl >100 amb elements vàlidament indicats (M=0.63, sd=0.09) que es recorden amb més precisió que els elements no vàlids (M=0.58, sd=0.07) elements tant per als senyals socials com no socials (figura 2, panell C).

EEG

L'anàlisi EEG es va realitzar en assaigs en què la pregunta de localització es va respondre correctament. Per a ambdues indicacions, les representacions de freqüència de temps (TFR) de la figura 3 mostren l'augment esperat de la potència a 3, 5 s quan es presenten els objectius per a la codificació, així com les disminucions esperades de la potència alfa.

Finestra de canvi de senyal

La primera comparació crucial se centra en si els efectes alfa i thetaoscil·latoris es modulen pel tipus de senyal durant el canvi inicial. La finestra d'interès és un període de 1000-ms (vegeu la figura 1) on la indicació passa des d'assenyalar/mirar el participant fins a mirar/assenyalar un costat de la taula (2,5–3,5 s, comença el desplaçament cap a l'esquerra/dreta). a 3 s), que conté un període de 500-ms de contacte visual en la condició d'avatar social. Actualment, el participant desconeixia la validesa del senyal.

Els resultats no mostren diferències significatives en els canvis de potència alfa entre els tipus de senyal en aquest interval, amb tots dos indicadors que mostren la reducció esperada de la potència alfa (figura 4, panell A). No obstant això, durant el canvi de senyal, hi va haver una disminució aparent de la potència d'ambdues indicacions, sent més gran per a la indicació social que la no social (P=0.023, figura 4, panell A).

Com que no es van observar diferències en el període de contacte amb els ulls, vam realitzar una segona anàlisi exploratòria per determinar si hi havia algun efecte de contacte ocular quan el senyal es va moure inicialment per apuntar/mirar el participant, és a dir, quan el contacte ocular està implicat en la condició de la mirada. Així, vam comparar els efectes en alfa i teta entre la indicació social i no social a l'interval d'1,5-s (canvi en inici) a 2,5-s. Els resultats no mostren diferències significatives en els canvis de potència alfa o theta entre els tipus de senyal en aquest interval.

Finestra de codificació

La següent comparació va investigar si els canvis en la potència alfa i theta estaven modulats per la validesa del senyal durant el període de codificació {{{0}}ms (3,5-4 s; vegeu la figura 1). Mirant primer la potència theta, per a la indicació social hi va haver un augment significativament menor de la potència theta (aproximadament la línia de base) per a la condició vàlida en comparació amb la condició no vàlida (P=0.012; figura 4, panell B). En canvi, per a la indicació no social, hi va haver un augment significativament més gran de la potència theta per a la condició vàlida en comparació amb la condició no vàlida (P=0.044; figura 4, panell C). La comparació d'aquestes diferències de validesa entre els dos tipus de senyal entre tots els elèctrodes va revelar una diferència no significativa (P> 0, 10). Tanmateix, per a la senyal no social, els efectes semblen estar situats sobre els elèctrodes occipitals, mentre que per a la senyal social, els efectes estan més dispersos tant en el temps com en la localització. La realització d'una anàlisi de permutació basada en clúster post hoc més centrada als elèctrodes occipitals que formen els cúmuls significatius (vegeu el títol de la figura 4) durant la finestra de codificació indica que els canvis en la potència theta en aquesta ubicació són significativament diferents entre els dos tipus de senyal (P { {18}}.046).

Mirant ara els canvis en la potència alfa, hi va haver una disminució significativament més forta de la potència alfa en l'indicació vàlida en comparació amb la condició d'indicació no vàlida tant per a la social (P {{0}}.002) i senyal no social (P <0,001; Figura 4, Panell C). La comparació de les diferències de validesa entre els dos tipus de senyal entre tots els elèctrodes va revelar una diferència no significativa en la magnitud d'aquest canvi de potència alfa (P> 0, 20).

Finestra de la sonda

Finalment, vam investigar els canvis en la potència alfa i theta durant l'interval de la sonda (recuperació; 5-6 s). Els resultats dels dos tipus de senyal van mostrar que la validesa de la senyal a la codificació no va modular la potència alfa i theta en la recuperació, tots els valors P > 0.1.

Discussió

Aquí es van examinar els efectes conductuals i neuronals de les indicacions virtuals, socials i no socials sobre la memòria de treball per a l'estat i la ubicació dels objectes presentats. Vam predir que la mirada social influiria en la memòria de treball, mentre que la mirada no social no. A més, vam predir que el senyal social tindria un efecte més fort sobre les oscil·lacions alfa i theta que el senyal no social.

Contràriament a les prediccions, la memòria de treball per a la informació d'estat va ser modulada tant per les indicacions socials com per les no socials, i els objectes a la ubicació vàlida es recordaven amb més precisió que els de la ubicació no vàlida per als dos tipus de senyal. Aquesta troballa es va replicar a l'experiment 2 mitjançant una tasca diferent. Això és contrari al treball anterior realitzat utilitzant fletxes com a senyal no social, on no es van observar efectes de la senyal no social sobre la memòria de treball (Gregory i Jackson, 2017), la memòria a llarg termini (Dodd et al., 2012). o l'avaluació d'objectes (Bayliss et al., 2006). A causa de la seva mida i moviment, en els estudis que es presenten aquí, el senyal no social és molt més potent que la fletxa tradicional. Per tant, és possible que les fletxes siguin més fàcils d'ignorar si cal, com ara quan es fan tasques complexes d'ordre superior, que la mirada ocular, i aquí aquest potent pal mòbil.

El senyal social no va tenir cap efecte en la memòria de treball per a la informació d'ubicació; tanmateix, per a la indicació no social, sorprenentment, la memòria era millor en la condició no vàlida que en la vàlida. La precisió de la ubicació va ser alta entre els participants, alguns van aconseguir una precisió del 100%; per tant, els efectes de senyal de mirada poden haver-se perdut als efectes del sostre i, per tant, es desconeix si els senyals de mirada podrien influir en la precisió de la ubicació en una tasca més difícil. El resultat no social pot reflectir la inhibició del retorn (Klein, 2000); tanmateix, això és poc probable perquè s'ha trobat que aquesta indicació mostra una indicació facilitadora en aquest 500-ms SOA (Gregory, 2021). A més, el resultat s'inverteix per a la condició d'estat, on la memòria és millor per als elements en la condició vàlida. Per tant, aquest és possiblement un efecte aspuri, probablement motivat per efectes de sostre. Tanmateix, per especular breument, l'evidència suggereix que la memòria de treball visuoespacial funciona com una xarxa distribuïda, processant la informació de l'aparença visual (iestat) per separat de la informació de la ubicació espacial (vegeu Zimmer, 2008). És possible que la presència del stickcue augmenti l'atenció general als objectes indicats millorant el processament de l'aparença visual alhora que afegeix un element espacial addicional a processar que interrompia el processament espacial. Per a la indicació de la mirada, el cap de l'avatar es va unir a un cos, donant-li una ubicació espacial més clara i fixa en comparació amb el pal mòbil.

No hi va haver cap diferència entre els dos tipus de senyal en la seva influència en la potència alfa durant el canvi de senyal, que va incorporar un període de contacte visual (només senyal social) així com el moviment de desplaçament esquerra/dreta, ni hi va haver diferències durant el període anterior en què es va establir el contacte visual. Això és contrari als resultats de Kompatsiari et al. (2021) que van trobar que el contacte visual modulava la potència alfa, amb una major disminució de la potència que es trobava en una condició de contacte ocular en comparació amb una condició sense contacte visual. Aquí tant el senyal de mirada social com el de pal no social van implicar el participant abans del canvi de senyal. mirant-los o assenyalant-los. Per tant, és possible que les troballes prèvies que el contacte visual i l'atenció conjunta modulaven la potència alfa (Chapman et al., 1975; Lachat et al., 2012; Kompatsiari et al., 2021) estiguin relacionades amb el participant que assisteix més quan l'estímul és més atractiu, ja sigui mirant-los o mirant on miren, en lloc de la naturalesa social específica dels estímuls. No obstant això, és possible que es puguin trobar diferències a l'hora de centrar l'anàlisi en regions específiques d'interès. Tampoc hi va haver cap diferència en els efectes alfa entre les dues indicacions durant l'interval de codificació. Per a ambdues senyals, hi va haver una disminució significativament més forta de la potència alfa en la condició de senyal vàlidament en comparació amb la condició de senyal no vàlida, sense cap diferència en la magnitud de l'efecte. Això reflecteix les troballes de memòria i indica que els senyals tenien influències similars en l'atenció.

Durant el canvi de senyal, no hi va haver una sincronització theta clara i, en canvi, una desincronització theta significativament més forta per a la indicació social en comparació amb la indicació no social. Això indica que hi va haver una ignoració general de les indicacions que no requerien un processament esforçat. La disminució significativa de la condició social pot ser deguda a l'aparent naturalesa automàtica de la presa de perspectiva de Level-1(Samson et al., 2010).

La potència theta durant l'interval de codificació també es va modular pel tipus de senyal. Per a la indicació social, hi va haver un augment significativament menor de la potència theta (aproximadament la línia de base) per a la condició vàlida, on la memòria de treball per a la informació d'estat era millor que la de la condició no vàlida. Els augments de la potència oscil·latòria theta reflecteixen l'esforç (Gevins et al., 1997; Klimesch, 1999; Jensenand Tesche, 2002); per tant, aquest resultat indica que es necessitava menys esforç per codificar la informació d'estat quan s'indicava per la mirada. En canvi, per a la indicació no social, hi va haver un augment significativament més gran de la potència theta per a la condició vàlida, mentre que la memòria de treball era millor per a la informació d'estat en comparació amb la condició no vàlida. Això indica que es va fer més esforç per a la ubicació indicada vàlidament, la qual cosa va conduir a una millor codificació de la informació d'estat.

Els efectes sobre la condició social es poden explicar per la tendència dels humans a fer un seguiment automàtic de la perspectiva d'un altre (per exemple, Michelon i Zacks, 2006; Kessler i Rutherford, 2010; Samson et al., 2010; Kessler et al., 2014). És possible que es requereixi menys esforç en la condició de mirada vàlida a causa d'aquesta facilitat per prendre perspectiva (Nivell-1). De fet, s'ha afirmat que "... els objectes que cauen sota la mirada dels altres adquireixen propietats que no mostrarien si no es miren" (Becchio et al., 2008, p. 254), i la investigació de Shteynberg (2010) indica que els estímuls Les experimentades com a part d'un grup social són més destacades a causa del que s'anomena efecte de "sintonització social". Alternativament, és possible que a causa del seguiment de la perspectiva de l'avatar, però, sense un objectiu, sigui més difícil desenganxar-se de la ubicació no vàlida, la qual cosa comporta una major potència theta necessària en aquesta condició.

En contrast amb les nostres expectatives, no hi va haver efectes de cuevalidity sobre la potència alfa i theta durant l'interval de recuperació, cosa que indica que els efectes són específics de la codificació. La investigació ha demostrat una potència theta més forta als elèctrodes parietals a centrals durant la codificació reeixida (Khader et al., 2010), tot i que, en general, els canvis de potència theta relacionats amb la memòria solen produir-se als llocs anteriors (Jensen i Tesche, 2002). Per als efectes d'indicació de la mirada apareixen a través dels elèctrodes temporals, parietals i occipitals, amb algunes diferències en els elèctrodes anteriors, mentre que per a la senyal de pal, les diferències es produeixen posteriorment. El theta parietal pot promoure l'èxit de la codificació de la memòria, mentre que el theta frontal pot mediar en el processament de l'atenció general (Khader et al., 2010). A causa de la naturalesa de l'estudi, no tenim informació clara sobre les fonts dels canvis de potència; tanmateix, les diferències en la naturalesa i la ubicació dels efectes suggereixen que hi ha diferències en com els senyals socials i no socials influeixen en els processos de memòria durant la codificació.

Aquí pretenem entendre la influència de les indicacions socials en la memòria de treball, ampliant el treball anterior en aquesta àrea (Dodd et al., 2012; Gregory i Jackson, 2017). Utilitzant un entorn immersiu realista i indicis socials i no socials dinàmics, vam trobar que els senyals socials i no socials tenien efectes similars en el rendiment de la memòria de treball, però que això es basava en diferències en les activacions neuronals. Mentre que les oscil·lacions alfa eren comparables en la seva modulació dels efectes, les oscil·lacions theta durant la codificació van explicar una història diferent. Per tant, els resultats indiquen que, tot i que la indicació d'atenció té un impacte similar en la memòria de treball per a les indicacions socials i no socials presentades, els mecanismes neuronals subjacents difereixen, ja que els objectes vists sota l'atenció conjunta semblen requerir menys poder de processament per ser codificats. Això proporciona més proves de la idea que la mirada dels ulls ofereix un senyal especialitzat en la cognició humana (Becchio et al., 2008; Samson et al., 2010; Shteynberg, 2010; Kampis i Southgate, 2020).

Referències

Awh, E., Vogel, EK, Oh, SH (2006). Interaccions entre l'atenció i la memòria de treball. Neuroscience, 139(1), 201–8.

Baddeley, AD (2010). Memòria de treball. Biologia actual, 20(4), 136–40.

Bartneck, C., Kuli´c, D., Croft, E., Zoghbi, S. (2009). Instruments de mesura per a l'antropomorfisme, l'animació, la simpatia, la intel·ligència percebuda i la seguretat percebuda dels robots. Revista Internacional de Robòtica Social, 1(1), 71–81.

Bayliss, AP, Paul, MA, Cannon, PR, Tipper, SP (2006). Mirades i judicis afectius dels objectes: m'agrada el que mireu.Psychonomic Bulletin and Review, 13(6), 1061–6.

Bayliss, AP, Frischen, A., Fenske, MJ, Tipper, SP (2007). Les avaluacions afectives dels objectes estan influenciades per la direcció de la mirada observada i l'expressió emocional. Cognition, 104(3), 644–53.

Becchio, C., Bertone, C., Castiello, U. (2008). Com influeix la mirada dels altres en el processament dels objectes. Trends in Cognitive Sciences, 12(7),254–8.

Bogels, S., Barr, DJ, Garrod, S., Kessler, K. (2015). ¨interacció conversacional a l'escàner: mentalització durant el processament del llenguatge tal com va revelar MEG. Cerebral Cortex, 25(9), 3219–34.

Bombari, D., Schmid Mast, M., Canadas, E., Bachmann, M. (2015).Studying social interactions through immersive virtual environment technology: virtutes, pitfalls, and future challenges. Frontiersin Psychology, 6 (juny), 1-11.

Brookes, J., Warburton, M., Alghadier, M., Mon-Williams, M., Mushtaq, F. (2020). Estudi del comportament humà amb realitat virtual: el marc de l'experiment d'unitat. Behavior Research Methods, 52(2), 455–63.

Cavanagh, JF, Frank, MJ (2014). Theta frontal és un mecanisme de control efectiu i eficaç. Trends in Cognitive Sciences, 18(8),414–21.

For more information:1950477648nn@gmail.com