Coordination of top-down influence on V1 responses by interneurons and brain rhythms

Biosystems ◽  
2021 ◽  
pp. 104452
Author(s):  
Ryo Tani ◽  
Yoshiki Kashimori
Keyword(s):  
Top Down ◽  
2021 ◽  
Vol 15 ◽  
Author(s):  
Ismael Palacios-García ◽  
Jaime Silva ◽  
Mario Villena-González ◽  
Germán Campos-Arteaga ◽  
Claudio Artigas-Vergara ◽  
...  

Selective attention depends on goal-directed and stimulus-driven modulatory factors, each relayed by different brain rhythms. Under certain circumstances, stress-related states can change the balance between goal-directed and stimulus-driven factors. However, the neuronal mechanisms underlying these changes remain unclear. In this study, we explored how psychosocial stress can modulate brain rhythms during an attentional task and a task-free period. We recorded the EEG and ECG activity of 42 healthy participants subjected to either the Trier Social Stress Test (TSST), a controlled procedure to induce stress, or a comparable control protocol (same physical and cognitive effort but without the stress component), flanked by an attentional task, a 90 s of task-free period and a state of anxiety questionnaire. We observed that psychosocial stress induced an increase in heart rate (HR), self-reported anxiety, and alpha power synchronization. Also, psychosocial stress evoked a relative beta power increase during correct trials of the attentional task, which correlates positively with anxiety and heart rate increase, and inversely with attentional accuracy. These results suggest that psychosocial stress affects performance by redirecting attentional resources toward internal threat-related thoughts. An increment of endogenous top-down modulation reflected an increased beta-band activity that may serve as a compensatory mechanism to redirect attentional resources toward the ongoing task. The data obtained here may contribute to designing new ways of clinical management of the human stress response in the future and could help to minimize the damaging effects of persistent stressful experiences.


2004 ◽  
Vol 63 (3) ◽  
pp. 143-149 ◽  
Author(s):  
Fred W. Mast ◽  
Charles M. Oman

The role of top-down processing on the horizontal-vertical line length illusion was examined by means of an ambiguous room with dual visual verticals. In one of the test conditions, the subjects were cued to one of the two verticals and were instructed to cognitively reassign the apparent vertical to the cued orientation. When they have mentally adjusted their perception, two lines in a plus sign configuration appeared and the subjects had to evaluate which line was longer. The results showed that the line length appeared longer when it was aligned with the direction of the vertical currently perceived by the subject. This study provides a demonstration that top-down processing influences lower level visual processing mechanisms. In another test condition, the subjects had all perceptual cues available and the influence was even stronger.


2003 ◽  
Vol 14 (3) ◽  
pp. 181-190 ◽  
Author(s):  
Walter Sturm

Abstract: Behavioral and PET/fMRI-data are presented to delineate the functional networks subserving alertness, sustained attention, and vigilance as different aspects of attention intensity. The data suggest that a mostly right-hemisphere frontal, parietal, thalamic, and brainstem network plays an important role in the regulation of attention intensity, irrespective of stimulus modality. Under conditions of phasic alertness there is less right frontal activation reflecting a diminished need for top-down regulation with phasic extrinsic stimulation. Furthermore, a high overlap between the functional networks for alerting and spatial orienting of attention is demonstrated. These findings support the hypothesis of a co-activation of the posterior attention system involved in spatial orienting by the anterior alerting network. Possible implications of these findings for the therapy of neglect are proposed.


2011 ◽  
Vol 22 (1) ◽  
pp. 21-32 ◽  
Author(s):  
Julia Graf ◽  
Hartwig Kulke ◽  
Christa Sous-Kulke ◽  
Wilfried Schupp ◽  
Stefan Lautenbacher
Keyword(s):  

Aufmerksamkeit kann als Kontrollsystem neuronaler Aktivität verstanden werden, welches Neuroplastizität top-down modulieren hilft. Bisher wurde selten versucht, durch deren gezielte Förderung Funktionswiederherstellungen nach Hirnschädigung zu begünstigen. In vorliegender Studie wurde dies am Beispiel der Aphasie erprobt. 15 Schlaganfallpatienten erhielten ein dreiwöchiges Training der selektiven Aufmerksamkeit mit den PC-Programmen CogniPlus und „Konzentration“ bei fünf Sitzungen pro Woche zusätzlich zur Standardtherapie, 13 weitere bildeten eine Kontrollgruppe ohne Aufmerksamkeitstraining. Zur Effektivitätskontrolle dienten zwei Versionen des Untertests Go/Nogo (Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung) und die Kurze Aphasieprüfung. Nach dem Training manifestierte sich zwischen den Untersuchungsgruppen kein Unterschied in Aufmerksamkeits- und Sprachfunktionen; das zusätzliche Aufmerksamkeitstraining war also wirkungslos. Allerdings zeigten Patienten mit deutlichen Aufmerksamkeitsverbesserungen tendenziell weniger Aphasie-Symptome, was die Hypothese aufmerksamkeitsvermittelter Plastizitätsmodulation nach Hirnschädigung partiell stützt.


2001 ◽  
Vol 209 (1) ◽  
pp. 34-53 ◽  
Author(s):  
Rainer Bösel
Keyword(s):  
Top Down ◽  

Zusammenfassung. Aufmerksamkeit wird sowohl als Selektivität in der bewußter Verarbeitung oder auch als selektive neuronale Aktivierung verstanden. Die neuronalen Strukturen, die Objektdiskrimination ermöglichen, erlauben eine Interaktion von datengetriebenen und endogenen top-down Prozessen, die zu einer selektiven Bereitstellung von Verarbeitungs-Ressourcen führen. Zielgerichtetes Verhalten erfordert manchmal einen Wechsel in der Ressourcen-Bereitstellung und eine Konzentration von mentaler Aktivität. Aufmerksamkeitswechsel kann als ein zweiphasiger Prozeß verstanden werden, der aus einer breiten Mobilisierung von Gedächtnis-Ressourcen besteht (angezeigt durch EEG-Theta), gefolgt von einer re-organisierenden Einengung neuronaler Aktivität (angezeigt durch langsames EEG-Alpha). Dieser Beitrag unterstützt die Annahme, daß die Analyse des gekoppelten Wechselspiels aus Mobilisierung und Konzentration in bestimmten Teilen der posterioren und anterioren Rindenregionen ein Schlüssel für das Verständnis von Aufmerksamkeitswechsel sein könnte.


PsycCRITIQUES ◽  
2005 ◽  
Vol 50 (19) ◽  
Author(s):  
Michael Cole
Keyword(s):  
Top Down ◽  

2000 ◽  
Author(s):  
Robin D. Thomas ◽  
Melissa A. Lea ◽  
Mark D. Hammerly
Keyword(s):  

2012 ◽  
Author(s):  
Charles L. Folk ◽  
Deborah Kendzierski ◽  
Brad Wyble

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