Neural responses to observed eye blinks in normal and slow motion : an MEG study

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201303262636
Title: Neural responses to observed eye blinks in normal and slow motion : an MEG study
Author: Helokunnas, Siiri
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Behavioural Sciences, Institute of Behavioural Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201303262636
http://hdl.handle.net/10138/38617
Thesis level: master's thesis
Abstract: Objectives. The main function of eye blinking is to moisten and protect the cornea. Therefore it may be surprising that blink rate can convey information about the person's emotional and cognitive state, and that people with abnormal blink rates can be perceived as unfriendly or nervous. Moreover, listeners' blinks have been shown to synchronize with a videotaped speaker's blinks. For these reasons, blinks are suggested to have social functions, as well. The objective of this thesis was to probe the neural correlates of blink viewing with magnetoencephalography (MEG). The research questions were: 1) Do viewed eye blinks elicit observable MEG responses? If they do, which brain regions are involved? 2) How does the response change when the blink video is slowed down? 3) Are the self-produced blinks synchronized with the viewed blinks? Methods. The participants (n = 9) were presented with a video of a neutral female face showing no other movement than a single eye blink. The video was played back with normal speed (blink duration 351 ms) and in slow motion (950 ms); a pair of normal and slow videos was repeated 102 times. Between the blink videos, five other facial expressions were shown, and the participants task was to memorize those expressions. A 306-channel neuromagnetometer recorded the brain responses with a sampling rate of 600 Hz. After averaging and filtering the responses, the mean peak latencies, return-to-baseline durations and amplitudes were compared on the channels showing the strongest peaks. The participants blinks were measured with electro-oculogram (EOG), and the proportion of blinks occurring during the viewed blink was compared with the proportions of blinks at other time points. Results and discussion. Both fast and slow viewed blinks elicited prominent MEG responses. The mean peak latencies of the responses to the slow blinks were longer than those to the normal blink (445 ms vs. 317 ms). The responses to the slow blink also returned to the baseline later (921 ms vs. 537 ms). The maximum responses were equal in amplitude between the normal and slow conditions, contrary to our expectations based on earlier results showing that when the viewed stimuli move faster, the responses are stronger. In accordance with earlier EEG results, the cortical sources, modeled as current dipoles, were located mainly in the occipito-temporal cortical regions in the right hemisphere. The subjects also tended to blink more after the blink in the video (peak around 700 ms after the onset of the viewed blink). In conclusion, eye blinks are likely to have social relevance, and this was the first study to demonstrate with MEG how the human brain reacts to viewed blinks.Tavoitteet. Silmiä räpytellään pääasiassa sen vuoksi, että sarveiskalvo pysyisi kosteana. Siksi saattaa tuntua yllättävältä, että räpäysten tiheys voi paljastaa jotakin henkilön kognitiivisesta tai emotionaalisesta tilasta ja että epätavallinen räpytystiheys voi luoda epäystävällisen tai hermostuneen vaikutelman. Kuulijoiden on lisäksi osoitettu räpyttelevän silmiään samaan tahtiin videolla näkyvän puhujan kanssa. Näiden tulosten perusteella on ehdotettu, että silmänräpäyksillä olisi merkitystä sosiaalisen vuorovaikutuksen kannalta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tarkastella nähtyihin silmänräpäyksiin syntyviä aivovasteita magnetoenkefalografiaa (MEG) käyttäen. Tutkimuskysymyksinä olivat: 1) Tuleeko nähtyyn räpäykseen erotettavissa oleva MEG-vaste? Ja jos tulee, mitkä alueet aktivoituvat? 2) Miten vaste muuttuu, kun räpäysvideota hidastetaan? 3) Ajoittuvatko katsojan silmänräpäykset systemaattisesti videon räpäyksiin nähden? Menetelmät. Koehenkilöille (n=9) esitettiin videolla naisen kasvot, joilla ei näkynyt muuta liikettä kuin yksittäinen silmänräpäys. Video näytettiin sekä tavallisella nopeudella (jolloin räpäyksen kesto oli 351 ms) että hidastettuna (950 ms). Video toistettiin kummallakin nopeudella 102 kertaa. Näiden toistojen välissä näytettiin myös viisi videota muista kasvonilmeistä, ja koehenkilöiden tehtävänä oli painaa mieleen nuo ilmeet. Aivovasteet mitattiin 306-kanavaisella neuromagnetometrillä 600 Hz:n näytteenottotaajuudella. Signaalia suodatettiin ja keskiarvoistettiin, ja gradiometripareille laskettiin vektorisummat, jotta vasteiden huippujen viiveitä ja voimakkuuksia sekä vasteiden kestoja voitiin vertailla (kultakin koehenkilöltä valittiin vertailuun se kanava, jossa vaste oli voimakkain). Koehenkilöiden silmänräpäykset rekisteröitiin elektro-okulografialla (EOG), ja räpäysten määrää nähdyn räpäyksen aikana verrattiin räpäysten määriin muina ajanhetkinä. Tulokset ja johtopäätökset. Sekä nopea että hidas silmänräpäys tuottivat selkeitä MEG-vasteita. Vasteiden huippujen viiveet olivat pidempiä hitaille räpäyksille (keskiarvo 445 ms) kuin nopeille (317 ms). Vasteet hitaaseen räpäykseen myös pysyivät pidempään kohinarajan yläpuolella (hitaat 921 ms, nopeat 537 ms). Vasteiden huippujen voimakkuuksissa ei ollut eroa nopean ja hitaan videon välillä, mikä on vastoin aiempia tuloksia, jotka ovat näyttäneet vasteiden voimakkuuden kasvavan ärsykkeiden (nähtyjen pisteiden) liikkuessa nopeammin. Lähteet paikannettiin dipolimallinnuksen avulla takaraivo- ja päälaenlohkon välimaastoon aivokuorelle, mikä on sopusoinnussa aiempien EEG-tulosten kanssa. Lisäksi koehenkilöillä oli taipumus räpytellä enemmän juuri räpäyksen näkemisen jälkeen. Yhteenvetona todettakoon, että silmänräpäyksillä on todennäköisesti merkitystä sosiaalisessa kanssakäymisessä, ja tämä oli ensimmäinen tutkimus, jossa näytettiin MEG:llä, miten aivot reagoivat silmänräpäyksen näkemiseen.
Discipline: Cognitive science
Kognitiotiede
Kognitionsvetenskap
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
neuralre.pdf 1.478Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record