基于TMS技术的平滑追随眼动中注意分配的神经机制研究

Smooth pursuit is a type of eye movement to foveate moving object in order to obtain clear retinal image. Deficit of smooth pursuit is repeatedly observed in Schizophrenia patients, so it is valuable to study smooth pursuit for understanding the mechanism of Schizophrenia. Many studies showed that attention is involved in smooth pursuit, but its neural mechanism is not clear yet. Therefore, the current project aims to investigate the neural mechanism of attention allocation during smooth pursuit using transcranial magnetic stimulation (TMS) technology. The current project would pick smooth pursuit-related and attention-related brain areas such as middle temporal/medial superior temporal area (MT/MST), frontal eye field (FEF), supplementary eye field (SEF), and posterior parietal cortex (PPC) as interested areas for the TMS stimulation. Then, we would design a series of dual-task experiments with smooth pursuit and attention tasks and measure the performance of these tasks with and without TMS stimulation. By comparing the effect of TMS stimulation, we would explore the role of interested brain areas in 1) the distribution of spatial attention during smooth pursuit; 2) the effect of attentional load on smooth pursuit; 3) the distribution of attention between global and local motion signals. Furthermore，the current project would model the neural system of attention allocation during smooth pursuit using these interested brain areas as nodes.

平滑追随眼动把运动中的物体影像投射到中央凹，以此获得清晰影像。平滑追随眼动的异常是精神分裂症病人中最常见的缺陷之一，因此平滑追随眼动研究有助于精神分裂症机制的了解。研究已表明平滑追随眼动中注意的参与，但其神经机制不是很清楚。因此，本项目拟采用经颅磁刺激（TMS）技术，探讨人类平滑追随眼动中注意分配的神经机制。针对此问题，本项目将TMS刺激平滑追随眼动的核心皮层脑区（MT/MST、FEF、SEF）和注意相关脑区（PPC），设计一系列平滑追随眼动和注意的双任务实验，通过分析实施于各脑区的TMS刺激对平滑追随眼动和注意任务的影响，探讨1）平滑追随眼动中注意在空间分配的神经机制、2）注意负荷对平滑追随眼动的影响的神经机制，以及3）整合运动信息时，全局和局部上的注意分配的神经机制。进一步，本项目将通过比较TMS刺激对不同脑区时的不同影响，建立平滑追随眼动中注意分配的神经机制的模型。

平滑追随眼动把运动中的物体影像投射到中央凹，以此获得清晰影像。平滑追随眼动的异常是精神分裂症病人中最常见的缺陷之一，因此研究平滑追随眼动的神经机制有助于精神分裂症机制的了解。不少研究表明平滑追随眼动与注意之间密切相关，但其神经机制不是很清楚。为此，本项目采用了经颅磁刺激（TMS）技术，主要探讨了四个感兴趣脑区，中颞叶和内侧上颞区的复合区（MT/MST）、额叶眼动区（FEF）、辅助眼动区（SEF）以及后顶叶皮层（PPC）在平滑追随眼动与注意交互中的贡献。本项目总共设计了五个平滑追随眼动和注意的双任务实验，采用了TMS技术中的线下连续θ波刺激（cTBS）方式干预了感兴趣脑区的活动，并通过检查TMS干预引起的平滑追随眼动和注意任务表现的改变，验证感兴趣脑区对平滑追随眼动和注意任务的贡献。综合各实验结果，我们主要发现了1）抑制MT/MST会提高运动信息有限时的平滑追随中的快速眼跳的插入频率；2）执行高负荷注意任务时，抑制FEF会降低平滑追随眼动启动期间的速度增益的同时趋向于提高注意任务的正确率；3）抑制SEF扩大了平滑追随眼动中注意目标检测反应时间在平滑追随目标物前后的差异，并降低了平滑追随眼动平稳期的速度增益；4）抑制PPC改变了点目标物驱动时的平滑追随眼动的启动阶段的速度增益，但对大物体平滑追随眼动为起调节作用。这些结果表明本项目的感兴趣脑区在平滑追随眼动和注意的交互作用中起到不同的作用，且平滑追随眼动指标相比注意任务表现指标（按键准确率、反应时间等）对TMS干预更为敏感。本项目的实施在平滑追随眼动与注意的交互机制研究上取得了重要的阶段性成果。本项目共支持发表11篇SCI/SSCI标注论文和1项软件著作权。本项目共支持参加了3个国际会议和4个国内会议，进行了1次国际互访合作。