Intraobjekt- og ekstraobjekthukommelsesbinding på tværs af tidlig udvikling, del 2

Hukommelsesinterferens og binding

Hukommelsesbindingsprocesser kan være relateret til interferenseffekter mellem lignende minder (Darby & Sloutsky, 2015; Hedden & Park, 2003; McClelland et al., 1995; Yim et al., 2013). Før vi overvejer denne hypotese, giver vi et overblik over interferenseffekter, og hvordan de kan variere på tværs af udvikling.

Hukommelsesbinding refererer til at forbinde de ting, der skal huskes, med eksisterende erfaringer, viden, følelser og anden information for bedre hukommelse og forståelse. Denne hukommelsesmetode kan hjælpe os med bedre at huske og forstå ny information og forbedre hukommelseseffektiviteten.

Når vi lærer ny viden, er det lettere at huske og forstå den, hvis vi kan koble den til eksisterende viden og erfaringer. For eksempel, når du lærer et nyt ord, kan du huske det hurtigere, hvis du kan forbinde det med en scene eller et billede. På samme måde, hvis du lærer en ny færdighed, vil du blive bedre til den, hvis du kan relatere den til lignende færdigheder og øve den igen og igen.

Hukommelsesbinding kan også hjælpe os til bedre at udnytte vores følelsesmæssige oplevelser til at huske og forstå information. For eksempel, når vi ser et behageligt maleri, kan vi huske det hurtigere. På samme måde, når vi har en form for følelsesmæssig oplevelse, såsom glæde, overraskelse, tristhed osv., kan det bedre hjælpe os med at huske relateret information.

For at opsummere kan hukommelsesbinding hjælpe os med bedre at huske og forstå ny information og forbedre hukommelseseffektiviteten. Derfor bør vi forsøge at forbinde ny information med eksisterende viden, erfaringer, følelser osv. i læring og dagligdag for bedre at bruge vores hukommelse. 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

En lang forskningshistorie tyder på, at minder ofte er sværere at hente på grund af interferens fra andre minder (se Anderson & Neely, 1996; Wixted, 2004; for anmeldelser). Proaktiv interferens opstår, når ny læring er vanskeligere som følge af hukommelsen for tidligere lært information, og retroaktiv interferens opstår, når det er vanskeligere at fastholde det lærte i fortiden på grund af efterfølgende læring.

Interferenseffekter studeres ofte med paradigmer, hvor deltagerne lærer at associere par af elementer (f.eks. ord eller billeder) i én fase, og derefter lærer at associere forskellige kombinationer af de samme elementer i en anden fase. Mindre robust indlæring af de nye kombinationer i anden fase afspejler proaktiv interferens, og reduceret hukommelsesnøjagtighed for de originale kombinationer af elementer efter anden fase afspejler tilbagevirkende interferens.

Selvom det meste arbejde med interferens er blevet udført med voksne, har udviklingsarbejde fundet bevis for, at ikke kun 4- for 7-årige børn er modtagelige for interferens (Benear et al., 2021), men de kan også være mere modtagelige end voksne for både proaktiv (Yim et al., 2013) og tilbagevirkende (Darby & Sloutsky, 2015) interferens. Forskellige mekanismer kunne modulere interferens og forklare dette mønster af udviklingsændringer.

Nogle undersøgelser har antydet, at interferens kan moduleres ved at hæmme konkurrenter ved hentning (Anderson, 2003; Anderson et al., 1994; Hulbert & Anderson, 2020). For eksempel kan proaktiv interferens løses ved midlertidigt at hæmme tidligere indlærte informationer, der konkurrerer om at hente den nyindlærte information. Hæmning af denne information vil formodentlig gøre det vanskeligere at hente, hvilket producerer tilbagevirkende interferens, indtil en yderligere proces frigiver hæmningen.

Børn kunne være mere modtagelige for tilbagevirkende interferens på grund af stærkere hæmning, selvom dette ville indebære, at børn skulle være mindre modtagelige for proaktiv interferens, hvilket ikke er blevet rapporteret i litteraturen (se Yim et al., 2013, for beviser for proaktiv interferens i børn). Relateret hertil kunne oprindeligt indlært information blive permanent aflært, hvilket ville lette ny indlæring af lignende information, men ville nødvendigvis forringe hukommelsen for den først lærte information. Aflæring er nogle gange blevet afvist i teorier om hukommelse (Slamecka, 1966), selvom nogle nyere beregninger har undersøgt muligheden for aflæringsprocesser i forbindelse med hukommelsesaldring (Darby & Sederberg, 2022).

En anden mulighed er, at interferens moduleres af hukommelsesbindingsprocesser. Specifikt kan kompleks binding hjælpe med at reducere interferenseffekter ved at mindske ligheden og dermed konkurrencen mellem minder. Denne idé kan illustreres ved genkendelseshukommelsesinterferensparadigmet fra Darby og Sloutsky (2015). I dette paradigme lærte deltagerne at forbinde kombinationer af objekter med tegneseriefigurer på tværs af tre faser. I fase 1 lærte deltagerne, at AB → X (dvs. objekter A og B var forbundet med karakter X), CD → X, EF → Y og GH → Y. I fase 2 lærte deltagerne, at AC → Y, BD → Y, IJ → X og KL → X.

To af de associative tripletter i hver fase var overlappende, idet de samme objekter (dvs. A, B, C og D) blev rekombineret og forbundet med forskellige karakterer på tværs af faser, hvorimod de andre tripletter var unikke ved, at objekterne var forskellige på tværs af faser. I fase 3 blev deltagerne igen præsenteret for det indledende sæt af overlappende trillinger lært i fase 1 og stod over for en konflikt: A, B, C og D var hver især blevet forbundet med både X og Y. Blot at binde individuelle objekter til en karakter i hver fase ville derfor forventes at producere interferens, da hvert element ville være bundet til begge karakterer. I modsætning hertil var specifikke par af objekter kun forbundet med et enkelt tegn på tværs af faser af opgaven, således at kompleks binding af de to objekter inden for hvert par sammen med karakteren kunne give mulighed for høj ydeevne uden interferens.

Med dette paradigme fandt Darby og Sloutsky (2015), at 5-årige udviste væsentligt mere tilbagevirkende interferens end voksne i fase 3, målt ved et større fald i nøjagtigheden for overlapning i forhold til unikke trillinger. Fordi børn oplevede større interferens, udledte forfatterne, at børn sandsynligvis dannede simple bindingsstrukturer, hvorimod voksne sandsynligvis dannede mere komplekse bindingsstrukturer. Dette arbejde karakteriserede dog ikke formelt dannelsen af ​​hukommelsesbindende strukturer eller udviklingsforskelle deri.

Det er vigtigt, at deltagere i Darby og Sloutsky (2015) paradigmet lærte at forudsige en karakter ud fra par af objekter, og hukommelsen for disse parringer var formodentlig i høj grad afhængig af ekstra objektbinding. Som diskuteret ovenfor kan intraobjektbinding dog typisk være mindre opmærksomhedskrævende og mere præcis (Asch et al., 1960; Ecker et al., 2007, 2013; van Geldorp et al., 2015; Walker & Cuthbert, 1998). tyder på, at funktioner inden for det samme objekt lettere kan bindes til hinanden og med andre elementer i en kompleks bindingsstruktur, hvilket potentielt reducerer interferenseffekter. Tidligere arbejde har vist, at retroaktiv interferens kan påvirke intraobjektbinding i arbejdshukommelsesparadigmer (Allen et al., 2006; Logie et al., 2009; Ueno et al., 2011), men vi er ikke klar over arbejde, der direkte har adresseret potentielle forskelle i interferens mellem intraobjekt og ekstraobjekt hukommelsesbinding.

Det nuværende Værk

I dette arbejde undersøger vi intraobjekt, ekstraobjekt og kompleks hukommelsesbinding med en variant af Darby og Sloutsky (2015) interferensparadigme. I denne variant er tegn ikke forbundet med par af objekter, men med par af former og farver. I eksperiment 1 præsenteres formerne og farverne i det samme objekt, hvilket kræver intraobjektbinding, hvorimod funktionerne i eksperiment 2 er rumligt adskilte, hvilket kræver ekstraobjektbinding. I begge eksperimenter er formerne, farverne og karaktererne rekombineret på tværs af forskellige faser, hvilket skaber potentiale for interferens.

Vi testede 5-årige, 8-årige og voksne i begge eksperimenter for at undersøge udviklingsforskelle i binding og interferens. Disse aldersgrupper blev valgt, fordi tidligere arbejde har fundet tegn på fald i interferenseffekter mellem 4- til 5-årige børn og voksne (Darby & Sloutsky, 2015; Yim et al., 2013), som samt fortsat udvikling af kompleksbinding efter 7 års alderen (Yim et al., 2013).

For formelt at opstille en hypotese om, hvordan information blev lært og hentet i denne opgave, udviklede vi en ny beregningsmodel. Modelparametrene estimerede tre former for binding: (a) simpel binding mellem form- og farvetræk, (b) simpel binding mellem hvert særskilt træk og en tegneseriefigur og (c) mere kompleks binding mellem en konjunktion af form- og farvetræk. og karakteren. Derudover indeholdt modellen en mekanisme, hvorved tidligere tillærte associationer kunne glemmes, hvis de kom i konflikt med den nuværende læring.

Vi antog, at ekstraobjektbinding af rumligt adskilte former og farver ville være svagere end intraobjektbinding af disse funktioner, og som et resultat ville hukommelsesinterferens være større, når ekstraobjektbinding er påkrævet. Derudover forventede vi at finde større udviklingsforskelle i ekstraobjekt sammenlignet med intraobjektbinding. Vi begynder med at undersøge udviklingen af ​​intraobjektbinding i eksperiment 1.

Eksperiment 1: Udviklingen af ​​Intraobjektbinding

Formålet med dette eksperiment var at vurdere udviklingen af ​​intraobjekthukommelsesbinding om interferenseffekter. Givet beviser fra tidligere arbejde på, at intraobjektbinding kan være mindre opmærksomhedskrævende og mere præcis sammenlignet med ekstraobjektbinding (Ecker et al., 2007, 2013; van Geldorp et al., 2015), forventede vi, at udviklingsmæssige forskelle i binding af intraobjektegenskaber ville være mindre. Vi forventede også, at genkombination af former og farver i forskellige faser af eksperimentet ville give relativt små interferenseffekter.

Metode

Deltagere – 48 5-årige (mag.=5.08 år, SDage=.19, sprog=4.74 – 5.51; 23 kvinder, 25 mænd) , 35 otte-årige (mag.=8.50 år, SDage=.28, sprog=8.01–8.99; 18 kvinder, 17 mænd) og 30 voksne (15 kvinder, 15 mænd) deltog i dette eksperiment. De omtrentlige stikprøvestørrelser blev valgt til at være sammenlignelige med dem i en tidligere undersøgelse, der viser udviklingsforskelle i interferenseffekter ved brug af et lignende paradigme (Darby & Sloutsky, 2015). Se afsnittet Resultater og diskussion nedenfor for en effektanalyse.

Børn blev testet i lokale førskoler og folkeskoler, der primært ligger i middelklassekvarterer i Columbus, Ohio. De blev rekrutteret baseret på returnerede tilladelsessedler og modtog klistermærker for at deltage. Voksne blev rekrutteret fra indledende psykologiklasser og modtog delvis kursuskredit. Dette projekt blev godkendt af Ohio State University Institutional Review Board Protocol # 2004B042, "Omfattende protokol for forskning i kognitiv udvikling."

Stimuli – Deltagerne blev præsenteret for genstande, der varierede efter form og farve. Der var otte former (f.eks. firkant, cirkel, trekant) og otte farver (f.eks. rød, grøn, blå), som blev kombineret på forskellige måder til objekter gennem hele eksperimentet. Kombinationerne af former og farver blev randomiseret for hver deltager. Foruden genstande blev deltagerne præsenteret for to tegneseriefigurer (Winnie the Pooh og Mickey Mouse), som var forbundet med objekterne som beskrevet nedenfor.

Fremgangsmåde – Eksperimentet blev præsenteret med OpenSesame-software (Mathôt et al., 2012) på computerskærme med en opløsning på 1920 × 1080. Børn blev testet individuelt i et stille rum i deres førskole eller folkeskole og lavede svar på en berøringsskærm. Voksne blev testet i grupper på op til fire deltagere i laboratoriet med standardskærme og lavede svar på et tastatur.

Deltagerne gennemførte først en læringsfase for et sæt uforudsete begivenheder (dvs. sæt A), hvor de med feedback lærte at associere fire objekter med en af ​​to tegneseriefigurer på tværs af flere forsøg (hver genstand var altid forbundet med en enkelt karakter) . Derefter gennemførte deltagerne en læringstestfase for sæt A uden feedback. Efter denne fase blev der givet et minuts pause, hvor børn fik et klistermærke, og voksne blev bedt om at sidde stille. Disse lærings- og læringstestfaseprocedurer blev derefter gentaget for sæt B, som omfattede fire nye kontingenter, herunder to overlappende kontingenter, hvor former og farver, der tidligere er set i sæt A, blev rekombineret for at lave nye objekter, der var forbundet med en anden karakter, som samt to unikke begivenheder, der involverer objekter med nye former og farver (se figur 1C).

Læring og test af sæt B-associationer kan vurderes for at måle proaktiv interferens, hvilket vi udleder fra reduceret nøjagtighed i sæt B sammenlignet med sæt A, især for overlappende hændelser. Efter disse faser blev der givet en anden pause. Sæt A blev derefter genbesøgt med en anden læringstest for at måle retroaktiv interferens, eller reduceret hukommelse for overlappende sæt A-beredskaber. Til sidst blev der administreret en bindende testfase, som yderligere testede hukommelsen for de indlærte kontingenter i både sæt A og B på en interleaved måde. Se figur 1A for en illustration af rækkefølgen af ​​opgavefaser. Detaljer om proceduren for hver fasetype er angivet nedenfor.

Læringsfaser.: Før den første læringsfase blev deltagerne instrueret i, at de ville blive vist forskellige genstande sammen med deres venner Plys og Mickey Mouse, at hver genstand tilhørte en af ​​disse venner, og at deres opgave var at finde ud af, om hver genstand tilhørte "Pooh Bear" eller Mickey. Derfor, mens deltagerne blev informeret om, at de skulle lære objekt-karakter associationer, fik de ikke instruktioner om, hvilke specifikke slags associationer de skulle danne. For eksempel blev deltagerne ikke informeret om, at de skulle forsøge at huske de specifikke form-farvekombinationer i objekter, og de fik ikke at vide, at nogle af formerne og farverne ville blive genkombineret senere i opgaven.

Ved hver afprøvning af de to læringsfaser blev en enkelt genstand vist til deltageren, centreret nær bunden af ​​skærmen, sammen med to tegneseriefigurer (Winnie the Pooh og Mickey Mouse), som var placeret i de to øverste hjørner af skærmen. skærm (se figur 1B). Placeringen (venstre eller højre) af karaktererne blev randomiseret for hver deltager, men forblev konsistent gennem hele eksperimentet.

Opgaven for hvert læringsforsøg var at afgøre, om det præsenterede objekt tilhørte "Pooh Bear" eller Mickey. Børnedeltagere lavede svar ved at trykke på en af ​​de to tegn på berøringsskærmen; voksne svarede ved at trykke på venstre eller højre piletast. Efter hvert svar blev givet, blev der givet feedback på følgende måder: (a) det korrekte tegn dukkede op over objektet, uanset svarets nøjagtighed, (b) der dukkede tekst op med eksplicit feedback (f.eks. "Fantastisk, det objekt tilhører Mickey! "), som blev læst højt for børn, men ikke voksne, (c) et smilende eller rynkende ansigt blev vist for henholdsvis korrekte og forkerte svar, og (d) en auditiv tone blev præsenteret (en høj tone for korrekte svar eller en lav tone) tone for forkerte svar). Hver læringsfase omfattede fire blokke af otte forsøg, for i alt 32 forsøg; hvert objekt blev præsenteret to gange pr. blok, i alt otte præsentationer på tværs af fasen.

Læringstestfaser.: Indlæringstestproceduren var identisk med den for indlæringsfaserne bortset fra følgende ændringer. For det første blev der ikke givet feedback på noget forsøg; i stedet forblev karaktererne på skærmen, men der var ingen genstand til stede i et mellemforsøgsinterval på 200 ms. Derudover blev der kun præsenteret to blokke af otte forsøg i hver læringstestfase. Som i læringsfaserne blev kun ét sæt objekter testet i hver læringstestfase.

Bindingstestfase.: Formålet med Bindingstestfasen var yderligere at undersøge de hukommelsesbindingsstrukturer, som blev lært i eksperimentet. I hvert forsøg blev deltagerne vist en karakter (enten Peter Plys eller Mickey Mouse) i midten af ​​skærmen og fem objekter placeret langs en usynlig vandret linje nær bunden af ​​skærmen (se figur 1B). Deltagerne fik at vide, at et af de præsenterede objekter havde tilhørt den givne karakter tidligere i opgaven, og at deres opgave var at identificere netop det objekt. Børn reagerede ved at røre ved det valgte objekt på skærmen; voksne svarede ved at trykke på en tilsvarende taltast på tastaturet.

Det er vigtigt, at én funktion (dvs. formen eller farven) blev givet til deltagerne som en cue, at hvert svarvalg havde samme egenskabsværdi (f.eks. var alle svarvalg blå). Det andet træk var forskelligt blandt valgene, hvilket krævede hukommelse for at kunne forbindes med det givne træk og karakter; vi omtaler dette som den testede funktion. Hvert objekt fra begge sæt blev testet to gange pr. blok; form var det testede træk på et af disse forsøg, og farve var det testede træk på det andet. Rækkefølgen af ​​forsøg inden for hver blok blev randomiseret for hver deltager. I alt 32 forsøg blev præsenteret i fasen.

Ved hvert forsøg var et af objektvalgene korrekt (dvs. havde været forbundet med den givne karakter tidligere i opgaven), og de resterende fire var forkerte. Tre af de forkerte folier havde altid værdier af den testede funktion, der havde været en del af (a) et overlappende objekt (som var blevet præsenteret under opgaven, men var forbundet med det andet tegn), (b) et unikt objekt fra sæt A, eller (c) et unikt objekt fra sæt B. For hver af disse kategorier blev den særlige funktionsværdi valgt tilfældigt blandt de tilgængelige muligheder for hvert forsøg. Den fjerde folie havde altid en ny funktion, tilfældigt udvalgt i hvert forsøg fra to former eller to farver, der ikke blev vist under indlæringsfaserne. Den rumlige placering af de fem svarmuligheder (benævnt Korrekt, Overlappende, Unik A, Unik B og Ny) blev randomiseret for hvert forsøg. Se figur 1D for eksempler på svarvalgsarrays.

Vi designede Binding-testen, så deltagerne kunne gøre brug af forskellige bindingsstrukturer til at indsnævre deres svarmuligheder. For eksempel ræsonnerede vi, at hvis deltagerne havde bundet karakteren til værdier af et enkelt element (dvs. former eller farver), kunne de udelukke svarmuligheder med en testet funktion, der ikke var blevet forbundet med karakteren (f.eks. krydset og diamanten) figurer øverst i figur 1D). Tilsvarende ville intraobjektbinding af formen og farven gøre det muligt for deltageren at udelukke objekter med form-farvekombinationer, som ikke var blevet set i indlæringsfaserne (f.eks. det blå kryds, den blå firkant og den blå diamant i figur 1D).

Især ville form-farve-binding tillade perfekt nøjagtighed for unikke objekter, men ikke for overlappende objekter, da den overlappende objektfolie var blevet set tidligere (f.eks. den blå stjerne i figur 1D), men var forbundet med den anden karakter. Kompleks binding af formen og farven i objektet såvel som karakteren kunne dog bruges til korrekt at identificere det korrekte svarvalg i alle forsøg. For kvantitativt at estimere, i hvilket omfang disse bindingsstrukturer blev dannet af hver deltager, konstruerede vi en beregningsmodel, som er opsummeret i sektionen Resultater og præsenteret i detaljer i de online supplerende materialer.

Analyser – Vi udførte alle analyser med hierarkiske Bayesianske metoder, inklusive konventionelle regressionsmodeller og vores nye beregningsmodel. Hierarkiske Bayesianske tilgange tillader estimering af modelparametre for hver aldersgruppe, mens der tages korrekt højde for variabiliteten mellem deltagerne. Derudover giver disse metoder mulighed for estimering af posteriore fordelinger af parameterværdier, som i sagens natur giver information om usikkerhed i parameterestimater, således at brede fordelinger indikerer større usikkerhed i estimaterne.

Udover at undersøge posteriore fordelinger af parameterværdier for hver aldersgruppe, er det muligt at sammenligne disse fordelinger mellem aldersgrupper. For at gøre det anvendte vi en teknik til at beregne overlapningen mellem to distributioner baseret på kernedensitetsestimater (Pastore & Calcagnì, 2019). Kort fortalt beregner overlapningsmetrikken, η, arealet, der deles af to fordelinger, sammenlignet med det samlede areal. For to fuldstændigt ikke-overlappende distributioner, η=0, hvorimod for to identiske distributioner, η=1. Dette er et kontinuerligt mål mellem 0 og 1, men for at lette udstillingen overvejer vi η<.05 values to be very strong evidence of a difference between groups (Darby & Sederberg, 2022).

Gennemsigtighed og åbenhed – Vi har rapporteret ovenfor vores stikprøvestørrelser, og hvordan de blev bestemt, samt dataekskluderingsproceduren. Vi rapporterede også alle eksperimentelle manipulationer og foranstaltninger. Alle analyser blev udført i Python (Van Rossum & Drake, 2011), og alle modeller blev implementeret med Python-biblioteket RunDEMC (https://github.com/compmem/RunDEMC). Undersøgelsens design og analyser var ikke præregistreret. Dataene og modelkoden forbundet med denne undersøgelse er offentligt tilgængelige på https://osf.io/x9m83/.

For more information:1950477648nn@gmail.com