INFLUENCE OF ANXIETY RELATED TO EXAMINATION STRESS ON VISUAL ATTENTION SHIFTS AND ELECTRIC ACTIVITY OF BRAIN FRONT ZONES

The attention of anxious people can be highly sensitive to environmental stimuli associated with threat. Such stimuli attract principle attention, thereby contributing to its shift. The purpose of the paper was to study the relationship between the sensorimotor characteristics of visual attention and bioelectrical brain activity in healthy young people under anxiety associated with examination stress. Materials and Methods. The authors examined 39 healthy young people (university students) when performing tasks for visual attention to emotional (threatening) information. The characteristics of alpha activity spectral power in the frontal brain lobes and sensorimotor reactions were studied. The experimental series included 2 stages: a psychometric study (assessment of anxiety levels, depression and inclination to aggression) and EEG recording of background activity with open/closed eyes when performing visual attention tasks on emotional stimuli. Results. According to the results of cognitive tasks, the trial subjects were divided into 3 groups: with a visual attention shift to threatening information, with a visual attention shift from threatening information and without any attention shift. According to psychometric studies, trial subjects showed excessive anxiety levels (HADS). Subjects with a visual attention shift to threatening information demonstrated hostile aggression, including enmity and anger (BPAQ). Conclusion. In an anxiety state associated with examination stress, the students’ visual attention may shift to/from negatively colored emotional information. Young people with a high anxiety level and an attention shift to threatening information are presumably characterized by a high hostility level. Difficulties in distracting attention from emotional (threatening) information are probably associated with a relatively higher activation level of the right frontal brain zones. Keywords: anxiety, emotional information, frontal brain zones, alpha activity, attention shift. Показано, что система внимания тревожных людей может быть высоко чувствительна к стимулам окружающей среды, связанным с угрозой и привлекающим внимание в первую очередь, что способствует смещению внимания. Цель исследования – изучение взаимосвязи между сенсомоторными характеристиками зрительного внимания и особенностями биоэлектрической активности мозга в состоянии тревожности, связанной с экзаменационным стрессом, у здоровых молодых людей. Материалы и методы. Исследовали особенности спектральной мощности альфа-диапазона ЭЭГ во фронтальных отведениях мозга и сенсомоторных реакций при выполнении заданий на зрительное внимание к эмоциональной (угрожающей) информации у 39 здоровых молодых людей (обучающихся вуза). Экспериментальная серия включала 2 этапа: психометрическое исследование (оценка уровней тревожности, депрессии и склонности к агрессии) и регистрацию ЭЭГ фоновой активности с открытыми, закрытыми глазами и при выполнении заданий на зрительное внимание к эмоциональным стимулам. Результаты. По результатам выполнения когнитивных заданий участники исследования были разделены на 3 группы: «со смещением зрительного внимания к угрожающей информации», «со смещением зрительного внимания от угрожающей информации» и «с отсутствием смещения внимания». По данным психометрических исследований испытуемые характеризовались уровнями тревожности, превышающими норму (тест HADS). Участники группы «со смещением зрительного внимания к угрожающей информации» имели такие выраженные характеристики агрессии, как враждебность и гнев (тест BPAQ). Выводы. В состоянии тревожности, связанной с экзаменационным стрессом, зрительное внимание обучающихся может сопровождаться смещением внимания к/от негативно окрашенной эмоциональной информации. Для молодых людей с высоким уровнем тревожности и смещением внимания к угрожающей информации предположительно характерно наличие высокого уровня враждебности. Трудности с отвлечением внимания от эмоциональной (угрожающей) информации, вероятно, связаны со сравнительно более высоким уровнем активации фронтальных зон мозга справа. Ключевые слова: тревожность, эмоциональная информация, фронтальные зоны мозга, активность α-диапазона ЭЭГ, смещение внимания.

Neural representations of covert attention across saccades: comparing pattern similarity to shifting and holding attention during fixation

We can focus visuospatial attention by covertly attending to relevant locations, moving our eyes, or both simultaneously. How does shifting versus holding covert attention during fixation compare with maintaining covert attention across saccades? We acquired fMRI data during a combined saccade and covert attention task. On Eyes-fixed trials, participants either held attention at the same initial location (“hold attention”) or shifted attention to another location midway through the trial (“shift attention”). On Eyes-move trials, participants made a saccade midway through the trial, while maintaining attention in one of two reference frames: The “retinotopic attention” condition involved holding attention at a fixation-relative location but shifting to a different screen-centered location, whereas the “spatiotopic attention” condition involved holding attention on the same screen-centered location but shifting relative to fixation. We localized the brain network sensitive to attention shifts (shift > hold attention), and used multivoxel pattern time course analyses to investigate the patterns of brain activity for spatiotopic and retinotopic attention. In the attention shift network, we found transient information about both whether covert shifts were made and whether saccades were executed. Moreover, in the attention shift network, both retinotopic and spatiotopic conditions were represented more similarly to shifting than to holding covert attention. An exploratory searchlight analysis revealed additional regions where spatiotopic was relatively more similar to shifting and retinotopic more to holding. Thus, maintaining retinotopic and spatiotopic attention across saccades may involve different types of updating that vary in similarity to covert attention “hold” and “shift” signals across different regions.Significance StatementTo our knowledge, this study is the first attempt to directly compare human brain activity patterns of covert attention (to a peripheral spatial location) across saccades and during fixation. We applied fMRI multivoxel pattern time course analyses to capture the dynamic changes of activity patterns, with specific focus on the critical timepoints related to attention shifts and saccades. Our findings indicate that both retinotopic and spatiotopic attention across saccades produce patterns of activation similar to “shifting” attention in the brain, even though both tasks could be interpreted as “holding” attention by the participant. The results offer a novel perspective to understand how the brain processes and updates spatial information under different circumstances to fit the needs of various cognitive tasks.