How face perception and visual orienting interact: a comparison between infants and adults

The aim of this dissertation is to investigate the role of face and non-face stimuli in influencing the orienting of visuo-spatial attention, both in infants and adults. Visual orienting of attention and face processing are two theme issues that, separately, have a long research tradition. Less extensive is the literature that has tried to connect the two areas, to verify whether face stimuli, to which we are biased to pay attention even from birth, might bias the allocation of visual attention, when compared with non-face stimuli. Considering that faces in adults are processing by a specific anatomical and functional face system, that becomes increasingly specialized as a consequence of an experience-dependent activity, the purpose of this dissertation is to compare the performance of adult participants and infant participants of different ages. In particular, the hypothesis is that, given a different degree of experience with faces in infancy and adulthood, different will be the degree of influence of this stimuli on orienting of visual attention. With this consideration in mind, my dissertation begins with three theoretical chapters: Chapter 1 describes the mechanisms of visual orienting and the way to study it in adults; Chapter 2 refers to the development of visual orienting in infancy jointly to the maturation of neural substrates that mediate its mechanisms, and to the behavioral performances putatively linked to these substrates; Chapter 3 describes face processing both in adults and infants accordingly to an experience-dependent perspective. Subsequently, in the second part of the dissertation I describe two studies aiming at investigating the role of face and non-face stimuli in biasing orienting of attention, by means of two attentive effects, already documented both in adults and infants. Importantly, adults and infants are administered the same experimental paradigms, and their eye movements are recorded by means of an eye-tracker system (ASL). In particular in Study 1 (Chapter 4) the modulation of the inhibition of return effect by social stimuli to the detriment of non-social stimuli is investigated in adults and 4- and 7-month-old infants. The inhibition of return refers to a bias against attending to visual stimuli at recently attended locations. I hypothesized that an upright face (social stimulus) that compared in the previously attended location, given its biological value, could escape this spatial tagging, when compared with inverted face and house (non-social stimuli). Results seems to confirm a overall modulation of the inhibition of return effect, that is different according to the different ages tested. In Study 2 (Chapter 5) the gap effect is employed, with the aim to verify if the attention disengagement could be modulated by social stimuli to the detriment of non-social stimuli, in adults and 4- and 7-month-old infants. The gap effect consists in a reduction in the disengagement latency toward peripherally appearing targets when the fixation point disappears a short time before target (gap trials), compared to when both the fixation point and the peripheral target stay together on the screen (overlap trials). I hypothesized (Study 2a) that the disengagement latencies would be affected by the presence of an upright face (social stimulus) as fixation point or peripheral target more than an inverted or a noise face (non-social stimuli). Further I hypothesized (Study 2b) that the disengagement latencies would be affected by the presence of emotional expressions (social stimuli) as fixation point or peripheral target more than a noise face (non-social stimulus). Results seems to confirm a overall modulation of disengagement latencies only in the overlap trials by the social stimuli, but this modulation varies according to the different ages tested. Overall the results confirm a modulation of orienting of attention by the nature of the stimuli employed, but, as hypothesized, given a different degree of experience with faces in infancy and adulthood, different is degree of influence of this stimuli on orienting

L’obiettivo di questa tesi è quello di indagare il ruolo dei volti e dei non volti nell’orientamento dell’attenzione visuo-spaziale, sia nei bambini che negli adulti. L’orientamento dell’attenzione visiva e il processamento del volto sono due temi che, separatamente, hanno una lunga tradizione di ricerca. Meno estesa è la letteratura che ha provato a collegare le due aree, per verificare se gli stimoli volti, per i quali siamo propensi a prestare attenzione fin dalla nascita, possano influenzare l’orientamento dell’attenzione visiva, quando confrontati con stimoli non volti. Considerando che i volti negli adulti sono processati da un specifico sistema anatomico e funzionale, che diventa progressivamente specializzato in conseguenza di una crescente esperienza, lo scopo della tesi è confrontare la performance di soggetti adulti e di bambini di diverse età. In particolare, l’ipotesi riguarda il fatto che, dato un diverso grado di esperienza con i volti nell’infanzia e nell’età adulta, diverso sia il gradi di influenza di questi stimoli sull’orientamento dell’attenzione visiva. Sulla base di queste considerazioni, la mia tesi inizia con tre capitoli teorici: il Capitolo 1 descrive i meccanismi di orientamento visivo ed i modi per studiarli negli adulti; il Capitolo 2 si riferisce allo sviluppo dell’orientamento visivo nell’infanzia, unitamente alla maturazione dei substrati neurali che sottostanno ai suoi meccanismi, e ai compiti comportamentali che si presume siano connessi a tali substrati; il Capitolo 3 descrive il processamento dei volti sia negli adulti che nei bambini in accordo ad una prospettiva dipendente dall’esperienza. Successivamente, nella seconda parte della tesi descrivo due studi tesi ad indagare il ruolo di stimoli volti e non volti nell’influenzare l’orientamento dell’attenzione, attraverso due effetti attentivi già dimostrati sia negli adulti che nei bambini. Ad adulti e bambini sono stati somministrati gli stessi paradigmi sperimentali ed i loro movimenti oculari sono stati registrati tramite un sistema di inseguimento dei movimenti oculari (ASL). In particolare nello Studio 1 (Capitolo 4) si è indagata la modulazione dell’effetto di inibizione di ritorno da parte di stimoli sociali, a discapito di stimoli non sociali, in adulti e in bambini di 4 e 7 mesi di vita. L’inibizione di ritorno si riferisce ad un bias a riportare l’attenzione verso uno stimolo visivo che compare in una posizione già esplorata. Ho ipotizzato che un volto dritto (stimolo sociale) che compariva in una posizione spaziale già esplorata, dato il suo valore biologico, poteva sottrarsi all’etichettatura spaziale, quando confrontato con un volto invertito e con una casa (stimoli non sociali). I risultati confermano un generale effetto di modulazione dell’effetto di inibizione di ritorno, che varia in base alle diverse età testate. Nello Studio 2 (Capitolo 5) si è utilizzato l’effetto gap, con l’obiettivo di verificare se il disancoraggio dell’attenzione potesse essere modulato dagli stimoli sociali a discapito di quelli non sociali, in adulti e bambini di 4 e 7 mesi di vita. L’effetto gap consiste in una riduzione delle latenze di disancoraggio verso target periferici, quando il punto di fissazione scompare un certo intervallo di tempo prima della comparsa del target (trial gap), rispetto a quando sia il punto di fissazione che il target periferico restano entrambi sul monitor (trial overlap). Ho ipotizzato (Studio 2a) che le latenze di disancoraggio sarebbero state influenzate dalla presenza di un volto dritto (stimolo sociale) come punto di fissazione o target periferico più di un volto invertito o di un non volto (stimoli non sociali). Inoltre, ho ipotizzato (Studio 2b) che le latenze di disancoraggio sarebbero state influenzate dalla presenza di espressioni emotive (stimoli sociali) come punti di fissazione o target periferici più di un non volto (stimolo non sociale). I risultati sembrano confermare un generale modulazione del disancoraggio dell’attenzione solo nei trial overlap da parte degli stimoli sociali, ma questa modulazione varia in base alle diverse età testate. Globalmente i dati confermano una modulazione dell’orientamento dell’attenzione da parte della natura degli stimoli utilizzati, ma, come ipotizzato, dato un diverso grado di esperienza con i volti nell’infanzia e nell’età adulta, diverso è il gradi di influenza di questi stimoli sull’orientamento