Oplev overraskelse: Den tidsmæssige dynamik af dens indvirkning på hukommelsen, del 1

For effektivt at behandle information skifter hjernen mellem kodnings- og genfindingstilstande, idet den prioriterer bottom-up eller top-down-behandling i overensstemmelse hermed. Forventningsbrud før eller under indlæring har vist sig at udløse en adaptiv kodningsmekanisme, hvilket resulterer i bedre hukommelse for uventede hændelser.

Gennem omfattende forskning er en stærk sammenhæng mellem genfindingsstatus og hukommelse blevet opdaget. Kort sagt refererer hentetilstand til den tilstand, hvor vi skal hente og genkalde specifik information. Denne tilstand kan i høj grad påvirke vores hukommelsesevne.

Hvis vi er mere aktive, organiserede og fokuserede på at hente og genkalde information i genfindingstilstanden, kan vores hjerner mere effektivt gemme information i vores korttidshukommelse og genkalde den hurtigt, når det er nødvendigt. Omvendt, hvis vores genfindingsstatus er dårlig, vil vores evne til at genkalde og gemme information blive negativt påvirket.

Derfor kan vi tage nogle aktive metoder til at forbedre vores genfindingsstatus for at forbedre vores hukommelse.

For det første kan vi bevidst reducere distraktioner. Hold trivielle ting ude så meget som muligt og lad dem ikke forstyrre vores tænkning og koncentration. Kun når vores hjerner fokuserer på den information, vi skal huske, vil vi sandsynligvis hurtigt konvertere den til vores korttidshukommelse?

For det andet kan vi bruge hukommelsesteknikker til at hjælpe os med bedre at huske og bevare information. For eksempel kan information omdannes til billeder eller historier, som ikke kun stimulerer vores fantasi bedre, men også hjælper os med bedre at forbinde informationen med vores personlige oplevelser, hvilket gør den mere indgroet i vores erindringer.

Endelig bør vi så vidt muligt undgå stress og angst. Stress kan skade vores hjerner, hindre lagring og genkaldelse af information. Derfor bør vi bruge nogle beroligende og afslappende måder at reducere stress på, såsom at lave nogle fritidsaktiviteter, lytte til musik eller udføre lette øvelser.

Sammenfattende kan en forbedring af vores genfindingsstatus i høj grad forbedre vores hukommelsesevner. Så længe vi vedtager de rigtige strategier og implementerer dem i vores daglige liv, vil vi være i stand til bedre at udnytte vores hjernes potentiale og opnå bedre hukommelsesresultater. Det kan ses, at vi skal forbedre vores hukommelse. Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola er et traditionelt kinesisk medicinsk materiale med mange unikke effekter, hvoraf den ene er at forbedre hukommelsen. Effektiviteten af ​​hakket kød kommer fra de forskellige aktive ingredienser, det indeholder, herunder syre, polysaccharider, flavonoider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed på forskellige måder.

Klik på kend 10 måder at forbedre hukommelsen på

Ved hjælp af fMRI undersøgte vi (1) om denne kodningsmekanisme også udløses under hentning, og i så fald (2) hvad den tidsmæssige dynamik af dens mnemoniske konsekvenser er. Mandlige og kvindelige deltagere studerede objektbilleder, og med nye objekter lærte de en kontingens mellem en cue og en semantisk kategori. Regeloverholdende (forventede) og krænkende (uventede) mål og lignende folier blev brugt i testen.

Vi fandt interaktioner mellem tidligere og aktuelle lignende hændelsers forventninger, sådan at når en forventet hændelse fulgte efter en lignende, men uventet hændelse, blev dens ydeevne boostet, understøttet af aktivering i hippocampus, midthjernen og occipital cortex. I modsætning hertil udløste sekvensen af ​​to uventede lignende hændelser også occipital engagement; dette forbedrede dog ikke hukommelsens ydeevne.

Samlet tyder vores resultater på, at når målet er at hente, vil det at møde overraskende begivenheder engagere en kodningsmekanisme, understøttet af bottom-up-behandling, som kan forbedre hukommelsen for fremtidige relaterede begivenheder.

Nøgleord: forventningsbrud; hippocampus; hukommelsestilstande; overraskelse

Betydningserklæring

At optimere balancen mellem ny læring og genfinding af eksisterende viden er en løbende proces, som er kernen i menneskelig erkendelse. Tidligere forskning i hukommelseskodning tyder på at opleve overraskelse fører til prioritering af indlæringen af ​​nye erindringer, hvilket danner en adaptiv kodningsmekanisme. Vi undersøgte, om denne mekanisme også er involveret, når det nuværende mål er at hente information. Vores resultater viser, at et forventningsdrevet skift mod en kodningstilstand, understøttet af forbedret perceptuel behandling, er gavnligt for den korrekte identifikation af efterfølgende forventede lignende begivenheder. Disse resultater har vigtige implikationer for vores forståelse af den tidsmæssige dynamik i den adaptive kodning af information i hukommelsen.

Introduktion

For effektivt at behandle input, skifter hjernen mellem top-down og bottom-up streams, balancerer behandlingen af ​​sensoriske input versus udnyttelsen af ​​lagrede repræsentationer. Dette afspejles af eksistensen af ​​distinkte kodnings- og genfindingstilstande (Buzsáki, 2002). Bottom-up-behandling understøtter hippocampus-kodningstilstanden, og prioriterer transformationen af ​​perceptuelle input til hukommelser, mens top-down-behandling understøtter en genfindingstilstand ved at lette adgangen til lagret information.

De specifikke mekanismer, der styrer indkodnings-hentningsskift, som måske eller måske ikke fungerer konkurrencedygtigt, er ikke godt forstået, men vil være drevet, i det mindste delvist, af de faktorer, der inducerer hver hukommelsestilstand. Selvom der er rigeligt med beviser for, at en adaptiv kodningstilstand udløses af at opleve uoverensstemmelser mellem forventede og opståede hændelser, er det stadig uklart, om en sådan implicit læringsmekanisme også kan aktiveres, når det dominerende mål er at hente frem for at kode.

Ved hjælp af adfærdsdata (eksperiment 1) og fMRI (eksperiment 2) undersøger vi, om overraskelse frembragt af forventningsbrud ved hentning resulterer i et skift i retning af en kodningstilstand, ledsaget af øget perceptuel behandling; og om dette sker på bekostning af indhentning. Vi undersøger også de udvidede konsekvenser af denne forventningskrænkelse og de potentielle iterative skift i kodningsindhentning, det kan generere, ved at undersøge forsøg-for-prøve-genkendelse af efterfølgende lignende hændelser.

Overraskelse, frembragt af forventningskrænkelse, har vist sig at engagere hippocampus-kodning (Axmacher et al., 2010; Kafkas og Montaldi, 2015; Long et al., 2016; Frank et al., 2020b), hvilket sammen med mellemhjernens dopaminerge system (Lisman) andGrace, 2005; Shohamy og Wagner, 2008; Kafkas og Montaldi, 2018a) og forbedret perceptuel bearbejdning (Stoppel et al., 2009;Hawco og Lepage, 2014; Kafkas og Montaldi, 2014, 2015), understøtter adaptiv hukommelsesdannelse.

Beviser for denne adaptive mekanisme kommer for det meste fra paradigmer, hvor forventningskrænkelse finder sted før eller under læring (Li et al., 2003; Garrido et al., 2015; Long et al., 2016; Greve et al., 2017; Kafkas, 2021). Derfor vil eventuelle yderligere ressourcer, der omdirigeres mod kodning i disse scenarier, sandsynligvis øge senere hukommelsesydelse (f.eks. opmærksomhedseffekter, se Aly og Turk-Browne, 2017).

For at demonstrere allestedsnærværelsen af ​​en adaptiv kodningsmekanisme er det imidlertid afgørende at fremlægge bevis for et skift i retning af kodning under hentning. Dette vil sandsynligvis kaste lys over virkningerne af det hurtige og implicitte virkelige samspil mellem disse tilstande. Under disse omstændigheder tjener engagerende kodning stadig et adaptivt formål, men det er måske ikke "fordelagtigt" i realtid.

I betragtning af formbarheden af ​​minder udløst af overraskelse (Kim et al., 2014), bliver det vigtigt at overveje, hvad de mnemoniske konsekvenser af et skift i retning af kodning kan være. Skulle forventningsbrud udløse en kodningstilstand på bekostning af en hukommelsessøgning, kan det modulere behandlingen af ​​den uventede hændelse. Dette er i overensstemmelse med synspunktet om, at hippocampus kontinuerligt skifter mellem kodnings- og genfindingstilstande (Buzsáki, 2002; Hasselmo et al., 2002).

Dette system kan sammenlignes med et pendul, der svinger rytmisk mellem de to hukommelsestilstande, hvilket optimerer informationsbehandlingen. Skulle situationsmæssige faktorer forstyrre det igangværende sving mellem stater og favorisere hinanden frem for hinanden, kan det resultere i en ændring i hukommelseseffektiviteten. Tidligere forskning har vist, at en eksplicit strategi-cue fremmer en hippocampalt-afvejning mellem kodning og hentning af information (Richter et al., 2016).

Vi undersøgte, om forventningskrænkelse ved hentning spontant engagerer en kodningstilstand, og i givet fald, om denne reaktion er afhængig af den perceptuelle lighed mellem input. Vi overvejede også de vedvarende mnemoniske konsekvenser af sådanne iterative skift på nuværende og efterfølgende anerkendelsesbeslutninger.

Forventning blev manipuleret implicit og uafhængigt af kravene til genfindingsopgaven, hvilket gav os mulighed for at tage stilling til to vigtige spørgsmål. For det første, om forventningsbrud involverer en bottom-up-kodningsmekanisme, selv når den ikke er målrelevant. For det andet, hvad er tidsdynamikken af ​​de mnemoniske konsekvenser af forventningsstatus, for en begivenhed og efterfølgende lignende begivenheder? Vi ræsonnerede, at øget forventningsdrevet kodning kan modulere aktuelle genfindingsprocesser, men hjælpe med nøjagtigheden af ​​genkendelsen af ​​efterfølgende lignende hændelser.

Materialer og metoder

Forsøg 1

Deltagere

I alt 30 deltagere (fire mænd) mellem 18 og 22 år (gennemsnitlig=19, SD=1.04) gav informeret samtykke og deltog i eksperimentet. Stikprøvestørrelsen blev udvalgt baseret på tidligere undersøgelser, der brugte en lignende design- og analysetilgang (Kafkas og Montaldi, 2018b; Frank et al., 2020b). Deltagerne havde normalt eller korrigeret til normalt syn og ingen historie med neurologiske eller psykiatriske lidelser. Alle procedurer blev godkendt af University of Manchester Research Ethics Committee. Fire deltagere blev udelukket fra enhver yderligere analyse på grund af manglende kendskab til cue-outcome association (tre) eller anerkendelsespræstation under tilfældighed (én). Der rapporteres data fra 26 deltagere.

Materialer

I alt 78 billeder af naturlige (39) og menneskeskabte (39) objekter blev udvalgt fra Similar Objects-Lures Image Database (SOLID; Frank et al., 2020a). Disse billeder blev brugt som målobjekter, præsenteret under kodning. Ved at bruge ulighedsindekset fra SOLID blev tre folier med faldende niveauer af lighed (F1, mest ens; F2, mellemniveau; F3, laveste lighed) udvalgt for hvert målbillede.

Derudover blev ligheden parametrisk manipuleret ved at holde den gennemsnitlige afstand mellem niveauerne konstant [gennemsnitlig ulighed 2100 DI; se eksempler på fig. 1 og Frank et al. (2020a) for yderligere forklaring på DI-værdier]. Disse niveauer af lighed blev valgt baseret på vores tidligere resultater (Frank et al., 2020b), hvor vi observerede et kvadratisk mønster af forventningseffekter på input-lighed, når forventningen blev manipuleret ved atenkodning, om hukommelsesydelse. Derfor blev der brugt 78 objektsæt (et mål og tre folier; i alt 312 stimuli).

Eksperimentelt design

Eksperimentet blev kontrolleret ved hjælp af PsychoPy version 1.82 (Peirce, 2007) og bestod af fire dele (svarende til det tidligere anvendte design; Kafkas og Montaldi, 2018b). Først, ved indkodning, blev deltagerne præsenteret for målobjekterne to gange for at sikre tilstrækkelig eksponering. Under den første præsentation blev objektet vist på skærmen i 3 sekunder, og deltagerne blev bedt om at beslutte, om objektet var menneskeskabt eller naturligt; at trykke på venstre piletast for naturligt, og højre piletast for menneskeskabte.

I den anden præsentation blev deltagerne bedt om at være meget opmærksomme på billederne (vist i 5 s hver) og blev informeret om, at de senere ville blive bedt om at skelne mellem det præsenterede ("gamle") objekt og lignende ("nye") objekter; de behøvede ikke at give noget svar under den anden kodningspræsentation. Rækkefølgen af ​​billedpræsentationen blev randomiseret på tværs af deltagerne. Derefter involverede næste fase en 5-minuts forsinkelsesopgave, hvor deltagerne løste regneproblemer.

I den tredje fase blev en regelindlæringsopgave brugt til at tillade manipulation af forventninger senere ved hentning. Deltagerne blev bedt om at lære sammenhængen mellem et symbol (der fungerer som et signalement) og en genstands kategori, menneskeskabt eller naturlig. Fire symboler blev brugt i alt, to for hver kategori, og disse blev opvejet mellem deltagerne. Hvert stik blev præsenteret 14 gange.

Forsøg begyndte med et 500-ms fikseringspunkt, efterfulgt af cue, præsenteret i 1 s. I løbet af denne tid blev deltagerne bedt om at gætte følgende objekts kategori ved at bruge de samme taster som i indkodningsfasen.

Feedback og et nyt objekt (ikke testet) blev derefter præsenteret sammen i 2 s. Denne opgave etablerede deltagernes forventninger til cue-objekt-sekvenserne, og kritisk blev dette manipuleret ved hentning. For at sikre, at forventningerne blev stillet, blev kun data fra deltagere, der nåede kriteriet (over 50 % nøjagtighed i første halvdel og 75 % nøjagtighed i anden halvdel af opgaven), analyseret (for nøjagtighed og RT i regelindlæringsopgaven, se Udvidede data Fig. 1-1).

Den sidste fase var en gammel/ny genkendelsesopgave, hvor alle setevents (targets, F1, F2 og F3) blev præsenteret. Eksperimentatoren informerede deltagerne om, at de ville blive præsenteret for gamle (mål)objekter og lignende nye (folier). Hvert genfindingsforsøg begyndte med et fikseringspunkt (500 ms), efterfulgt af en cue (1 s) og et objekt (op til 5 s).

Deltagerne blev bedt om at fokusere på objektet og trykke på "gammelt", hvis de troede, det var det samme som det mål, de tidligere havde set. Deltagerne blev bedt om at trykke på "ny", hvis de bemærkede noget anderledes i objektet. Efter 12 øvelsesforsøg begyndte hovedopgaven. Nøglemanipulationen ved hentning var gyldigheden af ​​stikordet. En tredjedel af signalerne var vildledende, hvilket gjorde, at objektet blev genkendt uventet. Gyldige forsøg (f.eks. cue naturlig efterfulgt af et naturligt objekt) blev markeret som forventet.

Da en gammel/ny genkendelsesopgave blev brugt, var de fire gamle/nye beslutninger pr. objektsæt uafhængige af hinanden, hvilket kritisk betyder, at et "gammelt" svar kunne gives for flere sæt hændelser (dvs. for mål og en eller flere foils). Efter at have afsluttet eksperimentet blev deltagerne udredet i forhold til forventningsmanipulationen ved hentning. Kun to deltagere i eksperiment 1 og fem deltagere i eksperiment 2 rapporterede, at de bemærkede misforholdet mellem stikord og objekt under opgaven.

For more information:1950477648nn@gmail.com