Свързването на контекста във визуалната работна памет се отразява в двустранните потенциали, свързани със събития, но не и в дейността за контралатерално забавяне, част 1

Визуално резюме

Успешното извличане на конкретен елемент от визуалната работна памет (VWM) зависи от обвързването на този елемент с неговия уникален контекст. Скорошни функционални изследвания с магнитен резонанс на VWM, манипулиращи хомогенността на набора от памети, идентифицираха важна роля за интрапариеталната бразда в контекстното свързване, независимо от каквато и да е роля в представянето на идентичността на стимула.

Работната памет и паметта са две различни понятия, но те са тясно свързани. Работната памет се отнася до информацията, която можем да запомним за кратък период от време, обикновено свързана със задачата, която се изпълнява в момента. В сравнение с работната памет, паметта се отнася повече до способността ни да помним дългосрочно, тоест способността ни да съхраняваме и извличаме спомени с течение на времето.

Въпреки че работната памет и паметта са различни, те са уникално свързани. Силната работна памет обикновено предсказва по-добра памет. Това е така, защото работната памет е „центърът“ на нашата дългосрочна памет и ние трябва да съхраняваме информация в работната памет, преди да може да бъде прехвърлена в дългосрочната памет. Така че, ако работната ни памет е силна, за нас е по-лесно да съхраняваме информация в дългосрочната памет.

Освен това работната памет може да се разглежда и като част от „системата за контрол на вниманието“ в мозъка. Вниманието е от ключово значение за това как запомняме информация и ако не можем да обърнем внимание на определена информация, няма да можем да я запомним. Следователно добрата работна памет е тясно свързана с доброто владеене на вниманието, което също ни помага да помним по-добре.

В заключение, добрата работна памет е от решаващо значение за капацитета на дългосрочната памет. За щастие има няколко начина, по които можем да подобрим работната си памет и памет. Например, практикуването на игри с памет, достатъчно сън и упражнения могат да подобрят нашата работна памет и памет. Така че, нека работим върху подобряването на работната си памет и паметта, за да можем да посрещаме по-добре предизвикателствата. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche може също да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивото на ацетилхолин и растежни фактори. Тези вещества са много важни за паметта и ученето. Освен това месото може също да подобри притока на кръв и да насърчи доставката на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно храна и енергия, като по този начин подобрява жизнеността и издръжливостта на мозъка.

Щракнете върху познайте добавките за увеличаване на паметта

Настоящото проучване проучи дали активността на контралатералното забавяне (CDA), която е свързан със събитие потенциал (ERP) компонент, получен от задните електроди, които проследяват количеството информация, съхранявана във VWM, може също да бъде чувствителна към контекстно обвързващи изисквания. В експеримент 1 човешките участници извършиха странично забавено разпознаване с набори от памети, съдържащи един, три или пет елемента, които бяха изтеглени от една и съща категория (ориентации: „хомогенни“) или от различни категории (ориентация, цвят и яркост: „хетерогенни“ ). Тъй като местоположението и идентичността на сондата на паметта показват елемента, който трябва да бъде извлечен, хомогенните опити поставят по-високи изисквания за свързване на контекста.

Капацитетът на VWM е по-висок при хетерогенни проучвания. ERPs контралатерални (контра) и ипсилатерални (ipsi) спрямо запомнените стимули бяха по-високи за хомогенни опити, но тези разлики бяха премахнати при контра – ipsi изваждането, което доведе до CDA. В експеримент 2, човешки участници извършиха латерално забавено припомняне с набори от памет от един или три елемента (хомогенни или хетерогенни).

Поведението е по-добро за хетерогенни опити с три елемента, отколкото за хомогенни опити, като моделирането разкрива грешки, обвързващи контекста при последните. Двустранни резултати от ERP и CDA репликиран експеримент 1. Тези резултати подкрепят, че CDA проследява броя на обектните файлове, ангажирани от VWM, и установява, че не е чувствителен към контекстно обвързващи изисквания.

Изявление за значимост

Контралатералната забавяща активност (CDA) проследява броя на елементите, съхранявани във визуалната работна памет (VWM), но остава неясно кои когнитивни процеси могат да я повлияят. Например, въпреки че VWM включва представяне на идентичността на всеки елемент, той също така изисква представяне на уникалния контекст на всеки елемент (напр. къде или в какъв ред се е появил). Тук разнообразихме хомогенността на набора от стимули като начин за манипулиране на изискванията за обвързване на контекста. Въпреки че тази манипулация беше успешна при повлияване на поведението, CDA беше нечувствителен към нея.

Това подкрепя предишни модели, които предполагат, че въпреки че CDA действа като абстрактен маркер за броя на елементите, които се съхраняват във VWM, той не предоставя пряка мярка за всички неврокогнитивни процеси, чиито операции поддържат изпълнението на VWM задачи.

Въведение

През последния четвърт век изследванията върху човешката визуална работна памет (VWM) бяха силно повлияни от варианти на задачата за „откриване на промяна“, популяризирана от Luck и Vogel (1997). В своята канонична форма това е тест за забавено разпознаване, при който се представя масив от елементи, които трябва да бъдат запомнени (често цветни квадрати), последван от кратък незапълнен период на забавяне, последван от сонда за разпознаване.

В някои варианти паметта се тества чрез повторно представяне на примерния масив, като един елемент се променя с p=0.5; в други, един стимул от сондата оценява паметта за елемента, който е заемал изследваното място. От решаващо значение е, че броят на елементите в примерния масив („натоварването на паметта“) варира от опит до опит и производителността като функция на натоварването може да се трансформира, за да се получи оценка на „VWM капацитет“ (т.е. „k на Cowan“; Cowan, 2001), мярка, която има впечатляващи психометрични свойства (Luck and Vogel, 2013; Fukuda et al., 2015b; Hakim and Vogel, 2018).

Първоначалните резултати с тези канонични варианти на задачата доведоха до теоретични модели на ограничения на капацитета на VWM, произтичащи от подобна на слот архитектура (Zhang and Luck, 2008), а възраженията срещу тази интерпретация на свой ред подтикнаха въвеждането на „забавена оценка“ вариант на задачата, при която субектите са били насочвани да си спомнят цвета на изследвания елемент, като са отговаряли с цветно колело (Bays et al., 2009).

Тази модификация позволява оценка на прецизността на извикването, както и на грешките при неправилно свързване (т.е. „размяна“), и се поддава на моделиране на VWM като зависим от краен ресурс, който се разпространява все по-тънко с увеличаване на натоварването (Ma et al. , 2014; за преглед вижте Postle and Oberauer, 2022).

Едно силно влиятелно развитие в тази литература е характеризирането на потенциал, свързан със събитие [ERP; получен от компонента на електроенцефалограмата (ЕЕГ)], който проследява внимателно оценките на k.

Този компонент на контралатералната забавяща активност (CDA) се получава във вариант на каноничната задача за „откриване на промяна“, в която са представени два масива, по един във всяко полуполе, и субектите трябва да кодират само масива, който е произведен преди началото на масива. След това данните за ЕЕГ от задните електроди се осредняват като функция на това дали са били разположени над кората, която е контралатерална или ипсилатерална спрямо маркирания масив, и изваждането на ипсилатералната от контралатералния сигнал дава CDA.

CDA, който съответства на периода на забавяне на изпитването, е тясно свързан с индивидуалните различия в k, като става все по-отрицателен с увеличаване на натоварването на паметта и насищане на капацитета на индивида. По този начин CDA се тълкува от мнозина като невронен корелат на съхранението на информация във VWM (Vogel и Machizawa, 2004; Luria et al., 2016).

Поради тясната си връзка с поведенческите и психометрични открития, обобщени по-горе, емпиричните резултати с CDA често се използват за напредване на теоретични твърдения. Обмислете задачи, които не поставят явни изисквания към VWM, но при които продължителната активност въпреки това може да се види като по-голяма при контралатералните, отколкото при ипсилатералните електроди, и да проследите оценките на k. В тези случаи "подобната на CDA" дейност често се приема като доказателство за приноса на VWM към тези номинално не мнемонични задачи. Например, за задачата за проследяване на множество обекти, въпреки че целевите елементи са винаги видими, сигналът, подобен на CDA, записан по време на задачата, е приет като доказателство, че успешното проследяване изисква операция, подобна на работна памет (McCollough и Vogel, 2010) .

За визуално търсене „активността на контралатералното търсене“, наблюдавана по време на латерално визуално търсене, се тълкува като „памет в търсене“ (Kundu et al., 2013), при което субектите могат да държат във VWM запис на елементите в масива, които вече са били са били посетени, за да се избегне повторното им посещение (Emrich et al., 2009). Също така при визуално търсене, но насочено към различен етап на обработка, постепенното намаляване, в последователни опити, изискващи търсене на една и съща цел, на CDA-подобния сигнал, който обхваща забавянето между отместването на целта и началото на масива за търсене, се тълкува като „прехвърляне“ на представянето на шаблона за търсене от VWM към дългосрочната памет (Carlisle et al., 2011).
Тъй като на CDA често се придава значителна теоретична тежест, важно е да се разберат напълно неврокогнитивните фактори, които са в основата му. За тази цел експериментите, докладвани тук, черпят вдъхновение от предишни проучвания, използващи функционално магнитно резонансно изображение (fMRI), които повдигат въпроси относно спецификата на CDA-подобна активност за активното задържане на информация за стимул по време на VWM. Като отправна точка, същият брой на списанието, в който CDA е описан за първи път от Vogel и Machizawa (2004), също съдържа доклад за резултатите от fMRI проучване, показващо широко последователен модел на резултати.

В тази статия Todd и Marois (2004) съобщават, че подобно на CDA, fMRI сигналът с период на забавяне в интрапариеталната бразда (IPS) се увеличава монотонно с VWM натоварване, преди да се насити при k. Въпреки че това откритие е възпроизведено по-рано (Xu and Chun, 2006), последващи изследвания показват, че активността на IPS в периода на забавяне също е чувствителна към фактори, различни от представянето на стимула per se.

Например, в fMRI изследване на VWM за посоката на движение, въпреки че Emrich et al. (2013) наблюдава монотонно увеличение на активността на периода на забавяне в IPS за натоварвания от една срещу две срещу три посоки на движение, многовариантната класификация на модела (MVPA) на този сигнал не успя да намери доказателства за информация за стимула. (В окципиталния кортекс, за разлика от това, въпреки липсата на над изходните нива на интензитета на fMRI сигнала, MVPA декодирането на информация за стимула от сигнала за период на забавяне беше успешно и производителността на декодера намаляваше линейно с натоварването на паметта.) При последващо проследяване проучване, Gosseries et al. (2018) измерва BOLD активността, докато субектите държат в работната памет посоката на един участък на движение (1 M), посоките на три участъка на движение (3 M) или посоката на един участък на движение плюс стойностите на цветността на два статични цветни участъка (1M2C). Резултатите от декодирането на MVPA като цяло са в съответствие с тези от Emrich et al. (2013), но моделът на интензитета на сигнала с период на забавяне в IPS е от особен интерес за нашите настоящи цели: той е еквивалентен за 1 M и 1M2C опити и значително по-висок за 3 M опити.

Тъй като изпитванията 1M2C и 3 M изискват запазване на три елемента, разликата между двата показва, че някакъв фактор, различен от броя на елементите, сам по себе си, е допринесъл значително за активността в периода на забавяне при IPS. [Имайте предвид, че въпреки че разликата в сигнала за период на забавяне между 3 M и 1M2C може да се обясни отчасти с разлика в енергията на стимула между двете условия (т.е. работната памет за три пластира за движение може да управлява IPS по-трудно от работната памет за една лепенка за движение и две цветни лепенки), същата тази логика не може да обясни липсата на ефект на натоварване на периода на забавяне между 1 M и 1M2C опити.]

Резултатите от проучването на Gosseries et al. (2018) са възпроизведени и разширени от Cai et al. (2020), изследването, което води директно до докладваните тук експерименти. В това изследване с fMRI, субектите разглеждат масиви от проби от една ориентирана лентичка на стимул (1O), три ориентирани ленти (3O) или една ориентационна лепенка, една цветна лепенка и една яркостна лепенка (1O1C1L) и си спомнят сондирания елемент на колело за ориентация, колело за цветове или колело за яркост.

Резултатите са в общо съответствие с тези от проучванията на Emrich et al. (2013) и Gosseries et al. (2018) – активността в периода на забавяне при IPS е сравнително ниска при 1O и 1O1C1L проучвания в сравнение с 3O – и те също генерират доказателства за ролята на IPS в операция, която може да обясни моделите на 1 M=1M2C , 3 M (Gosseries et al., 2018) и 1O=1O1C1L, 3O (Cai et al., 2020): обвързването на уникален контекст на изпитване към всеки елемент, който трябва да се запази в работната памет.

По-специално, моделирането на многовариантно обърнато кодиране на fMRI сигнала при извикване показва, че при 3O опити, субекти с по-висока вероятност да реагират на нецелеви (т.е. тези, които са извършили повече "грешки при размяна") представляват местоположението на изследвания елемент, като както и неговата ориентация, по-слабо и с по-малко разграничаване от непробуваните елементи. Освен това, сигналът за период на забавяне в IPS прогнозира поведенчески и невронни корелати на обвързването на контекста при извикване. Логиката на експериментите, представени тук, беше да се запише ЕЕГ по време на изпълнение на латерализирани варианти на задачата от изследването на Cai et al. (2020), за да се оцени степента, до която CDA може също да бъде чувствителен към хомогенността на набора от памети, откритие, което предполага, че CDA може да отразява, отчасти, контекстно-обвързващи операции във VWM.1
Експеримент 1

Материали и методи

Двадесет и осем доброволци с дясна ръка (16 жени; възраст 18–25 години; средна възраст 22,87; SD=3.22) участваха в проучването срещу възнаграждение ($20/ч). n е избрано да бъде сравнимо с предишни проучвания на CDA (Vogel и Machizawa, 2004; Luria et al., 2016). Всички субекти предоставиха писмено информирано съгласие съгласно процедурите, одобрени от институционалния съвет за преглед на здравните науки. Субектите са имали нормално или коригирано до нормално зрение, без противопоказания за ЕЕГ и без докладвана анамнеза за неврологично или психиатрично заболяване.

Стимули

Опитите за забавено разпознаване бяха блокирани от условие: хомогенни срещу хетерогенни набори от памет. Хомогенните опити представят една, три или пет стимула с ориентирана лента (1O, 3O и 5O), изобразени като черен диаметър (дължина, 1,6 градуса; ширина, 0.08 градуса) на бяло кръгло петно, и изтеглена от набор от девет възможни ориентации, вариращи от 10 градуса до 180 градуса, на стъпки от 20 градуса.

Хетерогенните опити представят един, три или пет елемента, извлечени от категориите ориентация, цвят и осветеност. Стимулите за ориентация бяха в хомогенно състояние. Цветните стимули бяха извлечени от набор от девет равноотдалечени цвята по протежение на кръг в цветовото пространство CIE L*a*b* (L {{0}}, a=20, b=38, радиус от 6{{10}}; и по този начин вариращ значително в оттенъка и леко в наситеността), и представен на кръгове с диаметър 1,6 градуса. Стимулите за яркост съдържат сив пръстен (диаметър, 1 градус) вътре в бял пръстен (диаметър=1.6 градуса, RGB стойности ([0, 0, 0]).

Пръстенът може да приеме една от деветте стойности на сивата скала, вариращи на равно разстояние от светлосиво ([{{0}}.03, 0.03, {{10 }}.03] до най-тъмно сиво ([0.97, 0.97, 0.97]). Всички масиви от стимули бяха представени в две правоъгълни области от 4 градуса от 7.5 градуса, които бяха центрирани на 3 градуса отляво и отдясно на централна фиксация. В един елемент масиви, един стимул се появи в центъра на всеки правоъгълен регион В масиви от три елемента един стимул се появи в центъра на всеки правоъгълен регион и по един в горния и долния ъгъл на най-близката фиксация В масиви от пет елемента се появи един стимул в центъра на всеки правоъгълен регион и по един във всеки от четирите ъгъла (фиг. 1A).

Процедура

Експерименталните сесии се състоят от следните две задачи: забавено разпознаване (т.е. „откриване на промяна“), последвано от задача за дискриминация по ориентация. (Дискриминацията на ориентация беше извършена с различна цел и няма да бъде описана тук.) Всички стимули и процедури бяха генерирани и представени в разширенията MATLAB (MathWorks) и Psychtoolbox-3 (http://psychtoolbox.org).

В задачата за забавено разпознаване всеки опит започва с едновременното начало на фиксиращия кръст (който остава присъстващ по време на опита) и сигналите (появяващи се над и под фиксацията), показващи кой дисплей ще бъде тестван при този опит (ляв или десен, непредвидимо; равен брой във всеки блок; 200 ms). Последвалият незапълнен интервал на реплика-стимул варираше непредвидимо по дължина (400–600 ms, трептене на стъпки от 50 ms), последвано от двустранното представяне на масивите от проби (750 ms). След 900 ms незапълнено забавяне, сонда се появи на същото място като един от пробните стимули от страната на сигналите (непредсказуемо при опити с три и пет елемента; Фиг. 1A).

Във всеки блок равен брой сонди съвпадаха или не съвпадаха с идентичността на елемента, който се беше появил на неговото местоположение, в непредсказуема последователност. Несъвпадащите сонди винаги са били извличани от същата категория като изследвания елемент, но са имали стойност, която се е различавала от нея с 90 градуса в пространството на стимула (всеки домейн е мащабиран, за да обхване 180 градуса). Субектите бяха инструктирани да посочат преценката си за съвпадение/несъвпадение чрез натискане на клавиша „F“ или „J“ (съответно с левия или десния показалец, върху клавиатура, поставена в скута им; балансирано между субектите) в рамките на 2 секунди, през които на екрана се появи сонда. Пробната хомогенност беше блокирана (120 опита/блок) и двата типа блокове бяха подредени в произволен ред.

Натоварването варираше непредвидимо във всеки блок.

Шестте хомогенни блока съдържаха общо 180 1O изпитания, 360 3O изпитания и 180 5O изпитания; деветте хетерогенни блока съдържаха общо 540 опита с един елемент [180 O опита; 180 цветни (C) проби; 180 изпитания на яркост (L); 360 опита с три елемента (всички опити 1O1C1L) и 180 опита с пет елемента (60 1O1C2L, 60 1O2C1L и 60 2O1C1L опити); причината за по-големия брой опити с три елемента беше да се постигне по-добра чувствителност за моделиране на многовариантно обърнато кодиране, чиито резултати не докладваме тук и затова не са представени подробности, специфични за тази задача]. Всеки хетерогенен блок съдържа равен брой 1O, 1C и 1L опити. За опити с три и пет елемента конфигурацията на категорията на масивите беше една и съща в двете полукълба и ориентацията винаги заемаше централната позиция на масива. Частта от експеримента със забавено разпознаване отне 100 минути, за да завърши.

Поведенчески анализ
За да оценим ефективността на забавеното разпознаване, изчислихме стойността на k на Cowan във всяко състояние на паметта, следвайки формулата: k=зададен размер (процент на попадения – процент на фалшиви аларми), където процентът на попадения съответства на успешни отговори при опити без съвпадение и процент на фалшиви аларми съответства на неправилни отговори при изпитания за съвпадение (Cowan, 2001). Чувствителността към нашите експериментални манипулации беше оценена с двупосочна ANOVA с повтарящи се измервания, с факторите на хомогенност и зададен размер.

В случай на значителни взаимодействия бяха проведени post hoc тестове за допълнително изясняване на разликите между хомогенни и хетерогенни набори от памет във всеки размер на набора. Включихме само данни от опитите от хетерогенни блокове, в които беше изследвана паметта за ориентация. По този начин всички открити разлики между двете условия на хомогенност могат да бъдат приписани само на разлики при кодиране или по време на закъснението, тъй като точният външен вид на сондите и операциите, които те изискват, са идентични.

ЕЕГ методи

Събиране и предварителна обработка на данни. По време на изпълнението на поведенческите задачи ЕЕГ се записва с 60-канален усилвател Eximia (Nextim) с честота на дискретизация 1450 Hz. 60 Ag/AgCl електродите бяха позиционирани съгласно разширената система 10–20, с референтен електрод на челото. По време на записа импедансите на всички канали бяха поддържани на 15 kV. Предварителната обработка и анализ на ЕЕГ данни бяха проведени с помощта на кутията с инструменти EEGLab в MATLAB (Delorme и Makeig, 2004) и персонализирани MATLAB скриптове (MathWorks). Движенията на очите се наблюдават с EOG електроди, поставени близо до външния антус на и под дясното око.

За задачата за забавено разпознаване необработените данни за напрежение бяха намалени до 250 Hz офлайн, лентово филтрирани (0,1;30 Hz) и сегментирани на епохи от 1,5 до 12,5 s спрямо началото на масива от проби. След сегментирането лошите ЕЕГ канали бяха идентифицирани чрез визуална проверка и бяха интерполирани с помощта на "сферичния" метод в EEGLab. След това се извършва отстраняване на базовата линия чрез изваждане на средната активност от 200 ms предстимулен интервал и епохите с коригирана спрямо базовата активност активност, надвишаваща 100 mV при всеки електрод, се отхвърлят.

Освен това, тъй като хоризонталното движение на очите може да замърси латералните мерки, използвахме подход на разделен наполовина плъзгащ се прозорец (Adam et al., 2018; размер на прозореца, 200 ms; размер на стъпката, 20 ms; праг, 20 mV) на хоризонталния EOG сигнал . Ако промяната в напрежението от първата половина до втората половина на прозореца е 0,20 mV, това се означава като движение на очите и тази епоха се отхвърля. За останалите епохи миганията на очите и мускулните артефакти бяха идентифицирани с независим компонентен анализ (ICA) и премахнати.

И накрая, данните след ICA бяха внимателно проверени визуално, за да се уловят евентуални останали артефакти и бяха отхвърлени. След като епохите бяха сортирани по тип изпитване, всеки субект със 75 опита беше изключен от ЕЕГ анализите. Това доведе до изключване на данни от 4 субекта, оставяйки извадка от 24 субекта, чиито ЕЕГ данни бяха включени в анализите.

For more information:1950477648nn@gmail.com