Selective deployment of attention to time and modality and its impact upon behavior and brain oscillations

Abstract

This thesis investigates the relationship between attention to time and modality at the levels of behavior and pre-stimulus brain oscillations, measured with EEG. Participants were presented with target stimuli from one of two possible modalities, which could appear at one of two different time points. The factors time and modality were interlaced with each other by the fact that each of the modalities was more likely to appear at a different point in time and additionally one of the modalities being more likely overall. We observed that attention to each modality followed its respective temporal likelihood, independently which combination of modalities was used, suggesting a general mechanism for cross-modal temporal decoupling in time. This result is in contrast with cross-modal attention in space, which occurs in a coupled way. At the physiological level, the decoupling effect in time also seems to modulate ongoing neural oscillations in different frequency bands. Based on the results obtained in the time-frequency analysis, we put forward the following tentative hypotheses: alpha oscillations appear to encode switches in modality expectation over sensory cortices, while the beta band might encode the expected modality of the next upcoming stimulus and for the effect of temporal attention itself.

Esta tesis investiga la relación entre la atención al tiempo y a la modalidad al nivel de comportamiento y oscilaciones cerebrales pre-estímulo. En los estudios que se presentan aquí, los participantes debían responder a estímulos que se presentaban en una de dos modalidades distintas, y podían aparecer en uno de dos momentos distintos. Los factores de tiempo y modalidad fueron entrelazados el uno con el otro a través la manipulación de su probabilidad, según la cual una modalidad era más probable en un momento u otro y una de las modalidades era más probable en general. Los resultados mostraron que la atención a cada modalidad seguía su respectiva probabilidad temporal, independientemente de la combinación de modalidades, lo cual sugiere un mecanismo general para el desacoplamiento inter-sensorial en la atención temporal. Este resultado es interesante porque contrasta con la atención inter-sensorial en el dominio espacial, donde las distintas modalidades parecen funcionar de manera acoplada. El efecto de desacoplamiento en atención temporal también parece modular las oscilaciones cerebrales antes del momento en anticipación al estímulo, en bandas de frecuencia distintas. Según los resultados obtenidos mediante el registro de estas oscilaciones, elaboramos las siguientes hipótesis: las oscilaciones alfa parecen codificar expectativas sobre cambios de modalidad en las cortezas sensoriales, mientras que la banda beta parece codificar las expectativas sobre la modalidad del siguiente estímulo, y el efecto de atención temporal en sí.