Towards a better understanding of distraction by unexpected stimuli across the lifespan

Abstract

[eng] Selective attention is the ability to filter out task-irrelevant stimuli in order to concentrate on the task at hand. Other mechanisms ensure that unexpected but potentially important stimuli can however break through attention and capture our attention. While adaptive, these mechanisms can have one downside when the attention capturing stimulus is of no relevance: distraction. Past research explored the mechanisms involved in this type of distraction and its behavioural impact but evidence is limited, especially with respect to its variation with age. Therefore, the main objective of this dissertation is to reach a better understanding of the cognitive mechanisms underpinning distraction by unexpected stimuli through the lifespan. A total of 5 experimental series form part of this dissertation. Publication 1 provides original evidence questioning the hypothesis of deviance distraction as a modality-independent mechanism. In this study, we orthogonally contrasted the sensory modalities of the irrelevant and relevant stimuli in oddball tasks. The results showed deviance distraction for auditory deviants irrespective of the targets’ modality. Visual deviants, in contrast, produced no deviance distraction (for visual or for auditory target stimuli), except in the specific situation in which participants were forced to attend to the irrelevant stimuli and under specific conditions related to the spatial properties of the stimuli. Following the evidence that our cognitive system seems to be more vulnerable to distraction when deviant stimuli are presented in the auditory modality than when presented in the visual modality (at least when irrelevant and target stimuli do not form part of the same object), in Publication 2 we used this modality to study, for the first time, the effect of ageing on deviance distraction in cross-modal (auditory-visual) and uni-modal (auditory–auditory) oddball tasks (within-participant). The results showed an effect of age on distraction in the cross-modal task but not in the uni-modal task. In Publication 3 we studied the effect of age on deviance distraction using uni-modal oddball tasks, visual and auditory, in which irrelevant and relevant information formed part of the same perceptual object. Our results showed deviance distraction in the auditory and visual modalities, but the amount of distraction did not vary with age. Hence, together, Publications 2 and 3 provide strong evidence that the effect of ageing on deviance distraction is specific to the cross-modal oddball task and that deviance distraction in purely auditory or visual oddball tasks does not increase in old age. In Publication 4 we studied the link between response inhibition and attentional reorienting. Response inhibition and attentional reorienting are usually studied separately but recent research has proposed that both processes might rely on similar cognitive and neural mechanisms. In two experiments, we contrasted the “circuit breaker” account (which assumes that unexpected events produce global suppression of motor output) and the “stimulus detection” account (which assumes that attention is reoriented to unexpected events). Our results supported the “stimulus detection” account, highlighting the importance of reorienting our attention in order to detect the unexpected signals and consequently cancel or update our actions. In Publication 5, we adopted a more global perspective. We explored deviance distraction across the lifespan (comparing children, young and older adults) as well as the role of working memory capacity (WMC) and response inhibition in deviance distraction across the lifespan. The results revealed deviance distraction in all age groups, but more so in older adults compared to young adults and children (who did not differ from each other). Response inhibition did not account for deviance distraction in any of the age groups while WMC correlated positively with deviance distraction in children, negatively in older adults, and not at all in young adults.

[spa] La atención selectiva es la habilidad de filtrar estímulos irrelevantes para la tarea en curso con el fin de concentrase en ella. Al mismo tiempo, otros mecanismos aseguran que estímulos inesperados pero potencialmente importantes puedan capturar nuestra atención y ser procesados. Estos mecanismos, aunque adaptativos, tienen una desventaja: la distracción. Estudios anteriores han explorado los mecanismos involucrados en la distracción comportamental, pero la evidencia es limitada. Por lo tanto, el principal objetivo de esta tesis es el de alcanzar un mayor conocimiento de los mecanismos cognitivos que fundamentan la distracción por estímulos inesperados a través del ciclo vital. Un total de 5 series experimentales conforman esta tesis doctoral. La Publicación 1 proporciona evidencia original que cuestiona la hipótesis de la distracción por estímulos inesperados como un mecanismo independiente de la modalidad de presentación del estímulo. En este estudio, contrastamos ortogonalmente las modalidades sensoriales de los estímulos relevantes e irrelevantes en tareas oddball. Los resultados muestran distracción para los estímulos auditivos desviados independientemente de la modalidad de los estímulos diana. En cambio, los estímulos desviados visuales no produjeron distracción (para estímulos diana visuales o auditivos), excepto en la situación específica en que los participantes fueron forzados a atender a los estímulos irrelevantes y bajo condiciones específicas relacionadas con las propiedades espaciales de los estímulos. Siguiendo la evidencia de que nuestro sistema cognitivo parece ser más vulnerable a la distracción cuando los estímulos desviados son presentados en la modalidad auditiva que cuando son presentados en la modalidad visual (al menos cuando los estímulos irrelevante y diana no forman parte del mismo objeto perceptivo), en la Publicación 2 utilizamos esta modalidad para estudiar, por primera vez, el efecto del envejecimiento en la distracción por estímulos inesperados en tareas oddball crossmodal (auditivo-visual) y uni-modal (auditivo-auditivo). Los resultados mostraron un efecto de la edad en la distracción en la tarea cross-modal pero no en la uni-modal. En la Publicación 3, estudiamos el efecto de la edad en la distracción por estímulos desviados utilizando tareas oddball uni-modales, visual y auditiva, cuya información relevante e irrelevante formaba parte del mismo objeto perceptivo. Nuestros resultados mostraron distracción por estímulos inesperados en las modalidades auditiva y visual, pero ésta no varió en función de la edad. Por consiguiente, de forma conjunta, las Publicaciones 2 y 3, proporcionan una fuerte evidencia de que el efecto del envejecimiento en la distracción por estímulos inesperados es específico de las tareas oddball cross-modal y que ésta no se ve incrementada en la vejez en tareas oddball puramente auditivas o visuales. En la Publicación 4 estudiamos el enlace entre inhibición de respuesta y la reorientación atencional. La inhibición de respuesta y la reorientación atencional son generalmente estudiados de forma separada, pero estudios recientes han propuesto que ambos procesos podrían basarse en mecanismos cognitivos y neurales similares. En dos experimentos, contrastamos la explicación del “circuit breaker” (el cual asume que los eventos inesperados producen una supresión global de la respuesta motora) y de la explicación de la “detección de estímulo” (la cual asume que la atención es reorientada hacia los eventos inesperados). Nuestros resultados apoyan la explicación de la “detección del estímulo”, destacando la importancia de reorientar nuestra atención con el fin de detectar las señales inesperadas y como consecuencia, cancelar o actualizar nuestras acciones. En la Publicación 5, adoptamos una perspectiva más global. Exploramos la distracción por estímulos inesperados a lo largo de la vida (comparando niños, jóvenes y ancianos) así como el papel de la capacidad de memoria de trabajo (WMC) y de la inhibición de respuesta en la distracción a lo largo de la vida. Los resultados revelaron distracción por estímulos inesperados en todos los grupos de edad, pero ésta fue mayor en el grupo de los ancianos comparado con el grupo de jóvenes adultos y niños (quienes no difirieron entre sí). La inhibición de respuesta no explicó la distracción en ninguno de los grupos de edad mientras que la WMC correlacionó positivamente con la distracción en niños, negativamente en ancianos y no correlacionó en los jóvenes adultos.

[cat] L’atenció selectiva es la habilitat de filtrar estímuls irrellevants per a la tasca en curs amb la finalitat de concentrar-se en ella. Al mateix temps, altres mecanismes asseguren que estímuls inesperats però potencialment importants puguin capturar la nostra atenció i ser processats. Aquests mecanismes, encara que adaptatius, tenen un desavantatge: la distracció. Estudis anteriors han explorat els mecanismes involucrats en la distracció comportamental, però l'evidència és limitada. Per tant, el principal objectiu d'aquesta tesi és el d'aconseguir un major coneixement dels mecanismes cognitius que fonamenten la distracció per estímuls inesperats a través del cicle vital. Un total de 5 sèries experimentals conformen aquesta tesi doctoral. La Publicació 1 proporciona evidència original que qüestiona la hipòtesi de la distracció per estímuls inesperats com un mecanisme independent de la modalitat de presentació de l’estímul. En aquest estudi, vam contrastar ortogonalment les modalitats sensorials dels estímuls rellevants i irrellevants en tasques oddball. Els resultats van mostrar distracció per als estímuls auditius desviats independentment de la modalitat dels estímuls diana. En canvi, els desviats visuals no van produir distracció (per a estímuls diana visuals o auditius), excepte en la situació específica en que els participants van ser forçats a atendre als estímuls irrellevants i sota condicions específiques relacionades amb les propietats espacials dels estímuls. Seguint l'evidència de que el nostre sistema cognitiu sembla ser més vulnerable a la distracció quan els estímuls desviats són presentats en la modalitat auditiva que quan són presentats en la modalitat visual (almenys quan els estímuls irrellevant i diana no formen part del mateix objecte perceptiu), en la Publicació 2 vam utilitzar aquesta modalitat per estudiar, per primera vegada, l'efecte de l'envelliment en la distracció per estímuls inesperats en tasques oddball cross-modal (auditiu-visual) i uni-modal (auditiuauditiu). Els resultats mostraren un efecte de l'edat en la distracció en la tasca crossmodal però no en la uni-modal. En la Publicació 3, vam estudiar l'efecte de l'edat en la distracció per estímuls inesperats utilitzant tasques oddball uni-modals, visual i auditiva, en la informació rellevant i irrellevant la qual formava part del mateix objecte perceptiu. Els nostres resultats van mostrar distracció per estímuls inesperats en les modalitats auditiva i visual, però aquesta no va variar en funció de l'edat. Per tant, de forma conjunta, les Publicacions 2 i 3, proporcionen una forta evidència de que l'efecte de l'envelliment en la distracció per estímuls inesperats és específic de les tasques oddball cross-modal i que aquesta no es veu incrementada en la vellesa en tasques oddball purament auditives o visuals. En la Publicació 4 estudiem l'enllaç entre inhibició de resposta i la reorientació de l’atenció. La inhibició de resposta i la reorientació de l’atenció són generalment estudiats de forma separada, però estudis recents han proposat que ambdós processos podrien basar-se en mecanismes cognitius i neurals similars. En dos experiments, contrastem l'explicació del “circuit breaker” (el qual assumeix que els esdeveniments inesperats produeixen una supressió global de la resposta motora) i de l'explicació de la “detecció d'estímul” (la qual assumeix que l'atenció és reorientada cap als esdeveniments inesperats). Els nostres resultats recolzen l'explicació de la “detecció d'estímul”, destacant la importància de reorientar la nostra atenció amb la finalitat de detectar els senyals inesperats i com a conseqüència, cancel·lar o actualitzar les nostres accions. En la Publicació 5, adoptem una perspectiva més global. Vam explorar la distracció per estímuls inesperats al llarg de la vida (comparant nins, joves i ancians) així com el paper de la capacitat de memòria de treball (WMC) i de la inhibició de resposta en la distracció al llarg de la vida. Els resultats van revelar distracció per estímuls inesperats en tots els grups d'edat, però aquesta va ser major en el grup d'ancians comparat amb el grup de joves adults i nens (els qui no van diferir entre si). La inhibició de resposta no va explicar la distracció en cap dels grups d'edat mentre que la WMC va correlacionar positivament amb la distracció en nens, negativament en ancians i no va correlacionar en els joves adults.