Ефектите от натоварването на визуалната работна памет върху откриването и невронната обработка на несвързани със задачата слухови стимули

Въпреки че се предполага, че перцептивното натоварване намалява обработката на несвързани със задачата стимули, теоретичните аргументи и емпиричните открития за други форми на натоварване със задача са неубедителни. Тук систематично изследвахме откриването и невронната обработка на слухови стимули, вариращи по интензитет на стимула по време на задача за визуална работна памет, несвързана със стимули, редуваща се между ниско и високо натоварване. Открихме, в зависимост от силата на стимула, намалено откриване на стимул и намалени P3, но незасегнати N1 амплитуди на свързания със събитието потенциал за слухови стимули при високо в сравнение с ниско натоварване. За разлика от това, независещи от натоварването ефекти на информираност са наблюдавани както по време на ранните (N1), така и по време на късните (P3) времеви прозорци. Констатациите предполагат късен нервен ефект от натоварването на визуалната работна памет върху слуховите стимули, което води до по-ниска вероятност за отчетено осъзнаване на тези стимули.

Връзката между интензивността на стимула и ефективността на паметта е тема на много изследвания. Проучванията показват, че умерената стимулация може да подобри паметта, но твърде силната стимулация може да доведе до негативни ефекти.

В ежедневието си често срещаме различни стимули, като гледане на телевизия, игри, слушане на музика, създаване на приятелства и т.н. Умерените количества от тези стимули могат да ни помогнат да останем енергични и заинтересовани, за да прекараме деня с лекота и удоволствие. В същото време умерената стимулация също помага за подобряване на паметта. Когато се сблъскаме с нова информация, умереното стимулиране може да ни помогне да се съсредоточим повече и да ускорим скоростта на обработка на информацията и процеса на запаметяване.

Въпреки това, ако стимулът е твърде краен, той може да причини отрицателни ефекти. По-силните стимули могат да доведат до неблагоприятни ефекти като дефицит на вниманието, тревожност, раздразнителност и прекомерна умора, всички от които могат да намалят ефективността на паметта. Следователно умерената стимулация и балансираното състояние на ума са необходими условия за поддържане на паметта.

В обобщение, връзката между интензивността на стимула и паметта е много важна. Все пак трябва да помним, че умереното стимулиране може да ни помогне, а прекомерното стимулиране може да доведе до отрицателни резултати. Поддържането на балансиран живот и получаването на подходяща стимулация може да направи паметта по-ефективна и по-дълготрайна. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като месната паста е традиционен китайски лечебен материал с много уникални ефекти, един от които е подобряване на паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различни активни съставки, които съдържа, включително карбоксилна киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни канали.

Щракнете върху познайте начините да подобрите паметта си

Теория на натоварването 1–3 може да се разглежда като доминираща теория за това как вниманието влияе върху обработката на информация. Той предлага гъвкаво място на внимание в зависимост от натоварването на текуща задача. По време на ниско натоварване информацията може да бъде обработена, докато високото натоварване води до ранно инхибиране на обработката на дистрактора. Първоначално теорията е разработена в контекста на манипулиране на перцептивни задачи (т.е. перцептивно натоварване)1,2. По-късните версии включват също така нареченото когнитивно натоварване (т.е. натоварване на работната памет)4. Първоначално теорията предполага противоположни явления за натоварването на възприятието и работната памет4. Това предположение обаче по-късно беше преразгледано5 и емпиричната работа показва подобни ефекти от натоварването на възприятията и работната памет (за преглед вижте).

Теорията на натоварването предполага ранни ефекти на голямо спрямо ниско натоварване върху обработката на несвързани със задачите разсейващи фактори3. Въпреки това, това, което представлява ранни и късни ефекти в невронаучни термини, остава неясно, но като цяло може да бъде операционализирано от ранни срещу късни мозъчни области в йерархията на обработка и специфични времеви прозорци в електрофизиологичните реакции6. Неотдавнашен преглед на нашата група6 по отношение на ефектите от натоварването върху невроналното активиране към несвързани със задачата разсейващи фактори доведе до заключението, че ефектите от натоварването се появяват по-надеждно в по-късните етапи на обработка на стимула, но че временната поява на ефектите от натоварването остава да бъде уточнена. Електрофизиологичните методи предлагат висока времева разделителна способност на невронната активност и позволяват диференциация между ранни и късни ефекти7–10. В слуховата модалност, N1, например, е ранен ERP компонент, възникващ около 100 ms след началото на стимула и представляващ най-ранния отрицателен компонент, свързан с промени в слуховата среда11. Обратно, късните положителни вълни от 300 ms след стимула нататък са по-малко зависими от характеристиките на стимула, но са свързани с пост-перцептивна обработка на стимули, включително вземане на решения и оценка на стимули 12,13.

Няколко проучвания изследват невронни корелати на натоварването на работната памет върху стимули, несвързани със задачи, използвайки електроенцефалография и дават разнородни открития. В няколко визуални унимодални проучвания (т.е. визуално натоварване с визуален дистрактор) се съобщава, че ранните зрителни потенциали (т.е. P1 и N1/N170 амплитудата) са повлияни от натоварването14–16, докато две проучвания съобщават за намалени свързани с лицето амплитуди N170 под високо натоварване17,18. По-късните визуални амплитуди на ERP (т.е. амплитудата на P3) са систематично намалени в тези проучвания14-19. При слуховата модалност няма унимодални изследвания. За кръстосани слухови дистрактори (т.е. зрително натоварване със слухов дистрактор), някои проучвания съобщават за намалени амплитуди на N120,21, докато други проучвания не откриват ефект. Тук по-късните амплитуди на ERP (т.е. амплитудата на P3) към слуховите дистрактори също са систематично намалени 20, 22–24, като само едно проучване показва повишени отговори на P3 25. По този начин, въпреки проучванията, които предполагат, че съхранението на работната памет е специфично за домейна26, голяма част от изследванията показват кръстосани ефекти от натоварването на работната памет върху ERP до слухови отвличащи фактори (за преглед вижте 6). Това говори за кръстосано споделяне на ресурси за обработка чрез широките формулировки на теорията на натоварването (за преглед вижте 6).

Освен това, критична прогноза от теорията на натоварването е, че откриването на разсейващи стимули, поне прагови стимули, трябва да бъде намалено или дори инхибирано при условия на високо натоварване. Има обаче само едно проучване, което изследва откриването и невронната обработка на дистрактори в зависимост от нивото на натоварване на основната задача. Molloy et al.27 откриха намалени магнитоенцефалографски ранни (aM100) и късни (P3) отговори на звуци при високо спрямо ниско перцептивно визуално натоварване и намалено откриване на звуци при високо в сравнение с ниско натоварване. Това предполага, че намалените невронни реакции са свързани с по-ниска осведоменост за звуците. Нито едно проучване обаче не е изследвало дали натоварването на работната памет влияе върху откриването на разсейващи фактори. Следователно остава неясно дали има ефекти от натоварването на работната памет върху откриването на дистрактори, дали това зависи от силата на стимула на дистракторите и дали ефектите от натоварването се наблюдават паралелно в ранните и късните невронни реакции и поведенчески данни. Освен това, в повечето проучвания е трудно да се разграничат ефектите от натоварването върху ERPs до дистракторите от ефектите от натоварването на основната задача. Необходими са подходящи условия за контрол, като вариации на натоварването без никакъв стимул (за разширена дискусия вижте 4).

В настоящото проучване ние систематично изследвахме ефектите от натоварването на визуалната работна памет върху откриването и невронната обработка на слуховите разсейващи фактори. За да разберем по-добре ролята на силата на стимула, ние променяхме интензивността на слуховите разсейващи фактори. Освен това сравнихме условията, при които беше представен дистрактор или никакъв дистрактор, за да разделим ефектите на дистрактора и общото натоварване. Използвахме ERP, за да очертаем ранните и късните ефекти от натоварването върху невронните реакции към разсейващи фактори. На поведенческо ниво се предполага, че степента на откриване на слухови дистрактори нараства с интензитета на звука. Откриването на слухови стимули обаче трябва да бъде намалено при високо в сравнение с ниско натоварване на работната памет, особено близо до прага на откриване. За ERP предположихме увеличаване на амплитудата на N1 с интензитета на звука и намаляване на амплитудата чрез увеличено натоварване на работната памет. По отношение на P3, ние също предположихме увеличаване на амплитудата с интензитета на звука и намаляване на амплитудата чрез увеличено натоварване на работната памет. И в двата случая предположихме, че ефектите от натоварването са най-изразени за стимули близо до прага на откриване. Приема се, че моделът на ефектите на натоварване е подобен на независимите от натоварването ефекти на осъзнаването на стимула, за които е известно, че са свързани с намалени амплитуди в ранните и късните времеви прозорци за липса на съзнание в сравнение с осъзнатите слухови стимули по време на задачи за откриване 28–30.

Методи

Участници.

Участниците в Fify-one бяха наети в университета в Мюнстер. Един участник прекъсна проучването и седем участници бяха отхвърлени поради прекомерни ЕЕГ артефакти, което доведе до окончателен размер на извадката от 43 участници (14 мъже, 29 жени; Mage=24.56 години, SDage=3). 671 години). Те дадоха писмено информирано съгласие и получиха 10 евро на час за участието си. Всички участници са имали нормално или коригирано до нормално зрение и слух и без анамнеза за неврологични или психиатрични разстройства. С изключение на един, всички участници бяха десничари. Проучването е одобрено от комисията по медицинска етика на университета в Мюнстер и всички процедури са извършени с тази декларация.

Стимули.

Монитор iiyama GMaster GB2488HSU (iiyama, Нагано, Япония) при 60 Hz с разделителна способност 1920×1080 пиксела беше използван за показване на стимули. Разстоянието на гледане е 60 см. Визуалните стимули бяха черни съгласни букви (височина =2.49 градуса зрителен ъгъл) на сив фон. Тези букви бяха представени на еднакво разстояние (3,23 градуса между тях) до белия фиксиращ кръст ("+", състоящ се от две ленти от 0,373 × 0,124 градуса) в центъра на екрана. Две или шест букви бяха избрани на случаен принцип и представени в състояние на ниско или високо натоварване на работната памет. Слуховите стимули се състоят от два компонента: (1) бърборене и (2) бипкане. Шумът от бръщолевене е взет от свободно достъпната база данни с информация за обработка на сигнали31, достъпна чрез http://spib.linse.ufsc.br/noise.html, и валидиран в проучване на Schlossmacher et al.28. Шумът беше допълнително обработен чрез добавяне на същия поток, възпроизведен назад към оригинала. Средното ниво на звуково налягане (SPL) по време на експеримента възлиза на 55 dB. Звуковите стимули бяха синусоидални тонове с време на нарастване и спад от 10 ms, продължителност от 100 ms и честота от 600 Hz.

Те бяха представени с три различни обема (нисък, среден и висок интензитет) и допълнително с нулев интензитет („без звук“), всеки с дял от 25%. При всяко изпитване, един бипкащ стимул (или стимулът „без звук“) беше вграден в бърборещия шум в псевдорандомизирана времева точка между 200 ms след началото и 200 ms преди отместването на фиксацията кръст във фазата на поддържане на писмото. Силата на звука е определена в поведенческо пилотно проучване (n=10). Участниците бяха помолени да отговорят на проста задача за визуално откриване (промяна на цвета на фиксиращ кръст), докато гореописаните слухови стимули се възпроизвеждат на заден план. След всеки опит участниците бяха попитани дали са възприети звукови стимули. Експериментаторът регулира силата на звука ръчно, докато петима участници открият звуковия сигнал в около 50% от опитите. След това този обем беше умножен по 0,5 и 2, за да се получат трите критични нива, използвани в основния експеримент (42 dB, 45 dB и 48 dB). По този начин това ни позволи да проучим как резултатите от натоварването се влияят от силата на стимула, варираща от под прага на откриване до прага на откриване и над прага на откриване.

Процедура.

Участниците първо отговориха на демографски въпросник и бяха подготвени за ЕЕГ. След това те изпълниха практическа задача, в която бяха инструктирани да запомнят представените букви. Освен това им беше казано, че фоновият шум от бръщолевене ще включва случайни звукови сигнали с различни нива на звука. Инструкциите са предназначени да установят задачата за паметта като основна задача и доклада за слуховите възприятия като подчинена задача. Това беше постигнато чрез заявяване, че за задачата за запаметяване те ще получават или губят точки за правилни и неправилни отговори, докато звуците нямат отношение към участниците. Освен това те бяха инструктирани, че първо трябва да отговорят на задачата за запаметяване, след това да получат обратна връзка и накрая ще бъдат помолени да оценят представянето си по отношение на звуковите възприятия. Беше повторено, че оценката на звука няма да доведе до печалба или загуба на точка. Освен това, различният формат на заявка за визуалната задача (т.е. изрично да-не-заявка) и звуковото възприятие (т.е. оценка, вижте по-долу) също имаше за цел да подчертае важността на задачата за памет. Десет започва основният експеримент, разделен на 12 блока със самоконтролирани почивки с максимална дължина от 3 минути. Всеки блок включваше 32 опита на двете нива на натоварване, като опитите бяха прекъснати поради прекомерно движение на очите, прикрепени към края на блока. Единичен опит (виж Фиг. 1) започва с представяне на фиксиращия кръст за 500 ms. След това буквите (т.е. 2 букви в условията на ниско натоварване на работната памет и 6 букви в условията на високо натоварване на работната памет) се появиха за 1 s на екрана. След това фиксиращият кръст беше представен отново. По време на тази 3- презентация бяха възпроизведени фоновите звуци. Това последва запитването на запомнените букви. За заявката една буква се появи в средата на екрана и субектите трябваше да посочат дали тази буква е сред буквите, които трябва да се запомнят или не. В 50% от опитите това е една от буквите, които трябва да се запомнят. Участниците получиха обратна връзка за отговорите си относно буквите (т.е. плюс точки за правилни отговори и минус точки за неправилни отговори), натрупани през целия експеримент. След запитването на паметта, участниците оцениха своето субективно звуково възприятие по четиристепенна скала, варираща от „не — сигурно“ през „не — несигурно“ и „да — несигурно“ до „да — сигурно“. След всеки блок им беше даден общият спечелен резултат (т.е. Вие сте спечелили x точки от максимум y точки досега).

EEG запис и предварителна обработка.

EEG signals were recorded from 64 BioSemi active electrodes using BioSemi's Actiview software (www.biosemi.com). Four additional electrodes measured horizontal and vertical eye movement. The recording sampling rate was 512 Hz. The software BESA research (Version 6.0, www.besa. de) was used for preprocessing. Refine data were re-referenced to average reference and filtered with a high-pass forward filter of 0.1 (6 dB/oct) and a 30 Hz low-pass zero-phase filter (24 dB/oct). Recorded eye movements were corrected using the automatic eye-artifact correction method implemented in BESA32. Noisy EEG sensors were interpolated using a spline interpolation procedure. Data were segmented from 200 ms before stimulus onset until 800 ms after stimulus presentation. Baseline correction was used 200 ms before stimulus onset. Data were re-referenced from the CMS/DLR to a common average reference. Trials were rejected based on an absolute threshold (>120 µV), signal gradient (>75 µV/δT) и нисък сигнал (т.е. SD на градиента,<0.01 µV/ δT). On average, 4.51 electrodes per participant were interpolated (SD=2.91), and 12.58 percent of all trials per participant were rejected (SD=10.57). The number of trials per load and sound volume level ranged between 27 and 49 trials (M=42.48, SD=5.207).

Запис с проследяване на очите.

Използвахме устройство за проследяване на очите, за да проследяваме непрекъснато и оценяваме позицията на погледа по време на експеримента, като спирахме експерименталното представяне всеки път, когато погледът се отклони с повече от 3 градуса в кръгла област около маркировката за фиксиране. Прекъснатите опити бяха добавени в края на блока. Проследяването на очите беше измерено с Eyelink 1000 проследяване на очите от SR Research (EyeLink 1000, SR Research Ltd., Мисисауга, Канада). Участниците бяха помолени да поставят главите си върху опора за брадичката и дясното око беше записано. Честотата на семплиране на запис беше 1000 Hz. Преди всеки презентационен блок автоматично се стартира процедура за калибриране на око-трекер с помощта на процедура за калибриране в пет точки.

Статистически анализи.

Данните за поведението бяха анализирани в MATLAB R2019b (https://de.mathworks.com). За да се измери изпълнението на задачата, разпознаването на букви беше анализирано с d prime (d′) за двете условия на натоварване, последвано от t-тест за двойка извадки. Чувствителността на откриване (aZ) беше изчислена за условията на обем с две зареждания и три звука за откриване на звук. AZ определя количествено площта под кривата на работната характеристика на приемника (ROC), изчислена от съотношението на попаденията и фалшивите аларми за ниво на достоверност. Варира между 0,5 (случайно представяне) и 1 (перфектно откриване). Данните за откриване на звук бяха анализирани с помощта на анализи на дисперсията с повтарящи се измервания (ANOVA) с натоварване (ниско натоварване (LL) срещу високо натоварване (HL)) и обем на звука (нисък обем срещу среден обем срещу висок обем) като фактори.

Данните от ЕЕГ скалпа бяха анализирани и визуализирани с помощта на MATLAB R2019b (https://de.mathworks.com) и SPSS (https://www.ibm.com/de-de/analytics/spss-statistics-sofware). Двата представляващи интерес компонента (амплитуда N1 и P3, вижте фиг. 2) бяха избрани, както следва: Инспектирахме времевия ход на топографиите на голямата средна стойност за всяко ниво на звука, с изключение на състоянието "без звук". Данните бяха обобщени за всички участници и осреднени за двете нива на натоварване. За всички звукови нива над нулата наблюдавахме типичната двустранна фронтална негативност с пик между 100 и 200 ms11. За N1 анализа избрахме всички сензори, които показват отрицателния пик обикновено при всяко ниво на звука (вижте Фиг. 2). Този двустранен фронтален клъстер се състои от сензорите F3, F4, F5, F6, FC3, FC4, FC5, FC6, C3, C4, C5 и C6. По подобен начин ние идентифицирахме P3, характеризиращ се с париетално-централен положителен полюс обикновено между 300 и 700 ms13,34. Клъстерът, общ за всички нива на звука, се състои от сензорите CP1, CP2, CP3, CP4, CPz, P1, P2, P3, P4, Pz, POz, PO3 и PO4. Времевите интервали от интерес бяха идентифицирани чрез проверка на ERP, осреднени за гореспоменатите сензорни групи, разделени за всяка сила на звука, но средната стойност за нивата на натоварване. За амплитудата N1 наблюдавахме увеличение на пиковата латентност с обем на звука 35,36. Така пикът на амплитудата N1 за звука с ниска сила на звука беше идентифициран във времевия диапазон от 195 до 295 ms, за звука със среден обем във времевия диапазон от 157 до 257 ms, а за звука с висока сила на звука в времевият диапазон от 130 до 230 ms след стимула. Пикът на амплитудата на P3 беше идентифициран за всички звукови обеми в същия времеви диапазон от 300 до 700 ms след стимула. За да проверим ефектите от натоварването и обема на звука, изчислихме ANOVA с натоварване (LL спрямо HL) и обем на звука (нисък спрямо среден срещу висок) като разлика спрямо състоянието без звук за амплитудата N1 и P3. Частичен ета-квадрат (ηp 2 ) беше използван за описание на размерите на ефекта във всички статистически тестове.

В допълнителен анализ ние също сравнихме чути и пропуснати звуци, независимо от натоварването, за да тестваме за типични сигнатури на осъзнаването на слуховия стимул, така наречените невронни корелати на съзнанието (NCC). В слуховия домейн понастоящем обсъжданите кандидати за NCC са ранни негативности (негативност на слуховото осъзнаване, AAN28,30), които започват във времевия прозорец N1, и късни позитивности (като амплитудата P323,24, но вижте19 ). За тази цел ние разделяме опитите в зависимост от отговора на слуховата цел за всеки опит (чуто: да срещу не). За да постигнем най-надеждното сравнение на чути и нечути звуци, ние избрахме състоянието на силата на звука за всеки участник, което е най-близко до прага на възприемане (т.е. с aZ, осреднено за товара, най-близо до 0,75). За 36-те участници избраното ниво на сила на звука беше средно ниво. За трима и четирима участници избраното ниво на звука беше съответно ниско или високо. Зависещото от отговора разделяне на изпитванията доведе до средно 21,2 изпитвания (SD=11.33) за всички участници и условия. Въпреки това, девет субекта бяха изключени от анализа, защото имаха едно или повече състояния с по-малко опити от избраната гранична стойност от 4, оставяйки крайна подпроба от 34 субекта. По този начин изчислихме ANOVA с отговор (да срещу не) и натоварване (LL срещу HL) в N1 (или AAN, 100–300 ms) и P3 (300–700 ms) времеви диапазон за звуци с обем близо до прага на възприемане. Частичен ета-квадрат (ηp 2 ) беше използван за описание на размерите на ефекта във всички статистически тестове.

Резултати

Оценки и поведенчески резултати.

Изпълнение на задачата. Te d′ беше по-високо в условията на ниско натоварване (LL, M=4.47, SD=0.5; Фиг. 3) в сравнение с условията на високо натоварване (HL, M=2 .2, SD=0.87; Фиг. 3). Участниците бяха по-точни в отговорите си при условието LL в сравнение с условието HL (t (42)=17).34, p<0.001; Fig. 3).

Откриване на звук.

ANOVA с многократни измервания на aZ с натоварване и обем на звука като фактори разкрива основен ефект от натоварването (F (1,42)=11.28, p<0.01, ηp 2=0.21; Fig. 3) with lower detection sensitivity in the HL condition compared to the LL conditions. Moreover, there was a main effect of sound volume (F (2,84)=875.72, p<0.001, ηp 2=0.95; Fig. 3) as well as an interaction of load and sound volume (F (2,84)=5.64, p<0.01, ηp 2=0.12; Fig. 3). For the main effect of sound volume, post hoc tests (p values are Bonferroni-corrected for three tests) showed that the accuracy for the sound detection increased as sound volume increased (low vs. medium volume: t (42)= −26.64, p<0.001, medium vs. high volume: t (42)= −18.51, p<0.001). For the interaction of load and sound volume, planned comparisons revealed that the detection of the medium volume (t (42)=4.44, p<0.001) and the high volume sound (t (42)=2.95, p<0.01) were better under LL compared to HL, while no difference was found for the low volume sound (t (42)=0.58, p=0.56).

Фигура 4 описателно изобразява средното разпределение на четирите категории отговор, които са включени в изчислението на aZ. Въпреки това, визуалната проверка на Фиг. 4 предполага, че много от отговорите „не съм сигурен“ при ниско натоварване се оказват отговори „не съм сигурен“ при високо натоварване за условията на звук „не“ и ниска сила на звука и по този начин несигурността изглежда да се увеличи при високо натоварване. За да завършим поведенческите профили на отговорното поведение на участниците, ние проведохме допълнителен проучвателен анализ, при който сравнихме увереността на отговорите (т.е. отговорите да-сигурен+не-сигурен=високо уверени отговори (2), да- отговори не съм сигурен+не съм сигурен=ниско уверени отговори (1)) за всяко състояние на силата на звука при различни условия на натоварване. Обърнете внимание, че анализите на aZ и увереността не са статистически независими един от друг. ANOVA с многократни измервания на достоверността на реакцията с натоварване и обем на звука като фактори разкрива основните ефекти от натоварването (F (1,42)=24.38, p < 0.001, ηp {{21 }}.37; Фиг. 5) и обем на звука (F (3,126)=55.31, p<0.001, ηp 2=0.57; Fig. 5) as well as an interaction of load and sound volume (F (3,126)=5.84, p<0.001, ηp 2=0.12; Fig. 5).

ERPs.

N1 За амплитудата N1 основният ефект за силата на звука е значителен (F (2,84)=70.56, p<0.001, ηp 2=0.63, Fig. 6). Planned comparisons revealed that the N1 amplitude was significantly higher for the medium versus low volume sound difference (t (42)=5.81, p<0.001) and the high versus medium volume sound difference (t (42)=7.62, p<0.001). The main effect for load and the interaction of load and sound volume was not significant (all p≥0.53). The additional analysis for heard vs. missed sounds showed a significant main effect of the report (F (1,33)=7.06, p<0.05, ηp 2=0.18, Fig. 7) with higher N1 amplitudes for heard vs. missed sounds. The main effect of load and the interaction of load and report remained insignificant (all p≥0.32).

P3 За амплитудата P3, основните ефекти за натоварването (F (1,42)=3.14, p<0.1, ηp 2=0.07, Fig. 6) and sound volume (F (2,84)=52.97, p<0.001, ηp 2=0.56, Fig. 5) were significant. Figure 6 illustrates that the P3 amplitude is higher under LL than HL. For the main effect of sound volume, planned comparisons revealed that the P3 amplitude was significantly higher for the medium versus low volume sound difference (t (42)=− 6.63, p<0.001) and the high versus medium volume sound difference (t (42) = − 6.07, p < 0.001). The interaction of load and sound volume was significant as well (F (2,84)=2.89, p<0.1, ηp 2=0.06, Fig. 6). For the interaction of load and sound volume, planned comparisons revealed that the P3 amplitude was decreased under high compared to low load for the medium volume (t (42)=− 1.88, p<0.05) and high volume (t (42)=− 1.94, p<0.05), but not for the low volume sound difference (t (42)=0.04, p>0.48). Допълнителният анализ за чути срещу пропуснати звуци показа значителен основен ефект от доклада (F (1,33)=17.73, p<0.001, ηp 2=0.35, Fig. 7) and load (F (1,33)=4.84, p<0.05, ηp 2=0.13; Fig. 7) with higher P3 amplitudes for heard vs. missed sounds. There was no significant interaction of load and report (p=0.45).

Дискусия

Това проучване имаше за цел да проучи ефектите от натоварването на визуалната работна памет върху обработката на слуховия дистрактор. Установихме (1) по-добра чувствителност на откриване на звук при ниско в сравнение с високо натоварване за звук със средна и голяма сила на звука, (2) по-висока увереност на реакция при ниско в сравнение с високо натоварване за всяко звуково състояние, (3) независима от натоварването N1 амплитуда за всички обеми на звука, (4) намалена амплитуда на P3 при високо в сравнение с ниско натоварване за звук със средна и голяма сила на звука и (5) независими от натоварването ефекти на осведоменост по време на ранните (N1) и късните (P3) времеви прозорци.
Поведенческите данни показват намалено откриване и по-ниска увереност на реакцията за звуци при високо натоварване в сравнение с ниско натоварване на работната памет. Това е подобно на модулацията на откриването на звук в зависимост от зрителното възприемащо натоварване27. Въпреки това, и в двете проучвания, "невнимателна глухота" е наблюдавана само в малък брой опити, което предполага, че предположението за ефектите от натоварването представлява феномен "всичко или нищо", както е описано в най-стриктната му форма1 ("неуместната информация ще бъде изключена от обработка", стр.195), не може да се поддържа.

Що се отнася до ранните ERP данни, амплитудата N1 не е повлияна от натоварването и няма взаимодействие между натоварването и силата на звука. Предишни проучвания за натоварване на работната памет установиха намалени (визуални ERPs8,9, слухови ERPs11,12) или незасегнати ранни ERP амплитуди (визуални ERPs5–7, слухови ERPs13) при високо в сравнение с ниско натоварване. Тези разнородни резултати може да са свързани с разликите в избора на стимули и тяхната продължителност. Например, две визуални проучвания17,18 използват емоционални лица като разсейващи фактори и съобщават за въздействие върху амплитудата на N170. Въпреки това, няколко проучвания на възприятие на натоварването не откриха ефект на натоварването върху амплитудата на N17037–39, подчертавайки променливостта на ефектите на натоварване на N1/N170. В проучването на Yang et al.9, дистракторът беше предсказуемо представен в опита, което може да засили потискащите ефекти на натоварване. Няколко други изследвания на визуалната работна памет 14–16 не откриха ефект на натоварването върху ранните амплитуди при високо спрямо ниско натоварване. За слуховите стимули резултатите също са смесени и констатациите може да зависят от аналитични параметри, експериментални параметри и статистическа мощност. Simon et al.12 може да покаже намалена обработка на N1 до слухови отвличащи средства при голямо натоварване на работната памет. Проучването обаче се различава по това, че субектите изпълняват задача за проследяване и по този начин са обект на постоянно изискване на изпълнителната власт извън натоварването на работната памет. Освен това, проучванията на Mahajan et al.11 и San Miguel et al.13 пораждат съмнения относно надеждността на появата на ранни ефекти (виж също 4). Въпреки че и двете проучвания използват идентична парадигма, Mahajan et al.11 съобщават за ефекти на натоварване N1 за разлика от San Miguel et al.13.

Нашето сравнение между чути и пропуснати дистракторни звуци, независимо от натоварването, показа модулация на ранните негативности във времевия прозорец N1 от настоящите теории, което предполага AAN като нервен корелат на слухово възприятие28,30. Въпреки това, този модел се наблюдава само за ефекти на информираност, независими от натоварването. Както е описано по-горе, няма ефект от натоварването върху слуховия ERP в този времеви прозорец. Следователно ефектът от натоварването върху откриването не се дължи на типичните свързани с осведомеността амплитудни модулации във времевия прозорец N1 (или AAN), а зависи от по-късни процеси. Освен това, свързаните с натоварването модулации на осъзнаването на стимулите не са свързани с ранния NCC в нашето изследване.

По отношение на късните ERP данни имаше основен ефект от натоварването върху амплитудата на P3 и взаимодействие между силата на звука и натоварването. Основният ефект от натоварването върху амплитудата на P3 е в съответствие с предишни проучвания, които показват, че високото натоварване на визуалната работна памет намалява слуховите реакции на P3 20, 22, 23, 40. Нашите P3 ефекти отразяват резултатите на поведенческо ниво, където откриването на звук е намалено при високо в сравнение с ниско натоварване за средния и високия звук, но не и за звука с ниска сила на звука. По този начин, късният нервен ефект на визуалното натоварване върху слуховите стимули изглежда намалява вероятността от докладвано осъзнаване на тези стимули. Нашият допълнителен анализ също показа ефект на информираност, независим от натоварването по време на етап P3. Предложено е амплитудата на Te P3 да представлява внимание, вземане на решения и увереност по време на дизайна на откриване 12, 28, 41–45. Компонентът P3 не представлява необходим NCC (във визуалната област 28, 44, 46, в слуховата област 41, 47), но вместо това изглежда отразява дълбочината на съзнателната обработка, кодирането и по този начин степента на докладване на стимулите 41, 48. В нашия дизайн е вероятно тези процеси да влияят на по-късната производителност на откриване и че задачата на работната памет модулира етапа на обработка, свързан с амплитудата на P3. Взети заедно, нашите данни предполагат, че ефективността на откриване може да е резултат от късен етап на обработка, по време на който свързаните с натоварването ефекти на откриване могат да бъдат отделени от независимите от натоварването ефекти на информираност.

Обръщайки се към изследването на Molloy et al.17, което мотивира нашето изследване, открихме сходни резултати на поведенческо ниво и различни резултати на невронно ниво. И двете проучвания съобщават за намалено откриване на слухови стимули при високо в сравнение с ниско (перцептивна или работна памет) натоварване, свързано с късен ефект на невронно натоварване върху амплитудата на P3. Въпреки това, Molloy et al.17 допълнително откриха ефект на ранно невронно натоварване върху амплитудата aM100, което отсъстваше в нашето изследване. За разлика от това, за ERP, ние заключаваме, че няма ефекти на натоварване върху N1 въз основа на относително големия размер на извадката на нашето изследване, добре контролираните стимули и много опити за състояние. Дори ако изглежда вероятно, че натоварването на възприятията и работната памет предизвиква подобни ефекти6, не може систематично да се изключи, че получените разлики между двете проучвания могат да се основават на обща разлика между видовете натоварване.

Въпреки това е по-вероятно други параметри на изследването да обяснят тези разлики. МЕГ и ЕЕГ реагират на различни диполи на електромагнитни полета, което може да обясни защо МЕГ разкрива ефекти, които не се наблюдават при ЕЕГ данните. В идеалния случай комбинация от различни невронаучни методи може да разреши този проблем. Освен това има разлики в действителния дизайн на изследването (освен различните видове натоварване). В изследването на Molloy et al.17 стимулите за натоварване и отвличане на вниманието са имали едновременно начало, което представлява критична разлика в нашия дизайн на натоварване на работната памет, където стимулите за отвличане на вниманието се представят, след като стимулите за натоварване вече са изчезнали от екрана. По този начин бъдещи проучвания могат директно да тестват дали времето на разсейващите фактори спрямо задачата за натоварване (кодиране, поддържане на информация, задържане/вземане на решения) води до различни ефекти. Освен това, нашето проучване сравнява отговорите на разсейващите стимули срещу условията на натоварване без разсейващи фактори, за да контролира общите ефекти на натоварването. С други думи, без този контрол е трудно да се реши дали ефектите представляват ефекти върху обработката на дистрактора или ефекти на задача/цели, особено в случаите, когато целите/изискваните отговори на задачата и дистракторите се припокриват.

Бихме искали да отбележим някои ограничения на нашето изследване. Дори ако визуалната задача беше установена като основна задача, инструкцията да се отговори на слуховите стимули създаде ситуация, подобна на двойна задача. Това беше неизбежно за настоящия дизайн, в който се интересувахме както от оценките на осведомеността, така и от изследването на ERP. Следователно мултисензорните ефекти на превключване на задачи може да са повлияли на резултатите50 и трябва да бъдат изследвани в бъдещи проучвания с действителни слухови стимули, които нямат отношение към задачата. Освен това можехме да реализираме само две нива на натоварване. Бъдещите изследвания трябва да увеличат обхвата на нивата на натоварване38, за да разберат по-добре как перцептивното натоварване параметрично влияе върху откриването и ERP отговорите. Бъдещите проучвания могат също да използват по-широк диапазон от индивидуализирани звукови нива. И накрая, използвахме специфична операционализация на работната памет. Бъдещите проучвания биха могли да променят метода и позицията на представяне на звуци спрямо различни фази на задачата (кодиране, задържане, сонда). Допълнителна точка е, че нашето проучване използва кросмодален дизайн. Въпреки че няма теоретичен аргумент за или против уни- или кръстосани експерименти в теорията на натоварването51, този въпрос се нуждае от повече емпирични изследвания. Бъдещи проучвания с достатъчна мощност могат директно да сравнят едно- и мултимодални дизайни. И накрая, други аналитични стратегии, като многовариантен анализ на модели52 или анализ на специфично предварително дефинирани електроди, базирани на предишна работа, могат да разкрият фини ефекти в ранните времеви прозорци, които не са наблюдавани в настоящото проучване.

Заключение

We investigated the detection and neural processing of auditory stimuli varying in stimulus intensity during a continuous stimuli-unrelated visual load condition alternating between low and high load. We found, depending on stimulus strength, decreased detection and late ERP responses (>300 ms) към слухови стимули при високо в сравнение с ниско натоварване. Констатациите предполагат късен нервен ефект от визуалното натоварване върху слуховите стимули, свързан с намалена вероятност за отчетено осъзнаване на тези стимули. Този ефект може да се отдели от общите ранни и късни ефекти на осъзнаване на ERP.

Наличност на данни

Наборите от данни, генерирани и анализирани по време на настоящото проучване, са достъпни от съответния автор при разумно искане.

Препратки

1. Lavie, N. & Tsal, Y. Перцептивното натоварване като основна детерминанта на локуса на селекция във визуалното внимание. Percept. Psychophys. 56, 183–197 (1994).

2. Lavie, N. Перцептивното натоварване като необходимо условие за избирателно внимание. J. Exp. психол. тананикам Percept. Изпълнение. 21, 451–468 (1995).

3. Lavie, N., Beck, DM & Konstantinou, N. Blinded by the load: Attention, awareness and the role of perceptual load. Филос. прев. R. Soc. B Biol. Sci. 369, 20130205 (2014).

4. Lavie, N., Hirst, A., de Fockert, JW & Viding, E. Теория на натоварването на селективното внимание и когнитивен контрол. J. Exp. психол. Gen. 133, 339–354 (2004).

5. Константину, Н. & Лави, Н. Разделими роли на различни видове натоварване на работната памет при визуално откриване. J. Exp. психол. тананикам Percept. Изпълнение. 39, 919–924 (2013).

6. Brockhof, L., Schindler, S., Bruchmann, M. & Straube, T. Ефекти от натоварването на възприятията и работната памет върху реакциите на мозъка към стимули, които не са свързани със задачата: Преглед и последици за бъдещи изследвания. Neurosci. Биологично поведение. Rev. 135, 104580 (2022).

7. Kappenman, ES & Luck, SJ The Oxford Handbook of Event Related Potential Components (Oxford University Press, 2011).

8. Luck, SJ Въведение в техниката за потенциал, свързан със събитие (The MIT Press, 2014).

9. Pratt, H. Сензорни ERP компоненти. в Te Oxford Handbook of Event-Related Potential Components 89–114 (Oxford University Press, 2011).

10. Winkler, I., Denham, S. & Escera, C. Потенциали, свързани със слухови събития. в Encyclopedia of Computational Neuroscience (Springer, 2015).

11. Näätänen, R. & Picton, T. Te N1 вълна на човешкия електрически и магнитен отговор на звук: преглед и анализ на структурата на компонента. Психофизиология 24, 375–425 (1987).

12. Twomey, DM, Murphy, PR, Kelly, SP & O'Connell, RG Te classic P300 кодира променлива за вземане на решение от изграждане до праг. Евро. J. Neurosci. 42, 1636–1643 (2015).

13. Polich, J. Актуализиране на P300: Интегративна теория на P3a и P3b. Clin. Неврофизиол. 118, 2128–2148 (2007).

14. Cui, F., Zhu, X., Luo, Y. & Cheng, J. Натоварването на работната памет модулира невронния отговор към болката на другия: Доказателство от проучване на ERP. Neurosci. Lett. 644, 24–29 (2017).

15. Freeman, SM, Itthipuripat, S. & Aron, AR. Високото натоварване на работната памет увеличава интракортикалното инхибиране в първичния моторен кортекс и намалява ефекта на двигателната способност. J. Neurosci. 36, 5544–5555 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com