Doświadczenie zaskoczenia: czasowa dynamika jego wpływu na pamięć, część 1

Aby efektywnie przetwarzać informacje, mózg przełącza się między stanami kodowania i odzyskiwania, nadając priorytet przetwarzaniu oddolnemu lub odgórnemu. Wykazano, że naruszenie oczekiwań przed lub w trakcie uczenia się uruchamia mechanizm kodowania adaptacyjnego, co skutkuje lepszą pamięcią na nieoczekiwane zdarzenia.

W wyniku szeroko zakrojonych badań odkryto silny związek między statusem wyszukiwania a pamięcią. Mówiąc najprościej, stan odzyskiwania odnosi się do stanu, w którym musimy odzyskać i przypomnieć sobie określone informacje. Stan ten może znacząco wpłynąć na naszą zdolność zapamiętywania.

Jeśli będziemy bardziej aktywni, zorganizowani i skupieni na wyszukiwaniu i przypominaniu sobie informacji, nasze mózgi będą mogły efektywniej przechowywać informacje w pamięci krótkotrwałej i szybko je przywoływać, gdy zajdzie taka potrzeba. I odwrotnie, jeśli stan wyszukiwania jest zły, będzie to miało negatywny wpływ na naszą zdolność do przywoływania i przechowywania informacji.

Dlatego możemy zastosować pewne aktywne metody, aby poprawić nasz status wyszukiwania, aby poprawić naszą pamięć.

Po pierwsze, możemy świadomie ograniczyć czynniki rozpraszające. Trzymaj trywialne rzeczy jak najdalej od siebie i nie pozwól, aby zakłócały nasze myślenie i koncentrację. Czy jest prawdopodobne, że szybko przekształcimy je w pamięć krótkotrwałą tylko wtedy, gdy nasz mózg skupi się na informacjach, które musimy przypomnieć?

Po drugie, możemy zastosować techniki zapamiętywania, które pomogą nam lepiej zapamiętywać i zatrzymywać informacje. Na przykład informacje można przekształcić w obrazy lub historie, co nie tylko lepiej pobudza naszą wyobraźnię, ale także pomaga nam lepiej łączyć informacje z naszymi osobistymi doświadczeniami, czyniąc je bardziej zakorzenionymi w naszych wspomnieniach.

Wreszcie, powinniśmy w miarę możliwości unikać stresu i niepokoju. Stres może uszkodzić nasz mózg, utrudniając przechowywanie i przypominanie sobie informacji. Dlatego powinniśmy stosować pewne kojące i relaksujące sposoby na zmniejszenie stresu, takie jak zajęcia w czasie wolnym, słuchanie muzyki lub wykonywanie lekkich ćwiczeń.

Podsumowując, poprawa naszego statusu wyszukiwania może znacznie poprawić nasze zdolności pamięci. Jeśli przyjmiemy odpowiednie strategie i wdrożymy je w codziennym życiu, będziemy mogli lepiej wykorzystać potencjał naszego mózgu i osiągnąć lepsze wyniki w zapamiętywaniu. Widać, że musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy o wielu unikalnych efektach, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Korzystając z fMRI, zbadaliśmy (1), czy ten mechanizm kodowania jest również uruchamiany podczas wyszukiwania, a jeśli tak, (2) jaka jest czasowa dynamika jego konsekwencji mnemonicznych. Uczestnicy badania, mężczyźni i kobiety, badali obrazy obiektów, a następnie, korzystając z nowych obiektów, nauczyli się związku między wskazówką a kategorią semantyczną. W teście wykorzystano cele przestrzegające zasad (oczekiwane) i naruszające (nieoczekiwane) oraz podobne folie.

Odkryliśmy interakcje między oczekiwaniami dotyczącymi poprzednich i bieżących podobnych wydarzeń, tak że gdy oczekiwane wydarzenie następowało po podobnym, ale nieoczekiwanym zdarzeniu, jego działanie było zwiększone, co zostało poparte aktywacją w hipokampie, śródmózgowiu i korze potylicznej. Dla kontrastu, sekwencja dwóch nieoczekiwanych podobnych zdarzeń również wywołała zaangażowanie potyliczne; nie poprawiło to jednak wydajności pamięci.

Podsumowując, nasze odkrycia sugerują, że gdy celem jest odzyskanie, napotkanie zaskakujących zdarzeń angażuje mechanizm kodowania, wspierany przez przetwarzanie oddolne, które może poprawić pamięć na przyszłe powiązane zdarzenia.

Słowa kluczowe: naruszenie oczekiwań; hipokamp; stany pamięci; niespodzianka

Oświadczenie o znaczeniu

Optymalizacja równowagi między nowym uczeniem się a odzyskiwaniem istniejącej wiedzy jest procesem ciągłym, leżącym u podstaw ludzkiego poznania. Poprzednie badania nad kodowaniem pamięci sugerują, że doświadczanie zaskoczenia prowadzi do priorytetowego traktowania uczenia się nowych wspomnień, tworząc adaptacyjny mechanizm kodowania. Sprawdziliśmy, czy mechanizm ten działa również wtedy, gdy bieżącym celem jest odzyskanie informacji. Nasze wyniki pokazują, że oparte na oczekiwaniach przejście w stronę stanu kodowania, wspierane przez ulepszone przetwarzanie percepcyjne, jest korzystne dla prawidłowej identyfikacji kolejnych oczekiwanych podobnych zdarzeń. Odkrycia te mają ważne implikacje dla naszego zrozumienia czasowej dynamiki adaptacyjnego kodowania informacji w pamięci.

Wstęp

Aby efektywnie przetwarzać dane wejściowe, mózg przełącza się między strumieniami odgórnymi i oddolnymi, równoważąc przetwarzanie bodźców zmysłowych z wykorzystaniem przechowywanych reprezentacji. Znajduje to odzwierciedlenie w istnieniu odrębnych stanów kodowania i wyszukiwania (Buzsáki, 2002). Przetwarzanie oddolne wspiera stan kodowania hipokampa, nadając priorytet transformacji danych percepcyjnych w wspomnienia, podczas gdy przetwarzanie odgórne wspiera stan odzyskiwania, ułatwiając dostęp do przechowywanych informacji.

Specyficzne mechanizmy rządzące przesunięciami w zakresie kodowania i odzyskiwania, które mogą, ale nie muszą, działać konkurencyjnie, nie są dobrze poznane, ale będą napędzane, przynajmniej częściowo, przez czynniki wywołujące każdy stan pamięci. Chociaż istnieje wiele dowodów na to, że stan kodowania adaptacyjnego jest wyzwalany przez doświadczenie rozbieżności między oczekiwanymi i napotkanymi zdarzeniami, pozostaje niejasne, czy taki ukryty mechanizm uczenia się może również zostać zastosowany, gdy dominującym celem jest odzyskanie, a nie kodowanie.

Korzystając z danych behawioralnych (eksperyment 1) i danych fMRI (eksperyment 2) badamy, czy zaskoczenie wywołane naruszeniem oczekiwań przy wyszukiwaniu powoduje przejście w stronę stanu kodowania, któremu towarzyszy zwiększone przetwarzanie percepcyjne; oraz czy dzieje się to kosztem odzyskania. Badamy także rozszerzone konsekwencje tego naruszenia oczekiwań i potencjalne zmiany w zakresie iteracji odzyskiwania kodowania, które może to wygenerować, badając rozpoznawanie kolejnych podobnych zdarzeń metodą próbną.

Wykazano, że niespodzianka wywołana naruszeniem oczekiwań angażuje kodowanie w hipokampie (Axmacher i in., 2010; Kafkas i Montaldi, 2015; Long i in., 2016; Frank i in., 2020b), które wraz z układem dopaminergicznym śródmózgowia (Lisman iGrace, 2005; Shohamy i Wagner, 2008; Kafkas i Montaldi, 2018a) oraz ulepszone przetwarzanie percepcyjne (Stoppel i in., 2009; Hawco i Lepage, 2014; Kafkas i Montaldi, 2014, 2015), wspierają adaptacyjne tworzenie pamięci.

Dowody na ten mechanizm adaptacyjny pochodzą głównie z paradygmatów, w których naruszenie oczekiwań ma miejsce przed uczeniem się lub w jego trakcie (Li i in., 2003; Garrido i in., 2015; Long i in., 2016; Greve i in., 2017; Kafkas, 2021). Dlatego wszelkie dodatkowe zasoby skierowane w tych scenariuszach na kodowanie prawdopodobnie zwiększą późniejszą wydajność pamięci (np. efekty uwagi, patrz Aly i Turk-Browne, 2017).

Aby jednak wykazać wszechobecność mechanizmu kodowania adaptacyjnego, konieczne jest przedstawienie dowodów na przejście w stronę kodowania podczas wyszukiwania. To prawdopodobnie rzuci światło na skutki szybkich i ukrytych, rzeczywistych interakcji między tymi stanami. W tych okolicznościach kodowanie angażujące nadal służy celom adaptacyjnym, ale może nie być „korzystne” w czasie rzeczywistym.

Biorąc pod uwagę plastyczność wspomnień wywołanych zaskoczeniem (Kim i in., 2014), ważne staje się rozważenie, jakie mogą być mnemoniczne konsekwencje przejścia w stronę kodowania. Jeśli naruszenie oczekiwań wywoła stan kodowania kosztem przeszukiwania pamięci, może to modulować przetwarzanie nieoczekiwanego zdarzenia. Jest to zgodne z poglądem, że hipokamp w sposób ciągły przechodzi pomiędzy stanami kodowania i odzyskiwania (Buzsáki, 2002; Hasselmo i in., 2002).

System ten można porównać do wahadła poruszającego się rytmicznie pomiędzy dwoma stanami pamięci, optymalizując przetwarzanie informacji. Jeśli czynniki sytuacyjne zakłócają ciągłą zmianę stanów, faworyzując jeden nad drugim, może to skutkować zmianą wydajności pamięci. Poprzednie badania wykazały, że wyraźna wskazówka strategiczna sprzyja hipokampowemu kompromisowi między kodowaniem a wyszukiwaniem informacji (Richter i in., 2016).

Zbadaliśmy, czy naruszenie oczekiwań podczas wyszukiwania spontanicznie angażuje stan kodowania, a jeśli tak, to czy ta reakcja zależy od percepcyjnego podobieństwa między danymi wejściowymi. Rozważaliśmy także trwałe konsekwencje mnemoniczne takich iteracyjnych zmian dla bieżących i kolejnych decyzji o uznaniu.

Oczekiwaniami manipulowano w sposób dorozumiany i niezależnie od wymagań zadania odzyskiwania, co pozwoliło nam odpowiedzieć na dwie ważne kwestie. Po pierwsze, czy naruszenie oczekiwań angażuje mechanizm kodowania oddolnego, nawet jeśli nie jest to istotne dla celu. Po drugie, jaka jest temporalna dynamika mnemonicznych konsekwencji statusu oczekiwań dla zdarzenia i kolejnych podobnych zdarzeń? Doszliśmy do wniosku, że zwiększone kodowanie oparte na oczekiwaniach może modulować bieżące procesy wyszukiwania, ale poprawiać dokładność rozpoznawania kolejnych podobnych zdarzeń.

Materiały i metody

Eksperyment 1

Uczestnicy

W sumie 30 uczestników (czterech mężczyzn) w wieku od 18 do 22 lat (średnia=19, SD=1.04) wyraziło świadomą zgodę i wzięło udział w eksperymencie. Wielkość próby dobrano na podstawie wcześniejszych badań, stosując podobne podejście do projektowania i analizy (Kafkas i Montaldi, 2018b; Frank i in., 2020b). Uczestnicy mieli normalny lub skorygowany do normalnego wzrok i nie cierpieli na zaburzenia neurologiczne ani psychiatryczne w wywiadzie. Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komisję ds. Etyki Badań Uniwersytetu w Manchesterze. Czterech uczestników zostało wykluczonych z dalszej analizy z powodu niepowodzenia w nauczeniu się powiązania sygnał-wynik (trzy) lub umiejętności rozpoznawania poniżej szansy (jeden). Przedstawiono dane od 26 uczestników.

Materiały

Z bazy danych obrazów podobnych obiektów i przynęt (SOLID; Franket al., 2020a) wybrano 78 obrazów obiektów naturalnych (39) i stworzonych przez człowieka (39). Obrazy te posłużyły jako obiekty docelowe, prezentowane podczas kodowania. Wykorzystując wskaźnik odmienności z SOLID, dla każdego obrazu docelowego wybrano trzy folie o malejących poziomach podobieństwa (F1, najbardziej podobne; F2, średni poziom; F3, najniższe podobieństwo).

Dodatkowo manipulowano parametrycznie podobieństwem, utrzymując stałą średnią odległość między poziomami [średnia odmienność 2100 DI; patrz przykłady na ryc. 1 oraz Frank i in. (2020a) w celu uzyskania dalszych wyjaśnień na temat wartości DI]. Te poziomy podobieństwa wybrano na podstawie naszych wcześniejszych wyników (Frank i in., 2020b), w których zaobserwowaliśmy kwadratowy wzór wpływu oczekiwań na podobieństwo danych wejściowych, gdy oczekiwaniem manipulowano podczas kodowania, dotyczące wydajności pamięci. Dlatego wykorzystano 78 zestawów obiektów (jeden cel i trzy folie; łącznie 312 bodźców).

Eksperymentalny projekt

Eksperyment kontrolowany był za pomocą wersji 1.82 PsychoPy (Peirce, 2007) i składał się z czterech części (podobnych do wcześniej stosowanego projektu; Kafkas i Montaldi, 2018b). Po pierwsze, podczas kodowania uczestnikom dwukrotnie pokazywano obiekty docelowe, aby zapewnić wystarczającą ekspozycję. Podczas pierwszej prezentacji obiekt był wyświetlany na ekranie przez 3 sekundy, a uczestnicy proszeni byli o ocenę, czy jest to obiekt sztuczny, czy naturalny; naciśnięcie klawisza strzałki w lewo dla naturalnego i prawej strzałki dla sztucznego.

W drugiej prezentacji uczestnicy zostali poproszeni o zwrócenie szczególnej uwagi na obrazy (pokazywane po 5 s każdy) i zostali poinformowani, że później zostaną poproszeni o rozróżnienie prezentowanego („starego”) obiektu od podobnych („nowych”) obiektów; nie musieli udzielać żadnej odpowiedzi podczas drugiej prezentacji kodowania. Kolejność prezentacji obrazów była losowa wśród uczestników. Następna faza obejmowała zadanie z 5-minutowym opóźnieniem, podczas którego uczestnicy rozwiązywali problemy arytmetyczne.

W trzeciej fazie zastosowano zadanie polegające na uczeniu się reguł, aby umożliwić późniejszą manipulację oczekiwaniami podczas wyszukiwania. Uczestnicy zostali poproszeni o poznanie przygodności pomiędzy symbolem (działającym jako wskazówka) a kategorią obiektu, stworzonego przez człowieka lub naturalnego. W sumie zastosowano cztery symbole, po dwa dla każdej kategorii, które zostały zrównoważone pomiędzy uczestnikami. Każda wskazówka została zaprezentowana 14 razy.

Próby rozpoczynały się od punktu fiksacji 500-ms, po którym następowała wskazówka trwająca 1 s. W tym czasie uczestnicy zostali poinstruowani, aby odgadnąć kategorię następującego obiektu, używając tych samych klawiszy, co w fazie kodowania.

Następnie przez 2 sekundy prezentowano razem informację zwrotną i nowy obiekt (nietestowany). W tym zadaniu ustalono oczekiwania uczestników dotyczące sekwencji obiektów wskazujących i, co najważniejsze, manipulowano nimi podczas wyszukiwania. Aby upewnić się, że oczekiwania zostały spełnione, analizie poddano wyłącznie dane od uczestników, którzy osiągnęli kryterium (powyżej 50% dokładności w pierwszej połowie zadania i 75% dokładności w drugiej połowie zadania) (dokładność i RT w zadaniu uczenia się reguł można znaleźć w artykule Rozszerzone dane ryc. 1-1).

Ostatnią fazą było zadanie rozpoznania starego/nowego obiektu, podczas którego zaprezentowano wszystkie ustawione zdarzenia (cele, F1, F2 i F3). Eksperymentator poinformował uczestników, że zostaną im zaprezentowane stare (docelowe) przedmioty i podobne nowe (folie). Każda próba odzyskiwania rozpoczynała się od punktu fiksacji (500 ms), po którym następowała wskazówka (1 s) i obiekt (do 5 s).

Uczestnikom kazano skupić się na przedmiocie i nacisnąć „stary”, jeśli uważają, że jest to ten sam cel, który widzieli wcześniej. Uczestnicy zostali poinstruowani, aby nacisnęli „nowy”, jeśli zauważą coś innego w obiekcie. Po 12 próbach praktycznych rozpoczęło się główne zadanie. Kluczową manipulacją podczas wyszukiwania była ważność wskazówki. Jedna trzecia wskazówek wprowadzała w błąd, przez co obiekt mógł zostać rozpoznany nieoczekiwanie. Prawidłowe próby (np. sygnał naturalny, po którym następuje naturalny obiekt) zostały oznaczone zgodnie z oczekiwaniami.

Ponieważ zastosowano zadanie rozpoznawania starego/nowego, cztery stare/nowe decyzje na zestaw obiektów były od siebie niezależne, co krytycznie oznaczało, że „stara” odpowiedź mogła zostać udzielona dla wielu zdarzeń zestawu (tj. dla celu i jednego lub więcej foli). Po zakończeniu eksperymentu uczestnicy zostali poinformowani o manipulacji oczekiwaniami przy pobieraniu danych. Tylko dwóch uczestników Eksperymentu 1 i pięciu uczestników Eksperymentu 2 zgłosiło, że zauważyli rozbieżność między wskazówką a obiektem podczas wykonywania zadania.

For more information:1950477648nn@gmail.com