Двойна дисоциация между спестяванията и дългосрочната памет в двигателното обучение, част 1

Резюме

Спомените са по-лесни за повторно научаване, отколкото за учене от нулата. Това предимство, известно като спестявания, се смята, че е резултат от повторното появяване на стабилни дългосрочни спомени. Наличието на спестявания често се използва като маркер за това дали паметта е била консолидирана.

Ученето и паметта са тясно свързани, взаимно се причиняват. Паметта за учене се отнася до определени знания и умения, които хората формират по време на учене. Хората могат да използват тези знания и умения, за да се справят с различни проблеми и предизвикателства. Паметта се отнася до способността на хората да съхраняват, извличат и възпроизвеждат информация.

Когато способностите за учене и памет са недостатъчни, хората ще забравят знанията и уменията, които са научили, и не могат да ги приложат в реалния живот. Това също ще се отрази на тяхното академично и кариерно развитие. Ето защо е много важно да подобрите собствените си способности за учене и памет.

Как да подобрим способностите за учене и памет? На първо място, трябва да овладеете правилните методи и техники на обучение. Например можете да използвате методи на паметта като класификация и асоцииране. В същото време трябва да обърнете внимание на редовността на ученето и да се опитате да учите в определено време и място. Второ, трябва да поддържате здравословен начин на живот в живота, да правите повече физически упражнения, да се храните балансирано и т.н., което може да подобри паметта ви. И накрая, непрекъснатото учене и мислене, както и непрекъснатото подобряване на когнитивните способности и способностите за разбиране също са ключът към подобряване на способностите за учене и памет.

Накратко, подобряването на способностите за учене и памет е много важно за хората. Чрез усвояване на правилни методи на учене, поддържане на здравословен начин на живот и непрекъснато учене и мислене, можете да подобрите своите способности за учене и памет и да поставите солидна основа за бъдещото си развитие. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различните активни съставки, които съдържа, включително киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни начини.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Въпреки това, скорошни открития показват, че скоростта на двигателно обучение може да бъде систематично контролирана, осигурявайки механична алтернатива на повторното появяване на стабилна дългосрочна памет. Освен това, скорошна работа съобщава за противоречиви резултати за това дали имплицитните приноси към спестяванията в двигателното обучение са налице, отсъстват или са обърнати, което предполага ограничено разбиране на основните механизми.

За да изясним тези механизми, ние изследваме връзката между спестяванията и дългосрочната памет чрез експериментално дисекция на основните спомени въз основа на краткотрайно (60) темпорално постоянство.

Компонентите на двигателната памет, които са временно постоянни при 60 s, могат да допринесат за стабилна, консолидирана дългосрочна памет, докато временно непостоянните компоненти, които вече са се разпаднали до 60 s, не могат. Изненадващо, ние откриваме, че временно променливото имплицитно учене води до спестявания, докато временно устойчивото учене не го прави, но това временно устойчиво учене води до дългосрочна памет на 24 часа, докато временно нестабилното учене не го прави.

Тази двойна дисоциация между механизмите за спестяване и формиране на дългосрочна памет предизвиква широко разпространените предположения за връзката между спестяванията и консолидирането на паметта.

Нещо повече, ние откриваме, че постоянното имплицитно учене не само не допринася за спестяванията, но също така произвежда противоположен, антиспестяващ ефект и че взаимодействието между тези временно устойчиви антиспестявания и временно променливите спестявания дава обяснение за няколко привидно противоречиви скорошни доклада за това дали имплицитните вноските в спестяванията са налице, липсват, или са инвертирани.

И накрая, кривите на обучение, които наблюдавахме за придобиването на временно непостоянни и временно устойчиви имплицитни спомени, демонстрират съвместното съществуване на имплицитни спомени с различни времеви курсове, оспорвайки твърдението, че моделите на контекстно базирано обучение и оценка трябва да изместят моделите на адаптивни процеси с различни скорости на обучение . Заедно тези открития дават нов поглед върху механизмите за спестявания и формиране на дългосрочна памет.

Въведение

Спомените, както декларативни, така и процедурни, са по-лесни за повторно научаване, отколкото за учене от нулата. Това предимство, известно като спестявания, беше оценено за първи път в основната работа на Херман Ебингхаус [1], в която той отбеляза, че повторното научаване на забравен списък от думи е по-бързо от научаването списък с романи.

Оттогава спестяванията са демонстрирани в множество различни парадигми, включително когнитивни задачи при хора [2,3], оперантно кондициониране при животни [4–6] и двигателни задачи при хора, като адаптация на сакада [7], адаптация на силово поле [ 8–11], визуомоторна адаптация [12–21] и адаптация на походката [22,23].

Предишни изследвания като цяло поддържаха, че спестяванията са резултат от извикването на предишна консолидирана дългосрочна памет [14,24,25].

Способността да се формират трайни дълготрайни спомени е една от най-забележителните биологични способности, като някои спомени остават за цял живот въпреки непрестанната невронна пластичност.

Възрастните датчани си припомниха ежедневни подробности - като времето - около новините за нахлуването и освобождението на тяхната страна по време на Втората световна война повече от 50 години по-късно [26], и подобни примери за спомени около шокиращи и/или последващи събития изобилстват [27-29]. Хората разпознават съученици от гимназията десетилетия по-късно [30], негласно използват синтетични граматични правила години след обучение [31] и идентифицират конкретни изображения месеци [32] или дори години [33] по-късно. Дългосрочните спомени възникват чрез консолидация, процес, управляван от молекулярни механизми, които улесняват синаптичната активност [34,35] и могат да бъдат медиирани чрез хипокампуса [36,37].

При двигателните задачи наличието или отсъствието на самото спестяване често се приема като лакмусов тест за това дали предварително тренираната памет е била консолидирана, във времеви мащаби, вариращи от часове до месеци [14,24,25].

Следователно, по отношение на основните механизми, допълнително се предполага, че спестяванията произтичат от следното: (1) разобличаването на процес на по-бавно учене и силно задържане в модел на многостепенно учене [10]; (2) базирано на контекст или уместност превключване между такива множество бавни процеси, всеки специфичен за различна памет [38–41]; или (3) връщане към паметта на предварително научен двигателен план, който е бил подсилен от успех или просто повторение [16,42].

Всички тези предложени механизми се фокусират върху спестяванията като проява на латентна, стабилна, консолидирана двигателна памет, която е устойчива както на смущения, така и на времето.

В съответствие с тази идея, скорошен, но влиятелен възглед предлага спестяванията в двигателната адаптация да са резултат от припомнянето на изрична стратегия [18,43,44], докато имплицитният компонент на визуално-моторното обучение не допринася за спестяванията [44].

Тези проучвания предоставиха ясни доказателства за явни спестявания, но парадигмите, които те използваха, предизвикаха малка имплицитна адаптация, ограничавайки силата за оценка на имплицитните спестявания. По-нови проучвания, които предизвикаха по-голяма имплицитна адаптация, доведоха до различни констатации, заключавайки, че имплицитната адаптация е или по-бърза по време на повторното обучение [19,20], или по-бавна [45].

Изследванията на Авраам [45] и Албърт [20] са от особен интерес, тъй като и двете са предназначени да изолират имплицитната адаптация (макар и с помощта на различни парадигми) и все пак са стигнали до противоположни заключения.

Какво може да обясни това очевидно несъответствие? Една възможност е имплицитната адаптация да не е монолитна. То може да се състои от отделни компоненти, които се научават отново с различна скорост и диференцирано предизвикани в тези различни парадигми.

Интригуваща алтернатива на механизмите, базирани на припомняне, е, че спестяванията възникват от промени в скоростта на учене [11,15,23], идея, подсилена от скорошна работа, която демонстрира, че скоростта, с която се извършва ученето, е систематично модулирана от специфични характеристики на учебната среда.

Тези характеристики включват количеството променливост, свързана със задачата, налична преди ученето [46,47], балансът между сензорната несигурност и несигурността относно оценката на състоянието [48,49], предварително излагане на смущения, характеризиращи се с подобна структура на ковариация между параметрите на учене [50,51] , предишно излагане на подобни двигателни грешки [21,52] и последователността на учебната среда от опит до опит [53,54].

По-специално, среди с висока консистенция, при които смущенията са склонни да продължават от един опит до следващ и по този начин придават по-голяма предвидимост на наложеното смущение, могат силно да увеличат степента на обучение (до 3 ×). Това е критична констатация, що се отнася до изследването на спестяванията: парадигмите за адаптиране, използвани за изследване на спестяванията, обикновено се състоят от едно и също смущение, което е активно за голям брой опити (обикновено 60 до 120), което води до силно последователни грешки, които биха в от своя страна водят до силно повишени нива на учене [52–55].

Този механизъм може да доведе до спестявания, като позволи по-бързото повторно научаване на краткосрочната памет, за разлика от повторното появяване на дългосрочна, стабилна памет. Това е в съответствие с последните резултати, показващи, че предишен опит с грешки с висока консистенция, за разлика от повторението на успешни действия, води до спестявания [21].

Тук сравняваме механизмите, които водят до спестявания и тези, които водят до формирането на стабилни, дългосрочни двигателни спомени.

Ние предположихме, че дисекцията на моторната адаптация в специфични компоненти на паметта въз основа на времевата персистенция може да хвърли светлина върху тези механизми. Ние използваме кратки 60-s времеви забавяния, за да разделим цялостната адаптация на 2 компонента: временно-променлива адаптация, която би се разпаднала по време на това забавяне, и временно постоянна адаптация, която би оцеляла след забавянето [56–59].

Тъй като се разпада само за 60 секунди, временната променлива адаптация не би довела до дългосрочна памет, която е свързана със стабилност във времеви мащаби, които са с порядъци по-високи [9,25,60]. Следователно, механизмите, водещи до дългосрочна памет, биха се съдържали в рамките на временно-постоянната адаптация и по този начин спестяванията, зависещи от консолидацията, биха предвидили по-бързо учене единствено за временно-постоянна адаптация.

Обратно, ако открием по-бързо повторно обучение единствено за временна непостоянна адаптация, това би означавало механизъм за спестяване, който не се задвижва от дългосрочната памет.

Забележително е, че откриваме, че спестяванията не се движат от повторното появяване на временно-устойчиви двигателни спомени, а вместо това от по-бързото повторно заучаване на временно-променливи спомени. Продължаваме да откриваме, че тези временно непостоянни спомени, отговорни за спестяванията в нашата парадигма, представляват имплицитна, а не експлицитна адаптация.

Когато измерваме дългосрочното задържане на временно-постоянните и временно-променливите компоненти обаче, откриваме, че това е временно-постоянна адаптация, а не временно-променлива адаптация, която води до дългосрочна памет. Заедно тези констатации демонстрират ясна двойна дисоциация между спестяванията и дългосрочната памет.

Резултати

Създадохме набор от експерименти, за да изясним механизмите за спестявания и дългосрочна памет и да изследваме връзката между тях. Започнахме, като проучихме дали спестяванията, по-бързото повторно научаване на предварително научена адаптация, се задвижват от повторното появяване на предишна консолидирана временно постоянна памет или от склонност към по-бързо придобиване на преходна, временно непостоянна памет.

По-специално, ние създадохме парадигма за дисекция на първоначалната адаптация, измиването на адаптацията и спестяванията при повторна адаптация на временно устойчиви и временно непостоянни компоненти.

Първо изследвахме динамиката, чрез която временно устойчивите и временно непостоянните спомени се разпадат по време на период на измиване след първоначалната адаптация, тъй като спестяванията могат да възникнат от непълното измиване на компонент на адаптацията [10,61]. Това ни позволи да сравним нивата на отучаване за временно устойчива и временно непостоянна адаптация по време на измиване и критично да измерим първоначалната стойност както на временно постоянните, така и на временно непостоянните спомени преди повторното адаптиране, така че спестяванията да могат да бъдат точно оценени и за двете.

След това проучихме как спестяванията зависят от временно устойчиви и временно непостоянни спомени чрез измерване на спестяванията поотделно за тези 2 компонента на двигателната адаптация, което ни позволява да определим дали един от тези спомени е конкретно отговорен за спестяванията.

След това проучихме дали дългосрочната памет, измерена като задържане на предварително обучена адаптация 24 часа по-късно, е свързана с временно устойчивия или временно непостоянния компонент на адаптацията.

Измерване на временно променливи и временно постоянни вноски към спестяванията

За Експерименти 1 и 2 ние набрахме N=40 субекта и ги обучихме на 30˚ визуално-моторна ротация (VMR) [12,13,15–18,62–64] (Фигура 1A и 1B). След 80 опита на първоначално обучение субектите бяха тествани за спестявания след или кратък (40-пробен) период на измиване, за който по-рано беше съобщено, че е достатъчен за измиване на цялостната VMR адаптация [15], или по-дълъг ({{ 15}}пробен) период на измиване, който използвахме, за да постигнем по-окончателно измиване.

Използвахме също данните от това 800-пробно измиване, за да проследим времевия ход на отучаване както за временно устойчивите, така и за временно непостоянните компоненти на адаптацията; това отучаване би обхванало както активно отучаване (т.е. повторно научаване на основното поведение), така и естествено пробно разпадане на адаптацията [17,65–68].

Всеки субект е преживял и двата вида продължителност на измиване след обучение (виж Фигура 1C). В Експеримент 1 (N=20), краткият период на измиване беше представен първо и дългият период на измиване втори. В Експеримент 2 (N=20) този ред беше обърнат (Фигура 1C, за подробно описание вижте Материали и методи).

По време на тези експерименти - както по време на обучението, така и по време на измиването - от време на време вмъквахме 1-минутни закъснения, които биха позволили временно непостоянна адаптация към разпадане.

Тъй като 1-минималните закъснения наложихме количество от 2,5 до 4 пъти времевата константа за затихване на временно променливата адаптация [56–58], би се очаквало приблизително 95% затихване на променливата адаптация, което ефективно изолира временно устойчивата адаптация .

Оперативно дефинирахме временно устойчива адаптация като адаптация, измерена по време на опита след отлагане, и временно непостоянна адаптация като разлика между цялостната адаптация (самата тя взета като средна адаптация в 2 предходни и 2 продължаващи изпитвания без отлагане) и временно устойчива адаптация (фиг. 1D, вижте също Материали и методи).

For more information:1950477648nn@gmail.com