Překvapení: Časová dynamika jeho dopadu na paměť 1. část

Aby bylo možné informace efektivně zpracovat, přechází mozek mezi stavy kódování a vyhledávání a podle toho upřednostňuje zpracování zdola nahoru nebo shora dolů. Ukázalo se, že porušení očekávání před nebo během učení spouští mechanismus adaptivního kódování, což má za následek lepší paměť pro neočekávané události.

Prostřednictvím rozsáhlého výzkumu byl objeven silný vztah mezi stavem vyhledávání a pamětí. Jednoduše řečeno, stav vyhledávání označuje stav, ve kterém potřebujeme získat a vyvolat konkrétní informace. Tento stav může výrazně ovlivnit naši paměťovou schopnost.

Pokud jsme aktivnější, organizovanější a zaměřeni na získávání a vybavování informací ve stavu vyhledávání, může náš mozek efektivněji ukládat informace do naší krátkodobé paměti a v případě potřeby je rychle vyvolat. Naopak, pokud je náš stav vyhledávání špatný, naše schopnost vyvolat a uložit informace bude negativně ovlivněna.

Proto můžeme využít některé aktivní metody ke zlepšení našeho stavu vyhledávání, abychom zlepšili naši paměť.

Za prvé, můžeme vědomě omezit rozptýlení. Nechávejte triviální věci co nejvíce stranou a nenechte je narušit naše myšlení a soustředění. Pouze když se náš mozek zaměří na informace, které si potřebujeme vybavit, je pravděpodobné, že je rychle převedeme do naší krátkodobé paměti?

Za druhé, můžeme použít paměťové techniky, které nám pomohou lépe si vybavit a uchovat informace. Informace mohou být například transformovány do obrazů nebo příběhů, což nejen lépe podněcuje naši představivost, ale také nám pomáhá lépe propojit informace s našimi osobními zkušenostmi, a tím se více zakořenit v našich vzpomínkách.

Konečně bychom se měli co nejvíce vyhýbat stresu a úzkosti. Stres může poškodit náš mozek, bránit ukládání a vybavování informací. Proto bychom měli používat některé uklidňující a relaxační způsoby, jak snížit stres, jako je provádění některých volnočasových aktivit, poslech hudby nebo provádění lehkých cvičení.

Stručně řečeno, zlepšení našeho stavu vyhledávání může výrazně zlepšit naše paměťové schopnosti. Pokud si osvojíme správné strategie a implementujeme je do našeho každodenního života, budeme schopni lépe využívat potenciál našeho mozku a dosahovat lepších výsledků v paměti. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť. Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola je tradiční čínský léčivý materiál s mnoha unikátními účinky, z nichž jedním je zlepšení paměti. Účinnost mletého masa vychází z různých účinných látek, které obsahuje, včetně kyselin, polysacharidů, flavonoidů atd. Tyto složky mohou různými způsoby podporovat zdraví mozku.

Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť

Pomocí fMRI jsme prozkoumali (1), zda se tento kódovací mechanismus spouští také během vyhledávání, a pokud ano, (2) jaká je časová dynamika jeho mnemotechnických důsledků. Muži a ženy studovali obrázky objektů a poté se s novými objekty naučili kontingenci mezi vodítkem a sémantickou kategorií. V testu byly použity cíle dodržující pravidla (očekávané) a porušující (neočekávané) cíle a podobné fólie.

Našli jsme interakce mezi očekáváními předchozích a současných podobných událostí, takže když očekávaná událost následovala podobnou, ale neočekávanou událost, její výkon byl posílen, podpořený aktivací v hipokampu, středním mozku a okcipitální kůře. Naproti tomu sled dvou neočekávaných podobných událostí také spustil okcipitální zapojení; to však nezvýšilo výkon paměti.

Celkově naše zjištění naznačují, že když je cílem získat, setkání s překvapivými událostmi zapojí kódovací mechanismus podporovaný zpracováním zdola nahoru, který může zlepšit paměť pro budoucí související události.

Klíčová slova: narušení očekávání; hippocampus; stavy paměti; překvapení

Prohlášení o významu

Optimalizace rovnováhy mezi novým učením a získáváním stávajících znalostí je nepřetržitý proces, který je jádrem lidského poznání. Předchozí výzkumy v oblasti kódování paměti naznačují, že prožívání překvapení vede k upřednostňování učení se novým vzpomínkám, což vytváří adaptivní mechanismus kódování. Zkoumali jsme, zda je tento mechanismus také zapojen, když je aktuálním cílem získat informace. Naše výsledky ukazují, že posun ke stavu kódování řízený očekáváním, podporovaný vylepšeným percepčním zpracováním, je prospěšný pro správnou identifikaci následných očekávaných podobných událostí. Tato zjištění mají důležité důsledky pro naše chápání časové dynamiky adaptivního kódování informací do paměti.

Úvod

K efektivnímu zpracování vstupů se mozek přesouvá mezi proudy shora dolů a zdola nahoru, čímž vyvažuje zpracování senzorických vstupů oproti využití uložených reprezentací. To se odráží v existenci odlišných stavů kódování a vyhledávání (Buzsáki, 2002). Zpracování zdola nahoru podporuje stav kódování hipokampu, upřednostňuje transformaci vjemových vstupů do vzpomínek, zatímco zpracování shora dolů podporuje stav vyhledávání tím, že usnadňuje přístup k uloženým informacím.

Specifické mechanismy, které řídí posuny kódování-vyhledávání, které mohou nebo nemusí fungovat kompetitivně, nejsou dobře pochopeny, ale budou řízeny, alespoň částečně, faktory, které vyvolávají každý stav paměti. I když existuje dostatek důkazů, že stav adaptivního kódování je spouštěn prožíváním nesrovnalostí mezi očekávanými a zaznamenanými událostmi, zůstává nejasné, zda by takový implicitní mechanismus učení mohl být také použit, když je dominantním cílem spíše načítání než kódování.

Pomocí behaviorálních (experiment 1) a fMRI (experiment 2) dat zkoumáme, zda překvapení vyvolané porušením očekávání při vyhledávání vede k posunu směrem ke stavu kódování, doprovázenému zvýšeným percepčním zpracováním; a zda k tomu dochází na úkor vyhledávání. Zkoumáme také rozšířené důsledky tohoto porušení očekávání a potenciální iterativní posuny při získávání kódování, které by to mohlo způsobit, zkoumáním pokusů o rozpoznání následných podobných událostí.

Ukázalo se, že překvapení způsobené porušením očekávání zapojuje hipokampální kódování (Axmacher a kol., 2010; Kafkas a Montaldi, 2015; Long a kol., 2016; Frank a kol., 2020b), které spolu s dopaminergním systémem středního mozku (Lisman andGrace, 2005; Shohamy a Wagner, 2008; Kafkas a Montaldi, 2018a) a vylepšené percepční zpracování (Stoppel a kol., 2009; Hawco a Lepage, 2014; Kafkas a Montaldi, 2014, 2015), podporuje formování adaptivní paměti.

Důkazy pro tento adaptivní mechanismus pocházejí většinou z paradigmat, ve kterých dochází k porušení očekávání před učením nebo během něj (Li et al., 2003; Garrido et al., 2015; Long et al., 2016; Greve et al., 2017; Kafkas, 2021). Jakékoli další zdroje přesměrované na kódování v těchto scénářích proto pravděpodobně zvýší pozdější výkonnost paměti (např. efekty pozornosti, viz Aly a Turk-Browne, 2017).

Aby však bylo možné demonstrovat všudypřítomnost mechanismu adaptivního kódování, je důležité poskytnout důkaz o posunu směrem ke kódování během vyhledávání. To pravděpodobně vrhne světlo na účinky rychlé a implicitní souhry v reálném životě mezi těmito státy. Za těchto okolností engagingencoding stále slouží adaptivnímu účelu, ale nemusí být „výhodné“ v reálném čase.

Vzhledem k poddajnosti vzpomínek vyvolaných překvapením (Kim et al., 2014) je důležité zvážit, jaké mohou být mnemotechnické důsledky posunu ke kódování. Pokud by narušení očekávání vyvolalo stav kódování na úkor prohledávání paměti, mohlo by to modulovat zpracování neočekávané události. To je v souladu s názorem, že hippocampus se neustále posouvá mezi stavy kódování a vyhledávání (Buzsáki, 2002; Hasselmo et al., 2002).

Tento systém lze přirovnat k rytmickému výkyvu kyvadla mezi dvěma stavy paměti, což optimalizuje zpracování informací. Pokud by situační faktory narušily probíhající kolísání mezi stavy a upřednostňovaly jeden před druhým, může to mít za následek změnu v efektivitě paměti. Předchozí výzkum ukázal, že explicitní strategický podnět podporuje hippocampaltrade-off mezi kódováním a získáváním informací (Richter et al., 2016).

Zkoumali jsme, zda narušení očekávání při vyhledávání spontánně zapojí kódovací stav, a pokud ano, zda tato reakce závisí na vjemové podobnosti mezi vstupy. Zvažovali jsme také trvalé mnemotechnické důsledky takových iterativních posunů na současná a následná rozhodnutí o uznání.

Očekávání bylo manipulováno implicitně a nezávisle na požadavcích úkolu vyhledávání, což nám umožnilo odpovědět na dvě důležité otázky. Zaprvé, zda porušení očekávání zapojuje mechanismus kódování zdola nahoru, i když to není relevantní pro cíl. Za druhé, jaká je časová dynamika mnemotechnických důsledků stavu očekávání pro událost a následné podobné události? Usoudili jsme, že kódování řízené zvýšeným očekáváním může modulovat současné procesy vyhledávání, ale napomáhá přesnosti rozpoznání následných podobných událostí.

Materiály a metody

Experiment 1

Účastníci

Celkem 30 účastníků (čtyři muži) ve věku 18 až 22 let (průměr=19, SD=1,04) dalo informovaný souhlas a zúčastnilo se experimentu. Velikost vzorku byla vybrána na základě předchozích studií s použitím podobného přístupu k návrhu a analýze (Kafkas a Montaldi, 2018b; Frank et al., 2020b). Účastníci měli normální nebo korigované na normální vidění a neměli v anamnéze neurologické nebo psychiatrické poruchy. Všechny postupy byly schváleny Etickým výborem pro výzkum University of Manchester. Čtyři účastníci byli vyloučeni z jakékoli další analýzy, protože se nepodařilo naučit se asociaci cue-outcome (tři) nebo rozpoznávací výkon pod náhodou (jeden). Jsou hlášena data od 26 účastníků.

Materiály

Celkem 78 snímků přírodních (39) a umělých (39) objektů bylo vybráno z Image Database Similar Objects-Lures (SOLID; Franket al., 2020a). Tyto obrázky byly použity jako cílové objekty prezentované během kódování. Pomocí indexu odlišnosti z SOLID byly pro každý cílový snímek vybrány tři fólie s klesající úrovní podobnosti (F1, nejpodobnější; F2, střední úroveň; F3, nejnižší podobnost).

Kromě toho byla podobnost parametricky upravena udržováním konstantní průměrné vzdálenosti mezi úrovněmi [průměrná odlišnost 2100 DI; viz příklady na obr. 1 a Frank et al. (2020a) pro další vysvětlení hodnot DI]. Tyto úrovně podobnosti byly zvoleny na základě našich předchozích výsledků (Frank et al., 2020b), kde jsme pozorovali kvadratický vzorec účinků očekávání na vstupní podobnost, když bylo očekávání manipulováno atenkódováním, ohledně výkonu paměti. Bylo proto použito 78 sad objektů (jeden terč a tři fólie; celkem 312 podnětů).

Experimentální design

Experiment byl řízen pomocí PsychoPy verze 1.82 (Peirce, 2007) a skládal se ze čtyř částí (podobný designu použitému dříve; Kafkas a Montaldi, 2018b). Nejprve byly při kódování účastníkům dvakrát předloženy cílové objekty, aby byla zajištěna dostatečná expozice. Během první prezentace byl předmět zobrazen na obrazovce na 3 sekundy a účastníci byli požádáni, aby rozhodli, zda je předmět umělý nebo přírodní; stisknutím levé šipky pro přirozené a pravé šipky pro uměle vytvořené.

Ve druhé prezentaci byli účastníci požádáni, aby věnovali velkou pozornost obrázkům (každá na 5 s) a byli informováni, že budou později požádáni, aby rozlišili mezi prezentovaným („starým“) objektem a podobnými („novými“) objekty; během druhé kódovací prezentace nemuseli reagovat. Pořadí prezentace obrázků bylo náhodně rozděleno mezi účastníky. Další fáze zahrnovala 5-minutové zpoždění, během kterého účastníci řešili aritmetické problémy.

Ve třetí fázi byla použita úloha učení se pravidlům, aby bylo možné později při vyhledávání manipulovat s očekáváními. Účastníci byli požádáni, aby se naučili spojitost mezi symbolem (fungujícím jako vodítko) a kategorií objektu, umělým nebo přirozeným. Byly použity celkem čtyři symboly, dva pro každou kategorii, a ty byly mezi účastníky vyváženy. Každé tágo bylo prezentováno 14krát.

Zkoušky začaly fixačním bodem 500-ms, po kterém následovalo tágo prezentované po dobu 1 s. Během této doby byli účastníci instruováni, aby uhodli následující kategorii objektu pomocí stejných kláves jako ve fázi kódování.

Zpětná vazba a nový objekt (netestovaný) byly poté prezentovány společně po dobu 2 s. Tento úkol stanovil očekávání účastníků ohledně sekvencí tágo-objekt a kriticky to bylo manipulováno při vyhledávání. Aby bylo zajištěno, že byla stanovena očekávání, byla analyzována pouze data od účastníků, kteří dosáhli kritéria (přesnost nad 50 % v první polovině a 75 % přesnost v druhé polovině úkolu) (přesnost a RT v úloze učení pravidel viz. Rozšířená data Obr. 1-1).

Poslední fází byl staro/nový rozpoznávací úkol, během kterého byly prezentovány všechny sedmé události (cíle, F1, F2 a F3). Experimentátor informoval účastníky, že jim budou předloženy staré (cílové) předměty a podobné nové (fólie). Každý pokus o vyhledání začal fixačním bodem (500 ms), po kterém následovalo vodítko (1 s) a předmět (až 5 s).

Účastníkům bylo řečeno, aby se zaměřili na objekt a stiskli „starý“, pokud si mysleli, že je stejný jako cíl, který předtím viděli. Účastníci byli instruováni, aby stiskli „nový“, pokud si všimli něčeho odlišného v objektu. Po 12 cvičných pokusech začal hlavní úkol. Klíčovou manipulací při vyhledávání byla platnost tága. Jedna třetina podnětů byla zavádějící, takže objekt byl neočekávaně rozpoznán. Platné pokusy (např. cue natural následované přirozeným objektem) byly označeny podle očekávání.

Vzhledem k tomu, že byl použit starý/nový rozpoznávací úkol, byla čtyři stará/nová rozhodnutí na sadu objektů na sobě nezávislá, což kriticky znamená, že "stará" odpověď mohla být dána pro více událostí sady (tj. pro cíl a jednu nebo více fólií). Po dokončení experimentu byli účastníci informováni o manipulaci s očekáváním při vyhledávání. Pouze dva účastníci experimentu 1 a pět účastníků experimentu 2 uvedlo, že si během úlohy všimli nesouladu mezi podnětem a předmětem.

For more information:1950477648nn@gmail.com