Část 3: Deformace prostředí dynamicky posouvají lidskou prostorovou paměť
Mar 22, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
4|METODY
4,1|Účastníci
49 účastníků poskytlo písemný souhlas a bylo jim zaplaceno za účast v experimentu 1, 53 v experimentu 2 a 48 v experimentu 3. Jeden účastník z experimentu 1 a čtyři účastníci z experimentu 2 byli vyloučeni pro výkon horší než náhoda do konce roku poslední známý blok. Další účastník byl vyloučen z experimentu 2 jako odlehlá hodnota (skóre posunu > 3 nad průměrem, v předpokládaném směru), takže v experimentu 1 zůstal konečný počet 48 účastníků (31 žen, průměrný věk 23,5, věkové rozmezí 18–44). , 48 v experimentu 2 (30 žen, průměrný věk 22,4, věkové rozmezí 18–33) a 48 v experimentu 3 (38 žen, průměrný věk 22,9, věkové rozmezí 18–44), přičemž v každém experimentálním stavu bylo 24 účastníků. Velikost vzorku byla zvolena před provedením všech experimentů tak, aby byl dvojnásobný počet účastníků v předchozích experimentech studujících podobné účinky (Chen et al., 2015). Všichni účastníci poskytli informovaný souhlas v souladu s Institutional Review Board of the University of Pennsylvania.
4,2|Experimentální protokoly
4.2.1|Experiment 1: Virtuální prostředí desktopu s dostupnými kompletními vizuálními informacemi – Použili jsme Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) ke konstrukci prostředí virtuální reality, která byla vykreslena a zobrazena od prvního – osobní pohled pomocí komerčního herního softwaru Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). Prostředí bylo zobrazeno na 27-in. Monitor LG (rozlišení: 1920 × 1080) a účastníci seděli zhruba 50 cm od obrazovky. Účastníci se naučili umístění cílových objektů ve virtuálním prostředí pomocí učebního postupu popsaného v hlavním textu a znázorněného na obrázku 2. Účastníci se pohybovali prostředím tak, že pravou rukou ovládali klávesy se šipkami pro pohyb vpřed nebo vzad a otáčení doleva nebo že jo. Během fáze výměny se účastníci přesunuli na místo, které si zapamatovali, a levou rukou stiskli klávesu „r“, aby zaregistrovali svou odpověď. Virtuální kurz a poloha byly zaznamenávány každých 100 ms.
Známým prostředím byla čtvercová virtuální aréna bez stropu. Každá hraniční stěna měla 116 virtuálních jednotek (vu) na délku × 5,6 vu na výšku vzhledem k simulované úrovni očí 4 vu. Jedna virtuální jednotka odpovídá 0.3048 skutečných metrů (1 stopa). Čtyři cílové objekty byly radiátor, lampa, olejový buben a dort. Na začátku každého bloku účastníci shromáždili každý cílový objekt v pseudonáhodném pořadí dvakrát bez jakýchkoliv pokusů s roztroušenou náhradou. Poté provedli 16 náhradních pokusů (4 pro každý objekt v pseudonáhodném pořadí), z nichž každý byl okamžitě následován sběrným pokusem pro stejný objekt, aby poskytl zpětnou vazbu. Pokyny pro každý pokus (buď "Sbírat" nebo "Nahradit", následovaný názvem cílového objektu) byly zobrazeny ve středu obrazovky po celou dobu pokusu. Během každého „sběrného“ pokusu byl v místnosti přítomen pouze předmět, který měl být vyzvednut. Během zkoušek „nahradit“ nebyly přítomny žádné předměty. Na všechny stěny byla aplikována stejná textura. Arénu obklopovaly distální podněty v podobě slunce, oblohy a pohoří (obrázek S1). Tyto distální signály byly vykresleny v nekonečnu, takže poskytovaly orientační informace, ale žádné vodítka k umístění.
Účastníci absolvovali dva bloky, známý blok, po kterém následoval deformační blok. Mezi bloky se lišily pouze pokusy o výměnu. Prostředí použité při nahrazování zkoušek v deformačním bloku bylo buď nataženo o 50 procent spolu s jednorozměrným vzhledem ke známému čtvercovému prostředí (šířka 174 vu × délka 116 vu) nebo stlačeno o 50 procent (šířka 58 vu × délka 116 vu). K vytvoření těchto deformovaných prostředí nebyly textury podlahy, stěny a stropu změněny, ale byly místo toho oříznuty (během kompresí) nebo pokračovaly v dlaždicovém uspořádání nového prostoru (během natahování). Deset účastníků zaznamenalo rozdíl mezi původním a zdeformovaným prostředím.
zlepšit paměťcistanche produkty
4.2.2|Experiment 2: Virtuální prostředí desktopu s vizuálními informacemi
zakryté během pokusů výměny – Konstrukce a postupy byly podobné jako v experimentu 1, s výjimkou níže popsaných.
Známým prostředím byla čtvercová virtuální místnost. Každá stěna byla opatřena texturou s jedinečnou tapetou, která poskytla orientační vodítko. Podlaha byla také opakovaně texturována, aby poskytovala informace o optickém toku, ale textura podlahy neposkytovala žádné vodítka k umístění uvnitř prostředí. Každá hraniční stěna byla 116 virtuálních jednotek (vu) na délku a 19 vu na výšku vzhledem k simulované úrovni očí 4 vu. Prostředí bylo zcela uzavřeno stěnami a stropem (obrázek S1).
Účastníci absolvovali tři bloky. V prvním bloku bylo prostředí čtvercové a vizuální podněty byly vždy viditelné. Ve druhém bloku bylo prostředí také čtvercové a vizuální podněty během nahrazování pokusů (ale ne shromažďování pokusů) byly maskovány hustou mlhou, jakmile účastník cestoval alespoň 3,1 vu od svého výchozího místa. Mlha je plně nasycena při 12,5 Vu, čímž zakrývá všechny vizuální podněty mimo tento poloměr. Všechny objekty byly umístěny minimálně 30 vu od všech hranic. Ve třetím bloku (deformačním bloku) byly vizuální podněty také maskovány hustou mlhou při pohybu z výchozí pozice a známá místnost byla nahrazena obdélníkovou místností, která byla buď natažena o 50 procent od původního čtverce podél jedné osy (šířka 174 Vu × délka 116 VU) nebo stlačený na 50 procent (šířka 58 vu × délka 116 vu). Pro vytvoření těchto deformovaných prostředí nebyly textury podlahy, stěny a stropu změněny, ale byly místo toho oříznuty (pro komprese) nebo pokračovaly v dlaždicovém uspořádání nového prostoru (pro úseky). Jedenáct účastníků zaznamenalo rozdíl mezi původním a zdeformovaným prostředím.
4.2.3|Experiment 3: Pohlcující virtuální prostředí s veškerými dostupnými vizuálními a vestibulárními informacemi – Design a postupy pro Experiment 3 byly podobné jako u experimentu 1, s výjimkou zde popsaných. Použili jsme Unity herní engine verze 5.6 (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) k vytvoření a vykreslení pohlcujících místností virtuální reality prostřednictvím stereoskopického displeje HTC Vive na hlavě a sledování polohy (rozlišení 1 080 × 1 200 na oko; https://www.vive.com/, HTC s technologií od Valve Corporation, New Taipei City, Tchaj-wan). Odpovědi během fáze výměny sbírali účastníci stisknutím „spouštěcí“ klávesy bezdrátového ovladače HTC Vive svou dominantní rukou. Účastníci mohli volně pohybovat hlavou a procházet se po prostředí. Jejich směr a poloha byly zaznamenávány každých 100 ms. Žádný z účastníků si během experimentu ani po něm nestěžoval na kinetózu.
Známým prostředím byla čtvercová virtuální místnost o rozměrech 2,4 m na délku × 2,4 m na šířku × 2,5 m na výšku. Pozice 2 (sever-jih) virtuálních stěn odpovídaly 2 fyzickým stěnám sledovací místnosti, zbývající 2 (východ-západ) neshodné virtuální stěny byly posunuty během deformací. Všechny stěny měly texturu uhlově šedé. Podlaha a strop byly strukturovány světle šedou barvou. V každém rohu byl umístěn světle šedý sloup od podlahy ke stropu 0,1 m široký × 0,1 m dlouhý, aby odradil účastníky od kontaktu se sledovacím zařízením (obrázek S1).
Účastníci absolvovali dva bloky, známý blok, po kterém následoval deformační blok. Mezi bloky se lišily pouze pokusy o výměnu. Prostředí použité při zkouškách výměny deformačního bloku bylo buď nataženo podél jednoho rozměru (východ-západ) přemístěním jedné nebo obou nepřizpůsobených stěn a jejich sousedních sloupů (šířka 2,8 m × délka 2,4 m) nebo stlačeno podél tohoto rozměru (šířka 2. 0 m × délka 2,4 m). Mezi bloky se displej vykreslil černě po dobu 5 s s pokyny „čekejte na další zkoušku“ zobrazenými ve spodní části zorného pole.
Protože účastníci již nemohli být teleportováni mezi zkouškami, byli instruováni, aby se před každou zkouškou pohnuli čelem a téměř se dotkli středu jedné ze čtyř stěn, jak ukazuje plovoucí černá šipka. Aby se zajistilo, že účastník neviděl žádné stěny během deformačních zkoušek, závisela posunutá stěna na výchozí pozici pro daný pokus. Pokud zkouška začala od východní stěny, pak byla západní stěna posunuta o {{0}}.4 m. Pokud zkouška začala od západní stěny, pak byla východní stěna posunuta o 0,4 m. Jestliže zkouška začala buď od severní nebo jižní stěny, pak byla východní i západní stěna posunuta každá o 0,2 m. Ze všech výchozích pozic nebylo vidět okamžité posunutí stěn. Žádný účastník si manipulace nevšiml.
Kompletní sada cílových objektů byla červená koule, modrá krychle, zelený válec a fialová kapsle. Umístění objektů byla všechna do 0,4 m od středu známého prostředí. Všechny objekty byly prezentovány na stejném šedém 1,5 m vysokém podstavci, aby byly zvednuty přibližně do úrovně očí (obrázek S1). Cílové objekty pro každý pokus byly vybrány v pseudonáhodném pořadí. Pokyny (buď „Shromáždit“ nebo „Nahradit“ následované názvem cílového objektu v textu odpovídajícím barvě cílového objektu nebo „Přejít na šipku“ pro zahájení další zkoušky) byly zobrazeny ve středu dole na vizuálu. pole pro celou dobu všech zkoušek.
cistanche benefit: zlepšení paměti
4,3|Analýza
Všechna zaznamenaná data byla importována do MATLABu (MathWorks) a analyzována pomocí vlastních skriptů.
4.3.1|Analýza umístění nahrazení objektu – jak je popsáno v hlavním textu a na obrázku
3, abychom otestovali, zda nahrazená umístění objektů závisela na počáteční hranici, nejprve jsme zarovnali všechny čtyři objekty odečtením jejich středních nahrazených umístění. Dále jsme pro každou osu (sever-jih a východ-západ) vypočítali posun podél této osy mezi středními místy nahrazení, když jsme začali od jedné hranice (sever nebo východ) mínus protilehlá hranice (jih nebo západ). Nakonec jsme vypočítali rozdíl v posunu naměřený podél deformovaných a nedeformovaných rozměrů jako konečné měřítko, které nás zajímá. Mediány byly zvoleny jako měřítko centrální tendence ke zmírnění účinku odlehlých hodnot v nahrazených lokalitách.
4.3.2|Statistika – všechny statistické testy byly dvoustranné (pokud není uvedeno jinak)
neparametrické testy, přičemž u každého výsledku je uveden konkrétní test. Vzhledem k typicky dlouhému rozložení dat posunu byly zvoleny neparametrické testy, protože tyto testy nepředpokládají konkrétní tvar testovaných rozložení. W-statistiky byly hlášeny pro všechny Wilcoxonovy testy se znaménkem a součtem pořadí. Všechny box-and-whisker grafy označují minimum až maximum (vous), rozsah prvního až třetího kvartilu (box) a medián (čára) distribuce.
cistanche benefit: zlepšení paměti
Doplňkový materiál
Doplňkový materiál naleznete ve webové verzi na PubMed Central.
PODĚKOVÁNÍ
Děkujeme za podporu grantu NSF PHY-1734030 (VB), grantů NIH EY022350 a EY027047 (RAE) a grantu NSF IGERT 0966142 (ATK). VB byla během této doby také částečně podporována programem Honda Research Institute Curious-Minded Machines a Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado; grant NSF PHY-1607611).
Informace o financování
Honda Research Institute Curious-Minded Machines; Národní institut zdraví, čísla grantů/ocenění:EY022350, EY027047; National Science Foundation, čísla grantů/ocenění: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030
PROHLÁŠENÍ O DOSTUPNOSTI DAT
Data a vlastní MATLAB skripty implementující všechny analýzy jsou veřejně dostupné na https://github.com/akeinath/HumanPaměť_EnvironmentalDeformations.
cistanche prospěch
REFERENCE
Barry C, Hayman R, Burgess N a Jeffery KJ (2007). Změna měřítka entorinálních mřížek v závislosti na zkušenostech. Nature Neuroscience, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]
Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C a Doeller CF (2020). Deformace metriky kognitivních map deformuje paměť. Příroda Lidské chování, 4, 177–188. 10,1038/s41562-019-0767-3
Burak Y a Fiete IR (2009). Přesná integrace cest v modelech kontinuální sítě atraktorů buněk mřížky. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]
Bush D, Barry C, Manson D a Burgess N (2015). Použití buněk mřížky pro navigaci. Neuron, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]
Bush D a Burgess N (2014). Hybridní oscilační interference/nepřetržitý model sítě atraktorů pro vypalování mřížkových buněk. The Journal of Neuroscience, 34, 5065–5079. 10.1523/JNEUROSCI.{6}}.2014 [PubMed: 24695724]
Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F a Burgess N (2019). Diferenciální vlivy prostředí a vlastního pohybu na místo a mřížkové vypalování buněk. Nature Communications, 10, 630. 10 1038/s41467-019-08550-1
Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR a McNamara TP (2015). Předpojatost v integraci lidské cesty je
předpovídané vlastnostmi buněk mřížky. Současná biologie, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed: 26073138]
Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J a Rieser JJ (2007). Bayesovská integrace prostorových informací. Psychologický bulletin, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]
Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G a Wiles J (2012). Udržování kognitivní mapy ve tmě: Potřeba spojit hraniční znalosti s integrací cest. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]
Deshmukh SS a Knierim JJ (2011). Reprezentace neprostorových a prostorových informací v laterální entorhinální kůře. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]
Deshmukh SS a Knierim JJ (2013). Vliv místních objektů na hipokampální reprezentace: Orientační vektory a paměť. Hippokampus, 23, 253–267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]
Doeller CF, Barry C a Burgess N (2010). Důkaz pro mřížkové buňky v síti lidské paměti. Příroda, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed: 20090680]
Doeller CF a Burgess N (2008). Zřetelná oprava chyb a náhodné učení polohy vzhledem k orientačním bodům a hranicím. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]
Doeller CF, King JA a Burgess N (2008). Paralelní striatální a hipokampální systémy pro orientační body a hranice v prostorové paměti. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]
Dordek Y, Soudry D, Meir R a Derdikman D (2016). Extrahování charakteristik buněk mřížky ze vstupů buněk pomocí nezáporné analýzy hlavních komponent. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]
Ekstrom AD, Harootonian SK a Huffman DJ (2020). Kódování mřížky, prostorová reprezentace a navigace: Měli bychom předpokládat izomorfismus? Hippokampus, 30, 422–432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]
Epstein RA, Patai EZ, Julian JB a Spires HJ (2017). Kognitivní mapa u lidí: Prostorová navigace a dál. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]
Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T a Siegrist C (2000). Stručný přehled známých orientačních bodů přeorientuje integraci cest u křečků. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]
Etienne AS a Jeffery KJ (2004). Integrace cesty u savců. Hippokampus, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]
Fiete IR, Burak Y a Brookings T (2008). Co sdělují buňky mřížky o umístění krys. The Journal of Neuroscience, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.{6}}.2008 [PubMed: 18596161]
Gallistel ČR (1990). Organizace výuky. Cambridge, MA: Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB a Moser EI (2005). Mikrostruktura prostorové mapy v entorhinálním kortexu. Příroda, 436, 801–806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S a Giocomo LM (2015). Environmentální hranice jako oprava chyb
mechanismus pro buňky mřížky. Neuron, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I a Burgess N (2004). Geometrické determinanty lidské prostorové paměti.
Poznání, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]