Thinking Eyes: Why do we move our eyes when we think? – Looking for a neural signature using EEG

Abstract

Qual é o maior país na África? Quantas plantas tens no teu apartamento? Provavelmente reparaste que quando tentas responder a essas questões mexes os teus olhos. Há uma ligação clara entre movimentos oculomotores e a memória, dado que para onde olhamos influencia a nossa memória e a nossa memória influencia para onde olhamos. No entanto, este fenómeno ainda não é bem compreendido. Recentemente, foi proposto que utilizamos navegações computacionais para organizar domínios não espaciais, entre os quais, a memória declarativa, e que a busca pela memória a longo prazo pode ter evoluído a partir do circuito responsável pela procura de informação no ambiente, enquanto o foco e manipulação da informação pode ter evoluído a partir do circuito responsável pelo foco em estímulos visuais relevantes. Nós estudámos movimentos oculares não visuais (MOnV) na evocação de informação na memória verbal a longo prazo, e como a procura pelo sistema de memória a longo prazo verbal é traduzida em MOnV, onde manipulamos o tipo de busca pelo sistema mnésico, e o nível de abstração dos estímulos em dois estudos com o mesmo paradigma, o primeiro com eye-tracking e o segundo com EEG.Os nossos resultados de ambos os estudos sugerem que os MOnV são um subproduto de mudanças atencionais que necessariamente envolvem a o circuito parieto-frontal responsável pelo planeamento de movimentos sacádicos, e que, quando pensamentos, nós mapeamos os mapas conceptuais tal como se estivéssemos a olhar para objetos. Este é o primeiro estudo sobre os mecanismos neuronais que suportam o movimento oculomotor enquanto pensamos. Apesar de não ser evidente em princípio, as suas implicações ajudam a explicar a evolução da inteligência humana a partir dos sistemas sensório-motores.

What is the biggest country in Africa? How many plants do you have in your flat? You probably noticed that when trying to answer those questions your eyes move. There is a clear link between eye movements and memory, as where we look influences our memory and our memory influences where we look. However, this phenomenon is not yet well understood. It was recently proposed that we use the navigational computations to organize non-spatial domains, among them, declarative memory and that searching in LTM might have evolved from the circuitry responsible for searching in the visual environment, whereas focusing on and manipulating information might have evolved from the network involved in focusing on relevant visual stimuli. We studied NEMs in verbal LTM retrieval, and how mental search through the verbal long term memory system is translated into NEMs. We studied the retrieval of verbal long term memory, where we manipulated the type of search through the memory system and the abstractness of the stimuli in two studies with the same paradigm, the first with eye-tracker, and the second with EEG. Our results from both experiments suggest that NEMs are a byproduct of attentional shifts that necessarily engage parieto-frontal saccadic planning network and that, when thinking, we scan the activated concept space just as if we were looking at the objects. This is the first study on the neural underpinnings of the phenomenon of eye movements while thinking. While unobvious at first, its implications shed new light on the evolution of human intelligence from sensorimotor systems.