Преживяване на изненада: Времевата динамика на въздействието му върху паметта, част 1

За да обработва ефективно информацията, мозъкът превключва между състояния на кодиране и извличане, като съответно дава приоритет на обработката отдолу нагоре или отгоре надолу. Доказано е, че нарушаването на очакванията преди или по време на обучение задейства адаптивен механизъм за кодиране, което води до по-добра памет за неочаквани събития.

Чрез обширни изследвания е открита силна връзка между състоянието на извличане и паметта. Просто казано, състоянието на извличане се отнася до състоянието, в което трябва да извлечем и извикаме конкретна информация. Това състояние може значително да повлияе на паметта ни.

Ако сме по-активни, организирани и фокусирани върху извличането и извикването на информация в състояние на извличане, мозъците ни могат по-ефективно да съхраняват информация в нашата краткосрочна памет и да я извикват бързо, когато е необходимо. Обратно, ако състоянието ни на извличане е лошо, способността ни да си спомняме и съхраняваме информация ще бъде отрицателно засегната.

Следователно можем да предприемем някои активни методи, за да подобрим състоянието си на извличане, за да подобрим паметта си.

Първо, можем съзнателно да намалим разсейването. Дръжте тривиалните неща настрана колкото е възможно повече и не им позволявайте да пречат на мисленето и концентрацията ни. Едва когато мозъкът ни се съсредоточи върху информацията, която трябва да си припомним, има ли вероятност бързо да я преобразуваме в нашата краткосрочна памет?

Второ, можем да използваме техники за памет, за да ни помогнат по-добре да си спомним и запазим информация. Например, информацията може да се трансформира в изображения или истории, което не само стимулира по-добре въображението ни, но също така ни помага да свържем по-добре информацията с нашите лични преживявания, което я прави по-вкоренена в спомените ни.

И накрая, трябва да избягваме стреса и безпокойството, доколкото е възможно. Стресът може да навреди на мозъка ни, възпрепятствайки съхранението и извикването на информация. Ето защо трябва да използваме някои успокояващи и релаксиращи начини за намаляване на стреса, като извършване на развлекателни дейности, слушане на музика или изпълнение на леки упражнения.

В обобщение, подобряването на нашия статус на извличане може значително да подобри способностите ни за памет. Докато приемаме правилните стратегии и ги прилагаме в ежедневието си, ще можем да използваме по-добре потенциала на мозъка си и да постигнем по-добри резултати в паметта. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал с 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

Използвайки fMRI, ние проучихме (1) дали този механизъм за кодиране също се задейства по време на извличане и ако е така, (2) каква е времевата динамика на неговите мнемонични последствия. Участниците от мъжки и женски пол изучаваха изображения на обекти и след това, с нови обекти, те научиха случайност между реплика и семантична категория. Спазващи правилата (очаквани) и нарушаващи (неочаквани) цели и подобни фолиа бяха използвани в теста.

Открихме взаимодействия между предишни и настоящи очаквания за подобни събития, така че когато очаквано събитие последва подобно, но неочаквано събитие, неговото представяне беше повишено, подкрепено от активиране в хипокампуса, средния мозък и тилната кора. За разлика от това, последователността от две неочаквани подобни събития също предизвика тилна ангажираност; това обаче не подобри производителността на паметта.

Взети заедно, нашите открития предполагат, че когато целта е да се извлече, срещането на изненадващи събития включва механизъм за кодиране, поддържан от обработка отдолу нагоре, който може да подобри паметта за бъдещи свързани събития.

Ключови думи: нарушение на очакванията; хипокампус; състояния на паметта; изненада

Изявление за значимост

Оптимизирането на баланса между новото обучение и извличането на съществуващо знание е непрекъснат процес, който е в основата на човешкото познание. Предишни изследвания на кодирането на паметта показват, че преживяването на изненада води до приоритизиране на научаването на нови спомени, образувайки адаптивен механизъм за кодиране. Проверихме дали този механизъм е включен и когато текущата цел е извличане на информация. Нашите резултати показват, че движено от очакванията преминаване към състояние на кодиране, подкрепено от подобрена перцептивна обработка, е от полза за правилното идентифициране на последващи очаквани подобни събития. Тези открития имат важно значение за нашето разбиране на времевата динамика на адаптивното кодиране на информация в паметта.

Въведение

За да обработва ефективно входните данни, мозъкът превключва между потоци отгоре надолу и отдолу нагоре, като балансира обработката на сензорни входове спрямо използването на съхранени представяния. Това е отразено от съществуването на различни състояния на кодиране и извличане (Buzsáki, 2002). Обработката отдолу нагоре поддържа състоянието на кодиране на хипокампа, като дава приоритет на трансформацията на перцептивните входове в спомени, докато обработката отгоре надолу поддържа състояние на извличане чрез улесняване на достъпа до съхранената информация.

Специфичните механизми, които управляват промените при кодиране и извличане, които могат или не могат да функционират конкурентно, не са добре разбрани, но ще бъдат управлявани, поне отчасти, от факторите, които индуцират всяко състояние на паметта. Въпреки че има достатъчно доказателства, че състояние на адаптивно кодиране се задейства от изпитване на несъответствия между очаквани и възникнали събития, остава неясно дали такъв имплицитен механизъм за обучение може също да бъде включен, когато доминиращата цел е извличане, а не кодиране.

Използвайки поведенчески (експеримент 1) и fMRI (експеримент 2) данни, ние изследваме дали изненадата, причинена от нарушаване на очакванията при извличане, води до преминаване към състояние на кодиране, придружено от повишена перцептивна обработка; и дали това се случва за сметка на извличането. Ние също така изследваме разширените последици от това нарушение на очакванията и потенциалните итеративни промени при извличане на кодиране, които то може да генерира, като изследваме разпознаването опит по опит на последващи подобни събития.

Доказано е, че изненадата, причинена от нарушение на очакванията, включва кодиране на хипокампа (Axmacher et al., 2010; Kafkas and Montaldi, 2015; Long et al., 2016; Frank et al., 2020b), което заедно с допаминергичната система на средния мозък (Lisman и Grace, 2005; Shohamy и Wagner, 2008; Kafkas и Montaldi, 2018a) и подобрената обработка на възприятията (Stoppel et al., 2009; Hawco and Lepage, 2014; Kafkas и Montaldi, 2014, 2015), поддържа формирането на адаптивна памет.

Доказателствата за този адаптивен механизъм идват най-вече от парадигми, в които нарушаването на очакванията се извършва преди или по време на ученето (Li et al., 2003; Garrido et al., 2015; Long et al., 2016; Greve et al., 2017; Kafkas, 2021). Следователно всички допълнителни ресурси, отклонени към кодиране в тези сценарии, вероятно ще повишат по-късната производителност на паметта (напр. ефекти на вниманието, вижте Aly и Turk-Browne, 2017).

Въпреки това, за да се демонстрира повсеместното присъствие на механизъм за адаптивно кодиране, е от решаващо значение да се предоставят доказателства за изместване към кодиране по време на извличане. Това вероятно ще хвърли светлина върху ефектите от бързото и имплицитно взаимодействие в реалния живот между тези състояния. При тези обстоятелства ангажиращото кодиране все още служи за адаптивна цел, но може да не е „полезно“ в реално време.

Като се има предвид гъвкавостта на спомените, предизвикани от изненада (Kim et al., 2014), става важно да се разгледат какви могат да бъдат мнемоничните последици от преминаването към кодиране. Ако нарушението на очакванията задейства състояние на кодиране, за сметка на търсене в паметта, това може да модулира обработката на неочакваното събитие. Това е в съответствие с мнението, че хипокампусът непрекъснато се измества между състояния на кодиране и извличане (Buzsáki, 2002; Hasselmo et al., 2002).

Тази система може да се оприличи на махало, което се люлее ритмично между двете състояния на паметта, оптимизирайки обработката на информация. Ако ситуационните фактори нарушат текущата промяна между състоянията, предпочитайки едно пред друго, резултатът може да бъде промяна в ефективността на паметта. Предишни изследвания показаха, че ясна стратегическа реплика насърчава хипокампалната размяна между кодирането и извличането на информация (Richter et al., 2016).

Проверихме дали нарушението на очакванията при извличане спонтанно включва състояние на кодиране и ако е така, дали този отговор зависи от перцептивното сходство между входовете. Ние също така разгледахме устойчивите мнемонични последици от такива итеративни смени върху настоящите и последващи решения за разпознаване.

Очакването беше манипулирано имплицитно и независимо от изискванията на задачата за извличане, което ни позволи да отговорим на два важни въпроса. Първо, дали нарушаването на очакванията включва механизъм за кодиране отдолу нагоре, дори когато не е релевантен за целта. Второ, каква е времевата динамика на мнемоничните последици от статуса на очакване за събитие и последващи подобни събития? Ние разсъждавахме, че кодирането, управлявано от повишени очаквания, може да модулира текущите процеси на извличане, но да подпомогне точността на разпознаването на последващи подобни събития.

Материали и методи

Експеримент 1

Участници

Общо 30 участници (четирима мъже) на възраст между 18 и 22 години (средно=19, SD=1.04) дадоха информирано съгласие и взеха участие в експеримента. Размерът на извадката е избран въз основа на предишни проучвания, като се използва подобен подход за дизайн и анализ (Kafkas и Montaldi, 2018b; Frank et al., 2020b). Участниците са имали нормално или коригирано до нормално зрение и без анамнеза за неврологични или психиатрични разстройства. Всички процедури бяха одобрени от Комитета по изследователска етика на Университета на Манчестър. Четирима участници бяха изключени от всякакъв по-нататъшен анализ поради неспособност да научат асоциацията сигнал-резултат (трима) или ефективност на разпознаването под шанса (един). Съобщават се данни от 26 участници.

Материали

Общо 78 изображения на естествени (39) и създадени от човека (39) обекти бяха избрани от базата данни с изображения на подобни обекти-примамки (SOLID; Franket al., 2020a). Тези изображения бяха използвани като целеви обекти, представени по време на кодирането. Използвайки индекса на различие от SOLID, три фолиа с намаляващи нива на сходство (F1, най-сходно; F2, средно ниво; F3, най-ниско сходство) бяха избрани за всяко целево изображение.

Освен това сходството беше параметрично манипулирано чрез поддържане на средното разстояние между нивата постоянно [средно различие 2100 DI; вижте Фиг. 1 за примери и Frank et al. (2020a) за допълнително обяснение на стойностите на DI]. Тези нива на сходство бяха избрани въз основа на нашите предишни резултати (Frank et al., 2020b), където наблюдавахме квадратичен модел на ефектите на очакванията върху входното сходство, когато очакването беше манипулирано при кодиране, относно производителността на паметта. Следователно бяха използвани 78 обекта (една цел и три фолиа; общо 312 стимула).

Експериментален дизайн

Експериментът беше контролиран с помощта на PsychoPy версия 1.82 (Peirce, 2007) и се състоеше от четири части (подобно на дизайна, използван преди това; Kafkas и Montaldi, 2018b). Първо, при кодирането участниците бяха представени с целевите обекти два пъти, за да се осигури достатъчна експозиция. По време на първата презентация обектът беше показан на екрана за 3 секунди и участниците бяха помолени да решат дали обектът е създаден от човека или е естествен; натискане на клавиша със стрелка наляво за естествено и на клавиша със стрелка надясно за направено от човека.

Във втората презентация участниците бяха помолени да обърнат голямо внимание на изображенията (показвани за 5 s всяко) и бяха информирани, че ще бъдат помолени да разграничат представения („стар“) обект от подобни („нови“) обекти по-късно; те не трябваше да дават никакъв отговор по време на второто представяне на кодиране. Редът на представяне на изображението беше рандомизиран между участниците. След това следващата фаза включваше 5-минутна задача със закъснение, по време на която участниците решаваха аритметични задачи.

В третата фаза беше използвана задача за учене на правила, за да се позволи манипулиране на очакванията по-късно при извличане. Участниците бяха помолени да научат зависимостта между символ (действащ като реплика) и категория на обект, създаден от човека или естествен. Бяха използвани общо четири символа, по два за всяка категория, и те бяха балансирани между участниците. Всяка реплика беше представена 14 пъти.

Опитите започнаха с 500- ms точка на фиксиране, последвана от репликата, представена за 1 s. През това време участниците бяха инструктирани да познаят категорията на следния обект, като използват същите ключове като във фазата на кодиране.

След това обратната връзка и нов обект (нетестван) бяха представени заедно за 2 s. Тази задача установи очакванията на участниците по отношение на последователностите на реплики-обект и критично това беше манипулирано при извличане. За да се гарантира, че очакванията са зададени, бяха анализирани само данни от участници, които са достигнали критерия (над 50% точност през първата половина и 75% точност през втората половина на задачата) (за точност и RT в задачата за изучаване на правила, вж. Фиг. с разширени данни 1-1).

Последната фаза беше стара/нова задача за разпознаване, по време на която бяха представени всички събития (цели, F1, F2 и F3). Експериментаторът информира участниците, че ще им бъдат представени стари (мишени) обекти и подобни нови (фолио). Всеки опит за извличане започва с точка на фиксиране (500 ms), последвана от сигнал (1 s) и обект (до 5 s).

На участниците беше казано да се фокусират върху обекта и да натиснат „стар“, ако смятат, че е същият като целта, която са виждали преди. Участниците бяха инструктирани да натиснат „нов“, ако забележат нещо различно в обекта. След 12 практически изпитания започна основната задача. Ключовата манипулация при извличането беше валидността на репликата. Една трета от знаците бяха подвеждащи, карайки обекта да бъде разпознат неочаквано. Валидни опити (напр. естествена реплика, последвана от естествен обект) бяха маркирани като очаквани.

Тъй като беше използвана стара/нова задача за разпознаване, четирите стари/нови решения за набор от обекти бяха независими едно от друго, което критично означаваше, че "стар" отговор може да бъде даден за множество събития от набор (т.е. за цел и едно или повече листа). След завършване на експеримента участниците бяха разпитани относно манипулирането на очакванията при извличане. Само двама участници в Експеримент 1 и петима участници в Експеримент 2 съобщават, че са забелязали несъответствието между реплика и обект по време на задачата.

For more information:1950477648nn@gmail.com