Aldersrelateret indlæring og svækkelse af arbejdshukommelsen i den almindelige silkeabe del 2

Software

Kognitive opgaver blev programmeret ved hjælp af Animal Behavior EnvironmentTest (ABET) kognitionssoftware (Lafayette Instrument Company), der kontrollerede alle aspekter af opgaven, herunder antallet og rækkefølgen af ​​forsøg, timing, stimulivalg og visningsplacering og levering af væskebelønninger.

Med forbedringen af ​​levestandarden vælger flere og flere mennesker i det moderne samfund forskellige stimuleringsmetoder for at berige deres liv. Disse simuleringsmetoder kan omfatte rejser, spil, sport, musik osv. Ikke alene kan de gøre folk glade, men disse stimuleringer kan også have nogle positive effekter på folks kroppe og sind, hvoraf den ene er at forbedre hukommelsen.

Først og fremmest kan stimulusvalg til en vis grad øge folks læringsinteresse og opmærksomhed. Når folk føler en form for stimulation, såsom at rejse til et nyt land eller prøve en ny sport, vil de åbne deres nysgerrighed og blive mere fokuserede på at lære og udforske dette nye felt. Denne mere stabile opmærksomhed kan hjælpe folk til bedre at mestre ny viden og færdigheder og derved forbedre hukommelsen og læringseffektiviteten.

For det andet kan stimulusselektion også stimulere neuroner i folks hjerner og fremme generering og størkning af minder. Når folk prøver nye ting, stimuleres neuroner i hjernen anderledes, hvilket stimulerer interaktioner mellem neuroner. Denne stimulering fremmer flere synaptiske forbindelser og øger forbindelser mellem forskellige områder, hvilket hjælper folk med bedre at opbevare og integrere forskellige informationer og oplevelser. Derfor spiller stimulusvalg en vigtig rolle i at forbedre folks hukommelse.

Endelig kan stimulusudvælgelse også fremme menneskers fysiske sundhed og sociale liv og derved indirekte forbedre hukommelsen og kognitive evner. For eksempel kan deltagelse i forskellige sportsgrene fremme fysisk sundhed og forbedre den fysiske kondition, samtidig med at det hjælper folk med at bevare klar tænkning og kognitive funktioner. Samtidig kan folk også lære flere mennesker at kende og udvide deres sociale kredse inden for rejser, sport, musik osv., hvilket også er medvirkende til at forbedre folks mentale tilstand og derved indirekte bidrage til at styrke hukommelsen og kognitive evner.

Sammenfattende er der en stærk sammenhæng mellem stimulusvalg og hukommelse. Ved at vælge forskellige stimuleringsmetoder kan folk ikke kun berige deres liv, men også hjælpe sig selv bedre til at lære og mestre ny viden og færdigheder og derved forbedre deres hukommelse og kognitive evner og vise et bedre selv. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer. Disse stoffer er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan Kød også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelige næringsstoffer og energi, og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på Kend for at forbedre korttidshukommelsen

Softwaren registrerede også adskillige mål for opgavens udførelse, herunder prøvenummer, korrekte og forkerte svar, placeringen på skærmen for det korrekte valg og den valgte placering og svarforsinkelse.

Stimuli til alle opgaver omfattede simple former og sort-hvide clipartbilleder, 3,5 3,5 cm vist på en sort baggrund (se fig. 2E, 3A for eksempler på stimuli).

Statistiske analyser

Data blev analyseret ved hjælp af MATLAB (MathWorks). Kolmogorov-Smirnov-tests fastslog, at dataene ikke var normalfordelte, og derfor blev ikke-parametriske statistiske analyser brugt gennem hele undersøgelsen.

Derfor blev korrelationer vurderet ved hjælp af Spearmans rangordenskorrelationer, Scheirer Ray Hare-tests blev brugt til at vurdere to-faktor-interaktioner over tid, og Friedmans test med Nemenyi post hoc-tests, eller Wilcoxon signed-rank-test, blev brugt til at identificere forskelle inden for faktor.

Ydeevne blev sammenlignet med tilfældigheder ved hjælp af x2 Goodness of Fit-tests. Chanceniveauer blev bestemt via aMonte Carlo-simulering, og p, 0.05 blev betragtet som signifikant.

Kognitiv testning

Touch træning

Marmosets var naive over for kognitive tests i begyndelsen af ​​undersøgelsen. Derfor blev de først trænet til at røre ved skærmen for at tjene væskebelønninger. Berøringstræningsprocessen havde tre trin. Målene for den første fase var at vænne silkeaber til touchscreen-stationen, tilskynde til fysisk engagement med skærmen og belønningsvasken og forbinde berøring af skærmen og belønning.

For at gøre dette blev et sødt stof (Marshmallow Fluff) påført skærmen i små mængder på hver af de ni steder, der var tilgængelige gennem masken. Da træningssessionen startede, dukkede blå firkantede målstimuli op på hver af de ni steder, under Fluff. Da silkeaber rørte ved skærmen for at få fnug blev der registreret en berøring, og 0,2 ml belønning blev fordelt i vasken under skærmen. Themarmosets adfærd blev fjernobserveret via Ethernet-aktiverede kameraer (RLK16-410B8, Reolink).

Dyr blev observeret for at identificere, hvornår de fandt ud af, at berøring af skærmen medførte, at en belønning blev uddelt. Deres adfærd ændrede sig, efterhånden som de lærte denne sammenhæng. Tidligt i træningen spiste aberne kun belønninger, når de bemærkede ophobning i vasken. Da tilknytningen var blevet oprettet, ændrede abens adfærd sig, og umiddelbart efter hver skærmberøring, spiste de belønningen fra vasken, før de rørte skærmen igen. Da denne forening var etableret, begyndte den anden fase af berøringstræning.

Målene for det andet trin var at karakterisere silkeabe-responser på hver af de ni mulige stimulus-visningssteder og at træne silkeaber, at kun steder med stimuli har de potentielle legetøjsydelser, når de er valgt. I første omgang havde alle ni steder mål. Træningen fortsatte gennem cirka fem daglige træningssessioner, antallet af målstimuli, der blev præsenteret på skærmen i hvert forsøg, faldt trinvist fra ni mål til et.

I dette trin blev Fluff ikke længere anvendt på skærmen, og korrekte målvalg blev belønnet med 0,2 ml belønning. Hver målstimulus blev placeret på et tilfældigt udvalgt sted. Når silkeaber pålideligt rørte ved det ene tilfældigt placerede mål, begyndte den tredje og sidste fase af berøringstræning. Målet med den tredje fase var at opretholde et robust engagement med opgaven og samtidig reducere mængden af ​​belønning optjent for hvert svar.

Ved hver afprøvning af denne tredje fase blev én stimulus vist på skærmen på et tilfældigt valgt sted. Belønningsvolumener blev reduceret fra {{0}},2 ml pr. respons til et endeligt volumen på 0,05 ml pr. respons, på en trinvis måde i forhold til cirka fire daglige træningssessioner.

DRST (fig. 3A)

DRST (Delayed Recognition Span Task) måler arbejdshukommelseskapaciteten. Hver afprøvning af DRST blev initieret af silkeapen, der rørte ved en blå firkant-stimulus i midten af ​​skærmen. Derefter blev en enkelt sort/hvid stimulus, tegnet tilfældigt fra et sæt af 400 billeder, vist på skærmen på en af ​​ni mulige steder, også valgt tilfældigt.

Da silkeapen rørte ved denne første stimulus, blev der uddelt en lille væskebelønning. Efter en 2-s delay, hvor skærmen var tom, blev to alternative tvangsvalg præsenteret med den oprindelige stimulus, der dukkede op på dens oprindelige placering, og en anden, ny stimulus, der dukkede op på en anden pseudo-tilfældigt udvalgt placering.

Hvis silkeapen valgte det nye objekt, blev et korrekt svar logget, en flydende belønning blev uddelt, og en anden 2- forsinkelse fulgte. Efter forsinkelsen dukkede de to første stimuli op på deres oprindelige steder, og en tredje, ny stimulus dukkede også op i en pseudo-tilfældigt valgt placering. Silkeapen blev igen belønnet for at vælge romanstimulus. Nye stimuli blev tilføjet efter efterfølgende forsinkelser, indtil forsøget blev afsluttet på en af ​​tre måder: (1) silkeapen lavede ni korrekte valg i træk; (2) silkeapen kunne ikke foretage et valg inden for 12-s (dvs. udeladt); (3) silkeapen lavede et forkert svar (dvs. valgte en ikke-ny stimulus).

I tilfælde af en udeladelse eller forkert svar blev der ikke uddelt nogen belønning, og en 5-s time-outperiode begyndte før starten af ​​en ny prøveperiode. For hvert forsøg blev antallet af stimuli, der var valgt korrekt, før forsøget blev afsluttet, registreret som Final Span Length (FSL). Belønningsvolumen blev øget med øget prøvebesvær for at tilskynde til fortsat opgaveengagement.

Mere specifikt fik marmoset {{0}}.05 ml belønning for korrekte reaktioner, når en stimulus var på skærmen, 0,1 ml belønning for korrekte reaktioner, når to, tre eller fire stimuli var på skærmen skærm og 0,2 ml belønning for korrekte svar, når fem, seks, syv, otte eller ni stimuli var på skærmen. Antallet af objekter på skærmen omtales nedenfor som trialdifficulty levels (TDL'er).

Hvert silkeabe blev testet 2-5 dage om ugen, og hver testsession blev afsluttet efter 3 timer, eller efter at silkeapen havde opnået 20 ml belønning, alt efter hvad der kom først.

Reaktionstidsopgave (fig. 7A)

Reaktionstidsopgaven (RTT) måler den tid, der kræves for, at silkeapen rækker ud og rører skærmen. Det blev brugt til at skelne aldersrelaterede ændringer i ikkekognitiv motorhastighed fra aldersrelaterede ændringer i udførelsen af ​​arbejdshukommelsesopgaven (DRST). Hver afprøvning af RTT blev indledt ved, at silkeapen rørte ved en grøn firkantet stimulus i midten af ​​skærmen.

Derefter dukkede et mål op på en af ​​ni steder valgt pseudo-tilfældigt. Da silaabeen rørte ved målet, længtes den efter en 0.1-ml flydende belønning, og den tid, der gik mellem målets begyndelse og udvælgelsen af ​​silabet, blev registreret som reaktionstiden på det forsøg.

Silkeaber fik én træningssession for at lære opgaven, og derefter blev der indsamlet data fra ti efterfølgende testsessioner. Hver af de 10 testsessioner blev afsluttet, når silkeaber havde udført 108 forsøg eller 1 time var gået siden begyndelsen af ​​testsessionen.

Progressive Ratio Task (PRT; Fig. 7B)

Progressive Ratio Task (PRT) måler motivation. Det blev brugt til at skelne aldersrelaterede ændringer i ikke-kognitiv motivation fra aldersrelaterede ændringer i DRST ydeevne. Hvert forsøg med PRT begyndte med præsentationen af ​​en stimulus midt på skærmen.

Marmosets blev belønnet for at røre ved stimulus under en progressiv-ratioplan af forstærkning, hvor responskravene steg under en testsession.

Det oprindelige svarkrav var et tryk for at få en belønning. Når aben opfyldte et svarkrav, blev stimulus fjernet fra skærmen, belønningen blev uddelt, og derefter blev stimulus erstattet på skærmen. Svarkravet steg med et, indtil otte svarkrav var opfyldt, og blev efterfølgende fordoblet efter hver ottende svarkrav blev opfyldt derefter.

De specifikke svarkrav, der blev brugt, var:(stigning=1) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; (stigning=2) 10, 12, 14, 16, 18,20, 22, 24; (stigning=4) 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56; osv. Testsessioner blev afsluttet, når der var gået 1 time, eller silkeapen nåede et svarkrav på 120 berøringer. Silkeaber fik én træningssession for at lære opgaven, og derefter blev data indsamlet fra tre efterfølgende testsessioner.

Resultater

DRST

For at vurdere, om silkeaber udviser aldersrelateret svækkelse af arbejdshukommelsen, implementerede vi en berøringsskærmsversion af Opgaven med Delayed Recognition Span i en kohorte af dyr på tværs af en bred aldersgruppe.

I denne opgave indledte silkeaber et forsøg og blev derefter belønnet for at røre ved en enkelt visuel stimulus (et "objekt"), der dukkede op på skærmen. Efter en kort forsinkelse, hvor skærmen var tom, blev silkeaber belønnet for at identificere det nye objekt i et to-alternativt tvungent valg. Hvis det var korrekt, blev en kort forsinkelse efterfulgt af fremkomsten af ​​tre genstande; de to, der var blevet set tidligere i retssagen, og én roman.

Efter hvert korrekt svar blev der uddelt en belønning, og en yderligere genstand blev tilføjet til arrayet. Når en silkeabe valgte en ikke-ny genstand, sluttede retssagen uden belønning, og forsøgssekvensen begyndte på ny.

Det primære mål, der blev brugt til at vurdere DRST-præstation, var Final Span Length (FSL). Som i tidligere arbejde (Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997; Killiany et al., 2000; Moore et al., 2017), kvantificerer denne foranstaltning dyrets arbejdshukommelsesevne og defineres som antallet af stimuli i silkeabe. korrekt rapporteret som roman ved hver retssag.

Indlæringskurverne for rådata for hvert dyr, plottet som en funktion af FSL over tid, blev udjævnet ved hjælp af et Gaussisk-vægtet glidende gennemsnit over et 2000-forsøgsvindue (fig. 3B), og en Monte Carlo-simulering blev brugt til at modellere tilfældighedspræstationer .

Vi analyserede ydeevnen i tre forskellige faser langs hver silkeabeats indlæringskurve, betegnet som "Novice", "Learner" og "Expert." Nybegynderfasen blev defineret som de forsøg, hvor ydeevnen ikke afveg fra det forventede tilfældigt og begyndte med det første forsøg, der nogensinde blev udført. Slutningen af ​​begynderfasen blev bestemt ved hjælp af Kolmogorov-Smirnov Goodness of Fit-tests for at identificere det indledende punkt, hvor 100 på hinanden følgende eksperimentelt målte FSL-fordelinger adskilte sig væsentligt fra en nulfordeling tegnet fra Monte Carlo-simuleringerne.

LearnerPhasen begyndte umiddelbart efter begynderfasen og sluttede på forsøget før 90. percentilen af ​​ydeevne. ExpertPhase omfattede forsøg med ydeevne mellem 90. og 100. percentilerne inklusive.

Disse faser var adskilte fra hinanden, uden forsøg faldt i flere kategorier. For at validere disse fasedefinitioner testede vi, om den gennemsnitlige ydeevne som forventet steg signifikant på tværs af de tre faser og fandt ud af, at det gjorde det (fig. 3C; nonparametrisk Friedmans test: x2(2)=30, p=3.1 107); parvise post hocNemenyi-tests: Nybegynder vs. lærende: p=0.017; Novice vs Expert:p=1.4 107; Lærer vs ekspert: s=0.017).

For more information:1950477648nn@gmail.com