Impaired pre-saccadic shifts of attention in neglect patients

Every saccade is generally preceded by a mandatory shift of attention to the saccade endpoint, allowing us to process visual information more effectively. Whether this ‘pre-saccadic shift of attention’ is still intact in hemispatial neglect is unknown. Whereas neglect patients exhibit lateralized impairments of attention and often show impaired saccadic behaviour, it is not yet clear how the pre-saccadic shift of attention is affected during accurately executed eye movements. In this study, we used a gaze contingent visual discrimination task, in which neglect patients had to discriminate a probe presented before saccade onset. Results revealed an imbalance in discrimination performance between the two hemifields with poor performance to probes in the contralesional compared to the ipsilesional hemifield when accounting for saccadic impairments. These results suggest that attention and eye movements are both unique impairments of neglect patients. We hypothesize that the impaired pre-saccadic shift of attention could be one of the key problems of neglect and might underlie other spatial and non-spatial deficits often reported in neglect patients

Congruent movement training as a rehabilitation method to ameliorate symptoms of neglect–proof of concept

Stroke patients with visuospatial neglect (VSN) have difficulties responding to visual information located in the contralesional hemifield, affecting many daily life activities (ADL) such as eating, reading and mobility. Visual Scanning Therapy (VST) is widely used in clinical practice to ameliorate symptoms of VSN. Yet, not all patients benefit from this training and many training sessions are needed in order to achieve stable results. One potentially promising improvement to the VST is based on the theory that different effectors of the motor systems (e.g., eyes, hands) independently allocate attention during the programming of the movement (i.e., Pre Motor Theory of Attention (PMT)). Here, we studied this direct implementation of the PMT and tested whether a congruent movement training (CMT: congruent -i.e., executed at the same time to the same location-eye and pointing movements) is more effective to attenuate symptoms of neglect compared to VST. This study can be seen as a proof of concept. Attenuation of neglect symptoms was found in the CMT group after just 5 h of training in the subacute phase of neglect. In contrast, no training effects were found in the VST group. These findings indicate the potential of CMT which is a minimal –yet crucial-upgrade of the standard VST protocol that can be easily implemented in the clinic

Recruitment of a long-term memory supporting neural network during repeated maintenance of a multi-item abstract visual image in working memory

Humans can flexibly transfer information between different memory systems. Information in visual working memory (VWM) can for instance be stored in long-term memory (LTM). Conversely, information can be retrieved from LTM and temporarily held in WM when needed. It has previously been suggested that a neural transition from parietal- to midfrontal activity during repeated visual search reflects transfer of information from WM to LTM. Whether this neural transition indeed reflects consolidation and is also observed when memorizing a rich visual scene (rather than responding to a single target), is not known. To investigate this, we employed an EEG paradigm, in which abstract six-item colour-arrays were repeatedly memorized and explicitly visualized, or merely attended to. Importantly, we tested the functional significance of a potential neural shift for longer-term consolidation in a subsequent recognition task. Our results show a gradually enhanced- and sustained modulation of the midfrontal P170 component and a decline in parietal CDA, during repeated WM maintenance. Improved recollection/visualization of memoranda upon WM-cueing, was associated with contralateral parietal- and right temporal activity. Importantly, only colour-arrays previously held in WM, induced a greater midfrontal P170-response, together with left temporal- and late centro-parietal activity, upon re-exposure. These findings provide evidence for recruitment of an LTM-supporting neural network which facilitates visual WM maintenance

De invloed van frequente aanduiding van maximumsnelheid boven de weg op het gedrag van de weggebruiker: literatuuronderzoek

In deze literatuurstudie is onderzocht hoe het gedrag van weggebruikers mogelijk verandert als boven alle Rijkssnelwegen waar signaalgevers hangen de maximumsnelheid permanent aangegeven wordt op opeenvolgende matrixborden. Specifiek waren er drie vragen vanuit Rijkswaterstaat rondom dit systeem: 1. Wat is de aansluiting op verwachtingen van de weggebruiker? 2. Wat is de consistentie van begrip van de weggebruiker van de snelheidslimiet? 3. Wat is de bereidwilligheid van de weggebruiker om zich aan de limiet te houden? Om deze vragen te beantwoorden is er een overzicht gegeven door experts in zes gebieden: aandacht, visueel zoeken, actieregulatie, human factors, mens-machine (en automatisering) interactie, en verkeerskunde. De verschillende vakgebieden leiden tot complementaire inzichten, maar zijn grotendeels ook consistent in hun bevindingen. Op de volgende pagina’s (centraal inzichten overzicht) staat per vraag een samenvattend overzicht van de positieve en negatieve aspecten die geassocieerd zijn met invoering van het systeem en relevante overige aandachtspunten. Het is een politieke vraag hoe de positieve aspecten opwegen tegen de negatieve aspecten. Op basis van de huidige wetenschap zien wij echter reden tot zorgen bij invoering van het voorgestelde systeem. Wat betreft verwachtingen (vraag 1) is een voordeel van het aanbieden van snelheidsinformatie dat deze aanwezig is (de weggebruiker hoeft het niet in het geheugen te houden). Meerdere vakgebieden geven echter aanwijzingen dat het zeer waarschijnlijk is dat een groot deel van de weggebruikers veranderingen van informatie (bv. snelheidsverlaging) op de borden niet altijd meekrijgt en deze informatie mogelijk negeert. Hierdoor wordt het gewenste effect, dat weggebruikers zich (beter) houden aan de aangegeven snelheidslimiet, wellicht niet bereikt. Wat betreft consistentie (vraag 2) is er een conflict tussen hoe de maximumsnelheid op de wegen met matrixborden wordt aangegeven en hoe dit op andere wegen (bv. provinciale wegen, andere Rijkssnelwegen) wordt aangegeven. Ook kunnen er conflicten zijn met andere bronnen die weggebruikers (meer) vertrouwen, zoals hun mobiele telefoon of in-car navigatiesysteem. Dit kan op termijn leiden tot het niet vertrouwen van informatie boven de weg en het nog minder bekijken en gebruiken van deze informatie. Het gebruiken van veel opeenvolgende borden verlaagt de opvallendheid van veranderingen in (snelheidslimiet)waarden tussen borden. Om dit te compenseren zouden weer extra signalen moeten worden toegevoegd, waarvan de effectiviteit niet duidelijk is. Een mogelijke valkuil hierbij is dat het toevoegen van extra signalen resulteert in steeds meer borden en signalen langs de weg, wat de verkeerssituatie nóg onduidelijker maakt. Wat betreft de weggebruikers’ bereidwilligheid om zich aan de limiet te houden (vraag 3), is de verwachting dat deze laag is als de borden een verlaging van de snelheidslimiet geven. Of weggebruikers zich aan de snelheidslimiet kunnen en willen houden hangt van meer af dan de aanwezigheid van een bord. Zeker als de snelheidslimiet niet past bij de (beleving van de weggebruiker van de) verkeerscontext, is de bereidheid van de gemiddelde weggebruiker om zich aan de limiet te houden waarschijnlijk laag. Dit blijkt ook uit eerder Nederlands praktijkonderzoek. Internationaal onderzoek laat ook zien dat weggebruikers hun snelheid wellicht verlagen in reactie op dynamische (snelheids-) borden, maar dat het komen tot een dergelijke aanpassing enige tijd duurt en dan vaak ook slechts tijdelijk is. Overwegend zijn er, vanuit de gedragswetenschap bekeken, sterke kanttekeningen bij het voorgestelde systeem. Hierbij valt ook op te merken dat de aspecten die op het eerste gezicht positieve kenmerken zijn van het nieuwe systeem, juist ook negatieve gevolgen hebben. Zo is een voordeel van het permanent tonen van de maximale snelheid dat deze beschikbaar is voor een weggebruiker die daar actief naar op zoek is, bijvoorbeeld om een onbewuste snelheidsovertreding te voorkomen. Echter, juist doordat er altijd een snelheidsaanduiding is, zal deze informatie voor het merendeel van de weggebruikers minder opvallend worden en kunnen kritieke veranderingen (bv. snelheidsverlaging) onopgemerkt blijven. Hierdoor wordt de informatie boven de weg (op termijn) mogelijk juist genegeerd en vinden er mogelijk juist meer onbewuste snelheidsovertredingen plaats, wat mogelijk ook de verkeersveiligheid negatief beïnvloedt. Onze conclusie is dan ook dat, alles overwegend, het systeem niet voldoende aansluit bij de verwachtingen van weggebruikers (vraag 1), dat er beperkingen zijn aan de consistentie van begrip van de weggebruikers (vraag 2), en dat de verwachte bereidwilligheid van weggebruikers om zich aan de snelheidslimiet te houden laag is (vraag 3). In onze discussiesectie doen we een voorstel voor een mogelijk alternatief dat enkele nadelen vermijdt, maar enkele voordelen van het nieuwe systeem behoudt: just-in-time, context-relevante informatie aanbieding. Ook dat voorstel dient echter nog grondiger geëvalueerd te worden, met bijzondere aandacht voor de lange termijn gevolgen. Tot slot bespreken we beperkingen van onze studie, maar ook de meerwaarde die inzichten uit fundamenteel onderzoek hebben voor het ontwerp van nieuwe (manieren van inzetten van) systemen

Attention rhythmically samples multi-feature objects in working memory

Attention allows us to selectively enhance processing of specific locations or features in our external environment while filtering out irrelevant information. It is currently hypothesized that this is achieved through boosting of relevant sensory signals which biases the competition between neural representations. Recent neurophysiological and behavioral studies revealed that attention is a fundamentally rhythmic process, tightly linked to neural oscillations in frontoparietal networks. Instead of continuously highlighting a single object or location, attention rhythmically alternates between multiple relevant representations at a frequency of 3–8 Hz. However, attention cannot only be directed towards the external world but also towards internal visual working memory (VWM) representations, e.g. when selecting one of several search templates to find corresponding objects in the external world. Two recent studies demonstrate that single-feature objects in VWM are attended in a similar rhythmic fashion as perceived objects. Here we add to the literature by showing that non-spatial retro-cues initiate comparable theta-rhythmic sampling of multi-feature objects in VWM. Our findings add to the converging body of evidence that external and internal visual representations are accessed by similar rhythmic attentional mechanisms and present a potential solution to the binding problem in working memory

Dynamic and flexible transformation and reallocation of visual working memory representations

In their recent review, Xu critically assesses the role of early visual areas in VWM storage in the light of new fMRI-decoding studies that seemingly support the sensory storage account. We would like to extend the discussion by highlighting recent findings which suggest that early visual areas can dynamically transform active VWM representations e.g., to activity silent or long-term memory representations. These latent codes evade detection via traditional paradigms as well as decoding methods and hence limit the conclusions that can be drawn about the role of certain brain regions in WM storage. More precisely we claim that a lack or a temporary disappearance of multivariate VWM evidence from early visual brain regions does not imply that these areas are not essentially required to store and maintain active, or currently attended, VWM representations

An embodied account of visual working memory

Traditional models of visual memory rely solely on internal memory and ignore our reliance on the information that is physically present in the external visual world. Experiments on visual working memory generally use paradigms that are designed to maximally load internal memory storage, although these situations do not necessarily translate to the actual use of visual working memory in daily life. Here, I discuss an embodied view of visual memory in which there is a continuous decision about which information to internalize and which information to leave in the external world for (possible) access later in time. In this view, the known limited capacity of visual working memory is not a problem in daily life, as the external world typically remains readily available and can be accessed relatively easily by executing eye movements to relevant locations

Vision while the eyes move: Getting the full picture

Visual information is continuously sampled from our environment, even as the eyes move, which helps the visual system create a stable view of the world

Intra-saccadic displacement sensitivity after a lesion to the posterior parietal cortex

Visual perception is introspectively stable and continuous across eye movements. It has been hypothesized that displacements in retinal input caused by eye movements can be dissociated from displacements in the external world using extra-retinal information, such as a corollary discharge from the oculomotor system. The extra-retinal information can inform the visual system about an upcoming eye movement and accompanying displacements in retinal input. The parietal cortex has been hypothesized to be critically involved in integrating retinal and extra-retinal information. Two tasks have been widely used to assess the quality of this integration: double-step saccades and intra-saccadic displacements. Double-step saccades performed by patients with parietal cortex lesions seemed to show hypometric second saccades. However, recently idea has been refuted by demonstrating that patients with very similar lesions were able to perform the double step saccades, albeit taking multiple saccades to reach the saccade target. So, it seems that extra-retinal information is still available for saccade execution after a lesion to the parietal lobe. Here, we investigated whether extra-retinal signals are also available for perceptual judgements in nine patients with strokes affecting the posterior parietal cortex. We assessed perceptual continuity with the intra-saccadic displacement task. We exploited the increased sensitivity when a small temporal blank is introduced after saccade offset (blank effect). The blank effect is thought to reflect the availability of extra-retinal signals for perceptual judgements. Although patients exhibited a relative difference to control subjects, they still demonstrated the blank effect. The data suggest that a lesion to the posterior parietal cortex (PPC) alters the processing of extra-retinal signals but does not abolish their influence altogethe