Objętość tylnego hipokampu CA2/3 jest powiązana ze zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej u osób o słabszych wynikach Część 2

Objętości Subfelda nie różniły się pomiędzy grupami wydajności.

Następnie sprawdziliśmy, czy objętości podpól różnią się między grupami o niższych i wyższych wynikach lub między grupami o najwyższych i najniższych wynikach (n=20 w każdej grupie). Nie stwierdzono różnic w żadnym podobszarze (tabela 5).

Ponieważ istotny związek w grupie o gorszych wynikach był zlokalizowany w tylnej części CA2/3, porównaliśmy również objętości tylnego CA2/3 pomiędzy grupami o gorszych i lepszych wynikach i nie znaleźliśmy żadnej różnicy między nimi (średnia objętość o niższych wynikach {{7 }},05 mm3, SD=34,25; wyższa średnia objętość=206,10 mm3, SD=39,84; F(1192)=0,78, s.=0.38). Sugeruje to, że może nie istnieć prosta liniowa zależność pomiędzy objętością późniejszego CA2/3 a zdolnością pamięci autobiograficznej.

Zależność liniowa oznacza, że ​​pomiędzy dwiema zmiennymi istnieje zależność liniowa, co oznacza, że ​​zmiany jednej zmiennej będą miały bezpośredni wpływ na zmiany drugiej zmiennej. Pamięć odnosi się do zdolności ludzkiej pamięci, to znaczy zdolności do rejestrowania i przechowywania informacji w celu przywołania i wykorzystania.

Istnieje ważny związek pomiędzy liniowością a pamięcią. Ogólnie rzecz biorąc, badania pokazują, że im silniejsza zależność liniowa, tym lepsza pamięć.

Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę liniową zależność między czasem nauki danej osoby a wynikami uzyskanymi na egzaminie, możemy odkryć, że bardzo naturalne jest, że dana osoba spędza więcej czasu na nauce i uzyskuje lepsze oceny. Podobnie, jeśli weźmiemy pod uwagę liniową zależność między ilością snu danej osoby a jej pamięcią następnego dnia, możemy również odkryć, że więcej snu prowadzi do lepszej pamięci.

Z drugiej strony, jeśli zależność liniowa jest słaba, pamięć może ucierpieć. Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę związek między dietą danej osoby a jej pamięcią, możemy nie znaleźć oczywistej zależności liniowej. Wiemy jednak, że niedożywienie lub brak niektórych niezbędnych składników odżywczych może mieć wpływ na normalne funkcjonowanie mózgu, a tym samym na pamięć.

Możemy zatem stwierdzić, że związek pomiędzy liniową zależnością a pamięcią jest bardzo ważny i może wpływać na naszą naukę, pracę, życie i zdrowie. Aby poprawić naszą pamięć, powinniśmy skupić się na relacjach liniowych i wykształcić dobre nawyki uczenia się i życia, aby poprawić nasze funkcje poznawcze i zdolności myślenia. Widać, że musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola może również regulować równowagę neuroprzekaźników, np. zwiększać poziom acetylocholiny i czynników wzrostu. Substancje te są bardzo ważne dla pamięci i uczenia się. Ponadto mięso z mięsa może również poprawić płynność krwi i promować transport tlenu, co może zapewnić mózgowi wystarczającą ilość składników odżywczych i energii, poprawiając w ten sposób witalność i wytrzymałość mózgu.

Kliknij Wiedz, aby poprawić funkcje poznawcze

Aby dokładniej zbadać tę kwestię, przeprowadziliśmy dodatkową analizę, która pomogła w interpretacji wyników. Zamiast dzielić uczestników na dwie grupy w oparciu o ich wewnętrzne wyniki w zakresie szczegółów pamięci autobiograficznej, zamiast tego użyliśmy tylnych objętości hipokampa CA2/3, aby medianie podzielić uczestników na grupy o mniejszej i większej objętości. W korelacji z wynikami przywoływania pamięci autobiograficznej nie stwierdzono istotnej statystycznie zależności dla żadnej z grup (mniejsza grupa objętościowa: r(93)=0.25, p=0.01, 95 % CI {{1{18}}}}.05, 0,43; większa grupa wolumenowa: r(92)=0.16, p=0.13, 95% CI − 0,05, 0,35).

Dyskusja

W tym badaniu różnic indywidualnych ręcznie podzieliliśmy na segmenty pełną długość dwóch hipokampów u 201 zdrowych osób. Wyznaczyliśmy sześć podregionów - DG/CA4, CA2/3, CA1, subiculum, pre/parasubiculum i uncus. Pozwoliło nam to zbadać, w jaki sposób objętości podpola hipokampu mogą odnosić się do zdolności przywoływania pamięci autobiograficznej w najbardziej kompleksowy sposób, jaki kiedykolwiek próbowano. W całej grupie nie znaleźliśmy żadnych dowodów na związek pomiędzy objętością jakiegokolwiek podpola a zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej mierzoną na podstawie wewnętrznych szczegółów z Wywiadu Autobiograficznego40. Podobnie było w przypadku oddzielnego badania uczestników płci męskiej i żeńskiej.
Kiedy jednak uczestników przydzielono do grup o niższych i wyższych wynikach na podstawie ich wyników w zakresie szczegółów wewnętrznych, odkryliśmy, że objętość CA2/3 była znacząco i pozytywnie powiązana z wydajnością przywoływania pamięci autobiograficznej, szczególnie w grupie o gorszych wynikach. Dalej odkryliśmy, że efekt ten był napędzany przez tylny CA2/3. Natomiast szczegóły semantyczne ze wspomnień autobiograficznych i wyniki szeregu laboratoryjnych testów pamięci nie korelowały z objętością CA2/3. Podobnie nie zidentyfikowano żadnych powiązań z objętością podpola w grupie osiągającej lepsze wyniki.

Istnieją tylko dwa opublikowane badania, w których zbadano związek między objętością podpola hipokampa a przywoływaniem pamięci autobiograficznej28,29. Nasze ustalenia w dużej mierze pokrywają się z wynikami Palombo i wsp.29, którzy badając jedynie korpus hipokampa, odkryli, że objętość połączonego ROI obejmującego DG/CA4/CA2/3 była powiązana z wynikami dotyczącymi szczegółów wewnętrznych. Możemy teraz rozszerzyć ten poprzedni wynik na cztery kluczowe sposoby. Po pierwsze, ponieważ mieliśmy tak dużą próbę, mogliśmy ustalić, że związek między objętością podpola a zdolnością pamięci autobiograficznej był widoczny tylko u osób osiągających gorsze wyniki, a nie u tych, których wyniki były powyżej mediany.

Palombo i wsp.29 n=30 mogło nie wystarczyć do ukazania tej różnicy. Naszego efektu CA2/3 nie można wytłumaczyć wiekiem, IQ, proporcjami płci ani używanymi skanerami, które nie różniły się między grupami. Po drugie, byliśmy bardziej precyzyjni przestrzennie we wskazywaniu CA2/3 jako kluczowego podregionu, a nie mniej informacyjnego, większego ROI. Po trzecie, ponieważ podzieliliśmy hipokamp na całą długość, pokazaliśmy, że za efekt odpowiada tylny odcinek CA2/3. Jest to ważne, ponieważ podpola różnią się pod względem połączeń wzdłuż przedniej i tylnej osi hipokampa11,19,20,33,35. Po czwarte, badając szczegóły semantyczne wspomnień autobiograficznych i szereg innych laboratoryjnych testów pamięci, ustaliliśmy, że związek z objętością CA2/3 był specyficzny dla przywoływania pamięci autobiograficznej.

Zauważamy również, że podkategorią szczegółów wewnętrznych, która była najbardziej powiązana z obustronną objętością tylnego CA2/3, były „zdarzenia”. Po prostu nie udało się osiągnąć istotności statystycznej po uwzględnieniu wielokrotnych porównań. Kategoria wydarzenia zawiera szczegółowe informacje dotyczące wydarzeń lub rozwoju historii, w tym obecne osoby, działania i reakcje. Ponieważ są to podstawowe szczegóły leżące u podstaw wspomnień autobiograficznych, być może nie jest zaskoczeniem, że ta kategoria wydaje się najbardziej kojarzona z obustronną tylną objętością CA3 u uczestników o słabszych wynikach.

Nasze odkrycia mogą sugerować, że osoby o niższych wynikach odnoszą największe korzyści z większej objętości tylnego CA2/3, przy czym osoby osiągające lepsze wyniki nie wykazują zwiększonej objętości. Może to odzwierciedlać potrzebę mózgu w zakresie równoważenia zasobów, ponieważ zwiększenie objętości obszaru mózgu może wiązać się z kosztami. Na przykład u licencjonowanych londyńskich taksówkarzy stwierdzono, że ich bardzo rozwiniętym umiejętnościom nawigacyjnym i większej objętości tylnego hipokampa (w porównaniu z grupą kontrolną) towarzyszyła mniejsza objętość przedniego hipokampa52,53 i gorsze wyniki w niektórych testach pamięci wzrokowo-przestrzennej postępowej54. W populacji ogólnej może się zdarzyć, że gdy zdolność przywoływania pamięci autobiograficznej jednostki osiągnie pewien poziom, funkcjonalność będzie wystarczająca, aby dalsze zwiększanie objętości CA2/3 nie było już korzystne ze względu na potencjalne koszty.

Nasze odkrycia sugerują również, że pouczające może być szczegółowe zbadanie objętości tylnej części CA2/3 u osób, które zostały scharakteryzowane jako osoby posiadające „poważnie upośledzoną pamięć autobiograficzną”2. Są to osoby, które poza tym są zdrowe, ale mają słabą pamięć autobiograficzną, przede wszystkim w postaci zmniejszonej wizualizacji wspomnień autobiograficznych i mniejszej liczby szczegółów wewnętrznych podczas przywoływania wspomnień z dzieciństwa lub lat młodzieńczych. Można przewidywać, że ich objętość CA2/3 będzie najbardziej zmniejszona wśród zdrowych kontroli.

Jeśli chodzi o pacjentów, niedawne i odległe wspomnienia autobiograficzne są podatne na utratę wewnętrznych szczegółów w kontekście ogniskowego obustronnego uszkodzenia CA323. Co więcej, analizy teoretyczne grafów 7 danych fMRI w stanie spoczynkowym wykazały, że uszkodzenie CA3 u tych pacjentów zakłóciło integrację funkcjonalną w podsystemie przyśrodkowego płata skroniowego (MTL) sieci domyślnej. Utrata integracji funkcjonalnej w regionach podsystemu MTL była czynnikiem prognostycznym wydajności odzyskiwania pamięci autobiograficznej u pacjentów. Ogólnie rzecz biorąc, odkrycia te sugerują, że CA3 jest niezbędny do odzyskiwania wspomnień autobiograficznych długo po ich początkowym nabyciu i że odgrywa rolę w integracji funkcjonalnej w sieci obszarów mózgu, która jest zwykle związana z epizodycznym przypominaniem autobiograficznym.

U pacjentów uszkodzenie CA3 występowało wzdłuż hipokampa. Jedyne badanie fMRI, w którym badano reprezentacje wspomnień autobiograficznych w podpolach hipokampa, pozwoliło na dalsze zniuansowanie tej kwestii. Odległe wspomnienia autobiograficzne były szczególnie reprezentowane w tylnym CA3. Nasze finansowanie specyficznie późniejszej objętości CA2/3 korelującej z pamięcią autobiograficzną pokrywa się z tym poprzednim wynikiem, przynajmniej w przypadku osób osiągających gorsze wyniki. Warto zauważyć, że prawdopodobnie wszystkie wspomnienia wydobyte podczas Wywiadu autobiograficznego40 są odległymi wspomnieniami autobiograficznymi.

Nawet najnowszy okres przypada „w ciągu ostatniego roku”, a takie wspomnienia prawdopodobnie również uległy już konsolidacji. Wyniki były zasadniczo podobne, gdy każdy okres był badany oddzielnie pod względem objętości tylnej części CA2/3 i żaden pojedynczy okres nie osiągnął istotności statystycznej po uwzględnieniu wielokrotnych porównań. Biorąc pod uwagę, że na każdy okres przypada przeważnie tylko jedno wspomnienie, analizy te są prawdopodobnie słabsze w porównaniu z naszymi głównymi analizami, w których wspomnienia są pogrupowane.

Co CA2/3 może robić w służbie przywoływania pamięci autobiograficznej i dlaczego jej tylna część jest szczególnie zaangażowana? Nie możemy odpowiedzieć na te pytania bezpośrednio na podstawie naszych danych, ale możemy przedstawić pewne spekulacje. Uważa się, że CA3 jest narzędziem do uzupełniania wzorca30–32,55,56, który polega na przywróceniu śladu pamięciowego z częściowej wskazówki. Obliczenie to ma znaczenie dla przywoływania pamięci autobiograficznej. Żadne badanie neuroobrazowe nie zbadało wyraźnie, w jaki sposób uzupełnianie wzorców wiąże się ze wspomnieniami autobiograficznymi.

Jednakże większą objętość CA2/3 powiązano z mniejszym nakładaniem się neuronów w obrębie CA3 pomiędzy reprezentacjami podobnych wspomnień z krótkich klipów filmowych, co z kolei wiązało się z mniejszym subiektywnym zamieszaniem podczas przypominania57. Autorzy tego badania zasugerowali, że większy CA3 może sprzyjać zmniejszeniu zamieszania podczas wyszukiwania poprzez zwiększoną liczbę neuronów CA3 lub zwiększoną łączność boczną w obrębie CA3, co może przyspieszyć skuteczniejsze uzupełnianie wzorca. Być może podobna sytuacja ma miejsce w naszej grupie o niższych wynikach, gdzie większy wolumen CA2/3 ułatwia lepsze uzupełnianie wzorców.

Nadal toczy się debata na temat różnic w funkcjach wzdłuż długiej osi ludzkiego hipokampa. Sugerowano, że przednia część hipokampa może brać udział w konstruowaniu scen wizualnych, które stanowią podstawę przywoływania pamięci autobiograficznej, przy czym tylne obszary hipokampa wypełniają tę scenę określonymi szczegółami26,58. Rzeczywiście, zaangażowanie specyficznie tylnego CA2/3 w zdalne przywoływanie pamięci autobiograficznej25 może odzwierciedlać zwiększone uzupełnianie wzorców wymagane do zapełnienia odległych wspomnień autobiograficznych.

Z innej perspektywy wynika, że ​​tylny hipokamp obsługuje drobnoziarniste reprezentacje lokalne w porównaniu z globalnymi reprezentacjami na dużą skalę w przednim hipokampie26,34,58. W związku z tym nasz końcowy wynik CA2/3 może odzwierciedlać zwiększoną zdolność do wspierania większej liczby szczegółów podczas przywoływania pamięci autobiograficznej. W przyszłych badaniach interesujące byłoby zbadanie zdolności pamięci autobiograficznej w zakresie takiego lokalnego i globalnego przetwarzania, a także pod kątem powiązań funkcjonalnych18,19,59, co może dostarczyć dalszych informacji na temat przepływu informacji do i z tylnych CA2/3 podczas autobiograficznego wspomnienie.

Wyniki naszego badania CA2/3 dotyczyły wyłącznie przywoływania pamięci autobiograficznej, a wyniki większości pozostałych testów pamięci nie różniły się pomiędzy grupami osiągającymi niższe i wyższe wyniki. Jedynym testem, w którym grupy się rozeszły, było natychmiastowe i opóźnione przywołanie testu pamięci logicznej (przypominania historii), być może najbliższego laboratoryjnego testu pamięci do odzyskiwania pamięci autobiograficznej. Grupa osiągająca gorsze wyniki uzyskała w tym teście gorsze wyniki w porównaniu z grupą osiągającą lepsze wyniki. Jednakże w grupie z gorszymi wynikami nie stwierdzono związku pomiędzy objętością tylnego CA2/3 a natychmiastowym lub opóźnionym przywołaniem w tym teście.

Może to odzwierciedlać szczególne powiązanie tylnego hipokampu z przywoływaniem odległych wspomnień (doświadczonych wiele miesięcy lub lat wcześniej), a nie z bardzo niedawno doświadczoną historią w teście pamięci logicznej. Ponadto tylna objętość CA2/3 u osób o niższych wynikach może być powiązana z żywym, szczegółowym i wielomodalnym charakterem przywoływania pamięci autobiograficznej, w przeciwieństwie do prostszej natury bardziej ograniczonych testów pamięci laboratoryjnych. To możliwe wyjaśnienie jest zgodne z wynikami metaanalizy fMRI41 i niedawnym badaniem mikrostruktury istoty białej42. Obydwa badania wykazały, że przywoływanie wspomnień autobiograficznych i bodźców pamięci laboratoryjnych było powiązane z odrębnymi substratami neuronalnymi. Mówiąc bardziej ogólnie, nasze odkrycia stanowią dalsze potwierdzenie coraz bardziej uznawanej wagi badania procesów poznawczych w świecie rzeczywistym dla pełnego scharakteryzowania relacji między mózgiem a zachowaniem60–66.

Interpretując nasze ustalenia, należy wziąć pod uwagę kilka zastrzeżeń. Po pierwsze, nasze wyniki sugerują, że nie ma prostej liniowej zależności pomiędzy objętością tylnego CA2/3 a zdolnością pamięci autobiograficznej. Na przykład, podczas gdy późniejsza objętość CA2/3 korelowała z przywołaniem pamięci autobiograficznej w grupie osiągającej gorsze wyniki, nie było tak, że objętość CA2/3 wzrosła w tej grupie, a następnie ustabilizowała się w grupie osiągającej lepsze wyniki. Rzeczywiście, nie stwierdzono żadnych różnic w średnich objętościach CA2/3 w grupach osiągających gorsze i lepsze wyniki, ani nie było żadnych różnic w średnich objętościach CA2/3 pomiędzy skrajnymi wartościami dla osób osiągających najlepsze i najniższe wyniki. Co więcej, po podzieleniu próby na dwie grupy w oparciu o medianę tylnej objętości CA2/3, nie znaleźliśmy związku między objętością a zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej w żadnej z grup. Oznacza to, że osoba z wyjątkową zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej może mieć podobną objętość tylnego CA2/3 jak osoba ze znacznie słabszą pamięcią. Krótko mówiąc, znajomość późniejszej objętości CA2/3 danej osoby nie musi koniecznie informować o jej zdolnościach do zapamiętywania autobiograficznego. Konieczne są dalsze badania, aby dokładniej wyjaśnić ten złożony wzór ustaleń.

Po drugie, przewidywaliśmy również, że objętość subiculum29 i/lub przedniego przedwzmacniacza/parapodubiculum26,28,33 może być powiązana ze zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej. Dane nie potwierdziły jednak tej hipotezy. Nie oznacza to, że subiculum, pre/parasubiculum lub w ogóle którekolwiek z pozostałych podpól nie jest konieczne do przywoływania pamięci autobiograficznej, a jedynie, że ich objętość może nie wskazywać na podstawowe czynniki kierujące indywidualnymi różnicami. Badanie, w którym sprawdzano związek między objętością podpola hipokampu a zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej, wykazało, że objętość przed/podpodeszwowa była powiązana z lepszą trwałością pamięci autobiograficznej w ciągu ośmiu miesięcy opóźnienia28. To badanie podłużne pozwoliło skupić się na zatrzymywaniu pamięci w czasie, czego nie można było zbadać w obecnym eksperymencie, co wykluczało bezpośrednie porównanie.

Po trzecie, w bieżącym badaniu przetestowaliśmy dużą próbę 201 uczestników. Jednak nawet przy tej wielkości próby nie możemy wykluczyć istnienia szczególnie małych efektów, które mogłyby wskazywać na istotny związek, taki jak ten obserwowany między CA2/3 a przywoływaniem pamięci autobiograficznej podczas badania naszej próby jako całości (r(193) { {4}}.10, s.=0.15). Rzeczywiście, aby ta zależność osiągnęła istotność statystyczną, potrzebna byłaby próba składająca się z co najmniej 500 uczestników, co obecnie wymaga 300 godzin skanowania MRI i 4000 godzin ręcznej segmentacji podpola hipokampa. Przyszłe prace mające na celu powiązanie indywidualnych różnic w pamięci autobiograficznej ze strukturą i funkcją mózgu mogą uwzględniać przyjęcie podejścia konsorcjum i „megaanalizy”, na przykład z literatury genetycznej67. Ponadto istnieje pilne zapotrzebowanie na dokładne, zautomatyzowane metody segmentacji podpola, które precyzyjnie segmentują hipokamp na całej jego długości, w tym oddzielanie DG i CA2/3 oraz subiculum i pre/parasubiculum.

Po czwarte, choć w opublikowanej literaturze często stosuje się metodę podziału mediany, nie jest ona pozbawiona ograniczeń. Dokonanie podziału mediany skutkuje utworzeniem dwóch mniejszych grup i w konsekwencji redukcją władzy. Co więcej, mediana dzieli oddzielne osoby, które znajdują się tuż powyżej i tuż poniżej mediany, mimo że uczestnicy ci są prawdopodobnie dość podobni. W idealnym przypadku przydziału do grup o niższych i wyższych wynikach dokonano by przy użyciu niezależnej miary zdolności przywoływania pamięci autobiograficznej, jednakże brakuje mierników dobrej jakości.

Po piąte, należy również zauważyć, że zgodność między podmiotami oceniającymi co do wytyczenia CA2/3 była niższa niż w przypadku większości pozostałych poddziedzin, co uwypukliło wyzwanie, jakie stanowi badanie tego małego obszaru. Jednakże wartości są podobne do tych podanych w poprzednich badaniach19,25,28,57,68 i mieszczą się w zakresie zdefiniowanym w literaturze jako wykazujący „dobrą” niezawodność, z większymi podpolami charakteryzującymi się „doskonałą” niezawodnością69. Jesteśmy zatem pewni naszych ustaleń CA2/3, ale należy o tym pamiętać podczas interpretacji wyników.
Po szóste, dobrze udokumentowane badania nad różnicami indywidualnymi, wiążące pamięć autobiograficzną ze strukturą i funkcją mózgu, pozostają rzadkie. Analiza innych aspektów danych z przedstawionej tutaj kohorty nie wykazała żadnego związku między objętością istoty szarej całego, przedniego lub tylnego hipokampa lub mikrostrukturą istoty szarej (taką jak mielinizacja i żelazo) a zdolnością przywoływania pamięci autobiograficznej8,43. Z drugiej strony specyficzne cechy mikrostruktury istoty białej związane z szybkością przewodzenia aksonów zostały powiązane z indywidualnymi różnicami w zdolności przywoływania pamięci autobiograficznej, ale nie z bodźcami pamięciowymi opartymi na badaniach laboratoryjnych42. Badania przeprowadzone na innych dużych próbach wykazały związek między objętością bieguna czasowego i przywoływaniem pamięci autobiograficznej u zdrowych starszych osób dorosłych70 a różnymi wzorcami łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku zarówno u młodszych, jak i starszych dorosłych między przywoływaniem pamięci autobiograficznej a miarą kontroli59. Mamy nadzieję, że tego typu badania, wraz z dalszymi badaniami podpól hipokampu, pomogą w zbudowaniu znacznie pełniejszego zrozumienia, dlaczego w populacji ogólnej istnieje tak duża zmienność w zakresie jej zdolności do przywoływania codziennych doświadczeń. Zauważamy również, że istnieją różne podejścia do definiowania optymalnego miernika zdolności przywoływania pamięci autobiograficznej59,70 i środków kontrolnych29,44,45 na podstawie Wywiadu autobiograficznego40. Przyszłe prace mogłyby porównać te różne metody i ich związek z objętościami podpola hipokampa.

Wreszcie, obecne badanie skupiło się szczególnie na młodych, zdrowych osobach. Różnice w objętości podpola spowodowane starzeniem się lub chorobą mogą mieć różny związek z wydajnością pamięci autobiograficznej. Przyszłe badania cząstkowe hipokampa powinny zbadać indywidualne różnice w tego typu kohortach, oprócz młodych zdrowych osób.

Wreszcie, obecne badanie skupiło się szczególnie na młodych, zdrowych osobach. Różnice w objętości podpola spowodowane starzeniem się lub chorobą mogą mieć różny związek z wydajnością pamięci autobiograficznej. Przyszłe badania cząstkowe hipokampa powinny zbadać indywidualne różnice w tego typu kohortach, oprócz młodych zdrowych osób.

Metody

Uczestnicy.

Do badania włączono 211 zdrowych osób, 104 kobiety i 97 mężczyzn. Jak szczegółowo opisano w poprzednich publikacjach8,42,43, przedział wiekowy ograniczono do 20–41 lat, aby ograniczyć możliwe skutki starzenia się (średni wiek=290,05 lat, SD=50,65). Uczestnicy mieli angielski jako swój pierwszy język i nie zgłaszali żadnych schorzeń psychologicznych, psychiatrycznych ani neurologicznych w wywiadzie. Z badania wykluczono osoby posiadające hobby lub zawody związane z hipokampem (np. licencjonowani kierowcy londyńskich taksówek). Początkowo zrekrutowano dwustu siedemnastu uczestników, jednak jakość skanów szesnastu uczestników była zbyt słaba, aby umożliwić dokładną segmentację hipokampa, w związku z czym zostali oni następnie wykluczeni. Uczestnicy otrzymywali zwrot kosztów w wysokości 10 funtów za godzinę udziału, płatny po zakończeniu badania.

Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę, a badanie zostało przeprowadzone za zgodą Komisji ds. Etyki Badań Uniwersytetu College London (ID projektu: 6743/001). Wszystkie metody przeprowadzono zgodnie z odpowiednimi wytycznymi i przepisami.

Podczas projektowania badania uznano, że wielkość próby licząca ponad 200 uczestników jest odpowiednia, ponieważ pozwala na stosowanie różnych podejść statystycznych przy udzielaniu odpowiedzi na wiele interesujących pytań. W szczególności próbka zapewniła wystarczającą moc do zidentyfikowania średniej wielkości efektu podczas przeprowadzania analiz korelacji na poziomach alfa 0,01 i podczas porównywania korelacji na poziomach alfa 0,0571. Zasugerowano również, że próbki ponad 200 uczestników będą odpowiednie do badań neuroobrazowania korelacyjnego, podobnych do przeprowadzonych tutaj36,37.

Wywiad autobiograficzny.

Ten szeroko stosowany test został zastosowany do pomiaru zdolności przywoływania pamięci autobiograficznej. Uczestnicy proszeni są o przedstawienie wspomnień autobiograficznych z określonego czasu i miejsca na przestrzeni czterech okresów – wczesne dzieciństwo (do 11. roku życia), okres nastoletni (od 11. do 17. roku życia), dorosłość (od 18. roku życia do 12 miesięcy przed wywiadem; wymagane są dwa wspomnienia) i ostatni rok (wspomnienie z ostatnich 12 miesięcy); dlatego zbieranych jest w sumie pięć wspomnień. Nagrania opisów pamięci są transkrybowane w celu późniejszej punktacji.

Główną miarą wyniku Wywiadu Autobiograficznego jest średnia liczba wewnętrznych szczegółów zawartych w opisie wydarzenia z pięciu wspomnień autobiograficznych. Szczegóły wewnętrzne to te, które opisują dane wydarzenie (tj. szczegóły epizodyczne) i obejmują wydarzenie, miejsce, czas i informacje percepcyjne, a także myśli i emocje związane z samym wydarzeniem. Jako miarę kontrolną wykorzystaliśmy średnią liczbę szczegółów semantycznych zawartych w pięciu wspomnieniach autobiograficznych. Szczegóły semantyczne odnoszą się do informacji semantycznych o przeszłym wydarzeniu lub są z nim powiązane i nie są uważane za odzwierciedlające zdolność przywoływania pamięci autobiograficznej.

Podwójną punktację przeprowadzono w przypadku 20% danych. Współczynniki korelacji międzyklasowej, z dwukierunkowym modelem efektów losowych poszukującym absolutnej zgodności, obliczono zarówno dla szczegółów wewnętrznych, jak i semantycznych. Dokonano tego zarówno dla indywidualnych wspomnień, jak i średniej dla wszystkich pięciu wspomnień każdego uczestnika. Dla szczegółów wewnętrznych współczynniki wynosiły odpowiednio 0,94 i 0,97, a dla szczegółów semantycznych odpowiednio 0,80 i 0. Odpowiednio 84. Dla porównania, uważa się, że współczynniki korelacji międzyklasowej pomiędzy 0,75 a 0,90 charakteryzują się dobrą niezawodnością, a współczynniki korelacji międzyklasowej wynoszące 0,90 i więcej są uważane za doskonałą niezawodność69.

Testy laboratoryjne.

Szacunkowe IQ uczestników uzyskano na podstawie Testu Funkcjonowania Przedchorobowego46. Liczbę poprawnych odpowiedzi przeliczono na szacunkową wartość IQ w pełnej skali (FSIQ) zgodnie ze standardową procedurą punktacji.

Uczestnikom poddano także osiem laboratoryjnych testów pamięci. Były to testy pamięci często stosowane w warunkach neuropsychologicznych. Zadania zostały wykonane i ocenione zgodnie ze standardowymi i opublikowanymi protokołami. Konkretnie:

Przywołanie listy werbalnej oceniano za pomocą natychmiastowego i opóźnionego przywoływania testu słuchowego uczenia się werbalnego Reya 47. Przywołanie wzrokowo-przestrzenne badano za pomocą opóźnionego przypominania kompleksu Reya-Reya-Osterrietha, ryc. 48. Pamięć rozpoznawania badano za pomocą testów pamięci rozpoznawania Warringtona dla słów i twarzy 49. Uczestnicy wzięli także udział w zadaniu „Dead or Alive”, które sprawdzało ogólną wiedzę na temat tego, czy znane osoby zmarły, czy nadal żyją, i stanowiło miarę pamięci semantycznej50. Na koniec zbadano zdolność przywoływania krótkiej narracji za pomocą natychmiastowego i opóźnionego przywoływania podtestu pamięci logicznej Skali Pamięci Wechslera IV51.

Należy zauważyć, że pamięć autobiograficzna przywołuje dane, a dane z opisanych tutaj testów laboratoryjnych zostały uwzględnione w poprzedniej analizie głównych składowych, która miała na celu zbadanie struktury tych danych behawioralnych – dalsze szczegóły można znaleźć w Clark i wsp.72.

Pozyskiwanie danych MRI.

Jak szczegółowo opisano w poprzednich publikacjach8,42,43, do zebrania danych neuroobrazowych wykorzystano trzy skanery MRI. Wszystkie skanery były systemami Siemens Magnetom TIM Trio z 32-cewkami z głowicą kanałową i znajdowały się w tym samym ośrodku neuroobrazowania i korzystały z tego samego oprogramowania. Sekwencje ładowano identycznie na poszczególne skanery. Konfiguracja i pozycjonowanie uczestników odbywały się według tego samego protokołu dla każdego skanera.

Uczestników skanowano przy użyciu strukturalnej sekwencji MRI zoptymalizowanej pod kątem obrazowania hipokampa w wysokiej rozdzielczości. Dane zebrano przy użyciu sekwencji 3D ważonego echa wirowego turbo wirowego T2-ważonej na jednej płycie ze zmiennymi kątami rozproszenia73 w połączeniu z obrazowaniem równoległym, aby jednocześnie uzyskać wysoką rozdzielczość obrazu wynoszącą 5{{10}}0 μm , wysoką wydajność próbkowania i krótki czas skanowania przy zachowaniu wystarczającego stosunku sygnału do szumu. Po wzbudzeniu pojedynczej płyty osiowej odczytano obraz o następujących parametrach: rozdzielczość=0,52 × 0,52 × 0,5 mm, matryca=384 × 328, przegrody=104, grubość przegrody=0,5 mm, nadpróbkowanie partycji=15,4%, pole widzenia=200×171 mm, czas echa (TE)=353 ms, TR=3200 ms, GRAPPA×2 w kierunku kodowania fazowego (PE), szerokość pasma=434 Hz/piksel, odstęp echa=4,98 ms, współczynnik turbo w kierunku PE=177, czas trwania ciągu echa{ {31}}, średnie=1,9. W celu zmniejszenia odchylenia sygnału, spowodowanego na przykład przestrzenną zmiennością profili czułości cewki, obrazy znormalizowano za pomocą skanowania wstępnego i zastosowano filtr o słabej intensywności, zgodnie z zaleceniami producenta skanera. Aby poprawić stosunek sygnału do szumu obrazu anatomicznego użytego do segmentacji, dla każdego uczestnika wykonano trzy skany, a całkowity czas skanowania wynosił 39 minut. Każdy skan strukturalny był sprawdzany wzrokowo pod kątem jakości. W przypadkach, w których jakość skanowania uległa pogorszeniu z powodu artefaktów związanych z ruchem, skaner został odrzucony. Wysokiej jakości skany każdego uczestnika zostały wspólnie zarejestrowane, odszumione i uśrednione.

Segmentacja podpól hipokampa.

Dla każdego uczestnika ręcznie nakreśliliśmy dwustronnie podpola hipokampa na uśrednionym i odszumionym obrazie strukturalnym o wysokiej rozdzielczości, uśrednionym w przestrzeni natywnej, zgodnie z metodologią opisaną przez Daltona i wsp.22 przy użyciu oprogramowania ITK Snap w wersji 3.2.0. Maski utworzono dla podregionów: DG/CA4, CA2/3, CA1, subiculum, pre/parasubiculum i uncus (ryc. 1). Segmentacje subfeldów przeprowadziły dwa segmentatory (IAC i MAD).

Wiarygodność segmentacji hipokampa oceniano za pomocą miar wiarygodności między i wewnątrz oceniających. Skupiliśmy się głównie na wiarygodności między oceniającymi, przy czym każdy badacz niezależnie segmentował oba hipokampy tych samych 20 uczestników (10% całości). Ponieważ segmentacja hipokampa trwała około 8 godzin na uczestnika, segmentację pełnej próby przeprowadzono w ciągu 3,5 roku (od lipca 2018 r. do grudnia 2021 r.). Przez cały ten okres przeprowadzono niezależne segmentacje hipokampa w celu oceny wiarygodności, co służyło również zapewnieniu miary spójności w czasie; gdyby badacz odstąpił od protokołu segmentacji w ciągu 3,5 roku, wiedzielibyśmy o tym, ponieważ miary między badaczami uległyby zmniejszeniu.

Analizy wiarygodności przeprowadzono dla każdego podpola przy użyciu metryki nakładania się kości74, która daje wynik od 0 (brak nakładania się) do 1 (idealne nakładanie się). Obliczono także współczynniki korelacji międzyklasowej (przy użyciu dwukierunkowego modelu efektów losowych w poszukiwaniu absolutnej zgodności), gdzie współczynniki korelacji międzyklasowej mieszczą się w przedziale od 0,75 do 0,90 uważane są za charakteryzujące się dobrą niezawodnością, a współczynniki korelacji międzyklasowej wynoszące 0,90 lub więcej uważane są za charakteryzujące się doskonałą niezawodnością69.

Metryki rzetelności między oceniającymi były równoważne tym podanym w istniejącej literaturze19,25,28,57,68,75–77. Wiarygodność między oceniającymi kostkami wyniosła 0,85 dla DG/CA4, 0,68 dla CA2/3, 0,78 dla CA1, 0,8{{21 }} dla subiculum, 0.70 dla przed/parasubiculum i 0.83 dla uncu. Współczynniki korelacji międzyklasowej wyniosły 0,91 dla DG/CA4, 0,75 dla CA2/3, 0,91 dla CA1, 0,90 dla subiculum, 0,76 dla przed/podpoduszkowego i 0,97 dla uncus. Wyniki każdej z 20 indywidualnych analiz wiarygodności między oceniającymi Dice (w tym data każdej segmentacji) przedstawiono w tabeli dodatkowej S7. We wszystkich punktach czasowych wyniki wiarygodności między oceniającymi Dice były zgodne z poprzednimi punktami czasowymi i publikacjami, wykazując wysoki poziom spójności w ciągu 3,5 roku, a także wysoką niezawodność między dwoma podmiotami zajmującymi się segmentacją.

Rzetelność wewnątrz oceniającego była również wysoka w przypadku obu osób zajmujących się segmentacją. W przypadku IAC rzetelność wewnątrz oceniającego Dice (ponad 5 uczestników, mierzona w odstępie średnio 32,8 miesiąca (SD=13,22) wyniosła 0,91 dla DG/CA4, {{10 }}.81 dla CA2/3, 0.86 dla CA1, 0.86 dla subiculum, 0.80 dla pre/parasubiculum i 0,89 dla uncus, ze współczynnikami korelacji międzyklasowej wynoszącymi 0,96 dla DG/CA4, 0,93 dla CA2/3, {{36} }.85 dla CA1, 0.99 dla subiculum, 0.83 dla przed/parasubiculum i 0.97 dla uncus. Dla MAD (jak wcześniej podano w Ref.22. ), rzetelność wewnątrz oceniającego Dice (ponad 6 uczestników, mierzona w odstępie 3 miesięcy) wyniosła 0.86 dla DG/CA4, 0,76 dla CA3/2, {{56} },85 dla CA1, 0.86 dla subiculum, 0,75 dla pre/parasubiculum i 0,87 dla uncu ze współczynnikami korelacji międzyklasowej wynoszącymi { {68}},91 dla DG/CA4, 0,84 dla CA2/3, 0,89 dla CA1, 0,95 dla subiculum, 0,72 dla pre/parasubiculum i 0,96 dla nieudacznika.

Każde podpole, z wyjątkiem uncus, zostało również podzielone na część przednią i tylną8,34. Zgodnie z literaturą38,39 przednią część definiowano jako rozpoczynającą się od pierwszego przekroju, w którym hipokamp można obserwować w jego najbardziej przednim położeniu, aż do końcowego odcinka wujka (wierzchołek wujka), natomiast tylny hipokamp definiowano od pierwszego plasterek podążający za wierzchołkiem wujka aż do ostatniego fragmentu obserwacji w jego najbardziej tylnym zasięgu (ryc. 1).

Analizy statystyczne.

Analizy przeprowadzono w R 4.1. Dane podsumowano przy użyciu średnich i odchyleń standardowych.

W naszych głównych analizach badaliśmy relacje między objętością każdego podpola a liczbą szczegółów wewnętrznych z Wywiadu autobiograficznego, stosując częściowe korelacje, przy czym bootstrap przeprowadzono 10,000 razy w celu obliczenia przedziałów ufności. Wykorzystano do tego pakiety ppopcornv1.178 i RVAideMemoire v0.9.81.2. Do każdej częściowej korelacji uwzględniono sześć zmiennych towarzyszących: wiek, płeć, IQ w pełnej skali, skaner, całkowita objętość hipokampa i całkowita objętość wewnątrzczaszkowa. W analizach obejmujących oddzielnie uczestników płci męskiej i żeńskiej płeć nie została uwzględniona jako współzmienna. W przypadku analiz obejmujących przednią i tylną objętość subpola, zamiast całkowitej objętości hipokampa, jako współzmienną włączono całkowitą objętość przedniego lub tylnego hipokampa jako współzmienną. Analizy kontrolne przeprowadzono identycznie, ale objętość podpola skorelowano albo z całkowitą liczbą szczegółów semantycznych z Wywiadu Autobiograficznego, albo z wynikami w skali pamięci logicznej przywoływania natychmiastowego lub opóźnionego.

Tam, gdzie dokonano porównania między szczegółami wewnętrznymi a korelacjami kontrolnymi, różnice statystyczne zbadano, stosując technikę opisaną przez Meng i wsp.79. Podejście to rozszerza transformację Fishera, umożliwiając dokładniejsze testowanie i porównanie dwóch powiązanych korelacji. Porównanie korelacji przeprowadzono przy użyciu pakietu kolorów R v1.1.380. Ponieważ porównania korelacji dokonano dopiero wtedy, gdy wcześniej zidentyfikowano istotną korelację (poprawka Bonferroniego na s<0.0042—see main text), a ttwo-sidedp-value<0.05 was deemed significant

Uczestników przydzielano także do grup o niższych lub wyższych wynikach, w zależności od ich wyników w porównaniu do mediany liczby szczegółów wewnętrznych w całej próbie. Jeśli ich łączna liczba szczegółów wewnętrznych była mniejsza lub równa medianie, przydzielano ich do grupy o gorszych wynikach (n=101), natomiast wyniki wyższe od mediany skutkowały przydziałem do grupy o lepszych wynikach (n =100). Ponadto 20 uczestników z największą liczbą szczegółów wewnętrznych zostało przydzielonych do grupy o najwyższych wynikach, a 20 uczestników z najniższymi wynikami zostało przydzielonych do grupy o najniższych wynikach. Porównań objętości podpola hipokampa między grupami o niższych i wyższych wynikach oraz między grupami o najwyższych i najniższych wynikach dokonano przy użyciu jednoczynnikowych jednoczynnikowych ANCOVA z tymi samymi współzmiennymi co korelacje częściowe, przy użyciu samochodu pakietu R v3.{{8 }}.

Porównania grup o niższych i wyższych wynikach w zakresie pozostałych miar (Tabela 4) przeprowadzono za pomocą testów t dla zmiennych ciągłych lub testów chi-kwadrat dla zmiennych kategorycznych. Różnice uznano za istotne na podstawie dwustronnej wartości p<0.05.

Dostępność danych

Dane analizowane podczas tego badania znajdują się w pliku dodatkowego zestawu danych

Bibliografia

1. LePort, AKR i in. Behawioralne i neuroanatomiczne badanie wysoce doskonałej pamięci autobiograficznej (HSAM). Neurobiol. Uczyć się. Pam. 98, 78–92 (2012).

2. Palombo, DJ, Alain, C., Söderlund, H., Khuu, W. i Levine, B. Poważnie upośledzona pamięć autobiograficzna (SDAM) u zdrowych dorosłych: nowy zespół mnemoniczny. Neuropsychologia 72, 105–118 (2015).

3. Palombo, DJ, Sheldon, S. i Levine, B. Różnice indywidualne w pamięci autobiograficznej. Trendy Cogn. Nauka. 22, 583–597 (2018).

4. Scoville, WB i Milner, B. Utrata pamięci świeżej po obustronnych uszkodzeniach hipokampa. J. Neurol. Neurochirurg. Psychiatria 20, 11–21 (1957).

5. Winocur, G. i Moscovitch, M. Transformacja pamięci i konsolidacja systemów. J. Int. Neuropsychol. Towarzystwo 17, 766–780 (2011).

6. McCormick, C., Ciaramelli, E., De Luca, F. i Maguire, EA Porównanie i kontrastowanie skutków poznawczych uszkodzenia hipokampa i brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej: przegląd badań nad zmianami u ludzi. Neuronauka 274, 295–318 (2018).

7. Clark, IA i Maguire, EA Pamiętanie o zachowaniu w amnezji hipokampa. Annu. Ks. Psychol. 67, 51–82 (2016).

8. Clark, IA i in. Czy objętość hipokampa wyjaśnia różnice w wydajności zadań zależnych od hipokampa? Neuroimage 221, 117211 (2020).

9. Van Petten, C. Związek między objętością hipokampa a zdolnością pamięci u zdrowych osób na przestrzeni całego życia: przegląd i metaanaliza. Neuropsychologia 42, 1394–1413 (2004).

10. Maguire, EA, Valentine, ER, Wilding, JM i Kapur, N. Drogi do zapamiętywania: mózgi stojące za doskonałą pamięcią. Nat. Neurologia. 6, 90–95 (2003).

11. Duvernoy, H., Cattin, F. i Risold, P. Te Human Hippocampus, wyd. 4. (Wiosna, 2013).

12. Amaral, D. i Lavanex, P. Hippocampal Neuroanatomy: Te Hippocampus Book (Oxford University Press, 2007).

For more information:1950477648nn@gmail.com