Última actualización web: 20/05/2019

Distintos mecanismos neuronales de atención espacial y expectativas guían la inferencia perceptiva en un mundo multisensorial

Artículo | Psicología general | 27/02/2019

  • Autor(es): Arianna Zuanazzi y Uta Noppeney
  • Título original: Distinct neural mechanisms of spatial attention and expectation guide perceptual inference in a multisensory world
  • Fuente: Journal of Neuroscience
RESUMEN

La atención espacial (es decir, la relevancia de la tarea) y la expectativa (es decir, la probabilidad de la señal) son dos mecanismos críticos de arriba hacia abajo que guían la inferencia perceptiva. La atención espacial prioriza el procesamiento de información en ubicaciones relevantes para la tarea. Las expectativas espaciales codifican la estructura estadística del entorno. Una pregunta no resuelta es cómo el cerebro asigna la atención y forma las expectativas en un entorno multisensorial, donde la relevancia de la tarea y la probabilidad de la señal en el espacio pueden diferir entre las modalidades sensoriales.

Utilizamos imágenes de resonancia magnética funcional en participantes humanos (mujeres y hombres) para investigar si el cerebro codifica la relevancia de la tarea y la probabilidad de la señal en el espacio de forma separada o interactiva a través de las modalidades sensoriales. En un nuevo paradigma multisensorial, manipulamos la atención espacial y las expectativas de forma selectiva en la audición y evaluamos sus efectos en las respuestas neurales y de comportamiento a los estímulos auditivos y visuales.

Nuestros resultados muestran que tanto los estímulos auditivos como los visuales aumentaron las activaciones en un sistema fronto-parietal lateralizado a la derecha, cuando se presentaron en lugares que carecían de relevancia para la audición. Sin embargo, solo los estímulos auditivos aumentaron las activaciones en la corteza prefrontal medial cuando se presentaron en las ubicaciones esperadas y en los cortes audiovisuales y fronto-parietales que indican un error de predicción cuando se presentan en ubicaciones inesperadas.

Esta disociación en la generalización multisensorial para los efectos de atención y expectativa muestra que el cerebro controla los recursos de atención interactivamente a través de los sentidos, pero codifica la estructura estadística del entorno como expectativas espaciales de forma independiente para cada sistema sensorial. Nuestros resultados demuestran que la atención y la expectativa espacial involucran sistemas neuronales parcialmente superpuestos a través de distintos mecanismos para guiar la inferencia perceptiva en un mundo multisensorial.

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ABSTRACT

Spatial attention (i.e., task-relevance) and expectation (i.e., signal probability) are two critical top-down mechanisms guiding perceptual inference. Spatial attention prioritizes processing of information at task-relevant locations. Spatial expectations encode the statistical structure of the environment. An unresolved question is how the brain allocates attention and forms expectations in a multisensory environment, where task-relevance and signal probability over space can differ across sensory modalities.

We used functional magnetic resonance imaging in human participants (female and male) to investigate whether the brain encodes task-relevance and signal probability over space separately or interactively across sensory modalities. In a novel multisensory paradigm, we manipulated spatial attention and expectation selectively in audition and assessed their effects on behavioral and neural responses to auditory and visual stimuli.

Our results show that both auditory and visual stimuli increased activations in a right-lateralized fronto-parietal system, when they were presented at locations that were task-irrelevant in audition. Yet, only auditory stimuli increased activations in the medial prefrontal cortex when presented at expected locations and in audiovisual and fronto-parietal cortices signaling a prediction error when presented at unexpected locations.

This dissociation in multisensory generalization for attention and expectation effects shows that the brain controls attentional resources interactively across the senses but encodes the statistical structure of the environment as spatial expectations independently for each sensory system. Our results demonstrate that spatial attention and expectation engage partly overlapping neural systems via distinct mechanisms to guide perceptual inference in a multisensory world.


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