Abstract

The voluntary control of visual attention to behaviorally relevant stimuli is thought to involve “top-down” feedback to visual processing areas.  For spatially-directed attention, one key source of top-down attention is the frontal eye fields (FEF).  We have found that feedback to visual cortex from 

FEF causes enhanced responses to stimuli at attended locations, and leads to synchronized neural

activity between FEF and visual processing areas.  The neural basis of feature, or object attention 

has been much more difficult to understand.  One possibility is that attention to objects with particular

features causes spatially directed attention to be directed to those objects, utilizing known pathways

for spatial attention.  Another possibility is that attention to objects or features such as faces, colors,

or shapes, depends on feedback to visual cells that are selective for those features, biasing activity

in favor of those stimuli.  Such a mechanism would be similar to what is thought to mediate visual recall

memory.  We have recently found evidence for both types of mechanisms in prefrontal cortex.  

Neurophysiological studies show that when monkeys direct attention to an object with a particular color 

or shape in the visual field,  responses of cells in the FEF with receptive fields containing that location 

become selectively potentiated.  Feedback from FEF to visual cortex then serves to highlight these 

salient locations.  To help identify sources of direct objectrelated feedback to visual cortex, we have

 ested humans in a task that requires attention to one of two spatially overlapping objects (faces and

houses), precluding the use of spatial attention.  Neural activity was recording using 

magnetoencephalography (MEG) and fMRI.   In this task, we found that attention to faces of houses 

causes enhanced activity and synchrony in fusiform face area or the parahippocampal place area, 

respectively, and these areas synchronize their activity with the inferior frontal gyrus, an area in prefrontal 

cortex with known object selectivity.  Thus, attention to locations and objects involves different feedback 

mechanisms in the prefrontal cortex.  

 

Biography

Robert Desimone is director of the McGovern Institute and the Doris and Don Berkey Professor in the 

Department of Brain and Cognitive Sciences. Prior to joining the McGovern Institute in 2004, he was 

director of the Intramural Research Program at the National Institutes of Mental Health, the largest 

mental health research center in the world. He is a member of the National Academy of Sciences and 

the American Academy of Arts and Sciences and a recipient of numerous awards, including the Troland 

Prize of the National Academy of Sciences, and the Golden Brain Award of the Minerva Foundation.

Website: http://mcgovern.mit.edu/principal-investigators/robert-desimone/