Del 3: Miljødeformationer skifter dynamisk menneskelig rumlig hukommelse
Mar 22, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
4|METODER
4.1|Deltagere
49 deltagere gav skriftligt samtykke og blev betalt for at deltage i eksperiment 1, 53 for eksperiment 2 og 48 for eksperiment 3. En deltager fra eksperiment 1 og fire deltagere fra eksperiment 2 blev udelukket for at præstere dårligere end tilfældighederne ved udgangen af sidste kendte blok. En yderligere deltager blev udelukket fra eksperiment 2 som en outlier (forskydningsscore > 3 over gennemsnittet, i den forudsagte retning), hvilket efterlod et endeligt antal på 48 deltagere i eksperiment 1 (31 kvinder, gennemsnitsalder 23,5, aldersgruppe 18-44) , 48 i eksperiment 2 (30 kvinder, gennemsnitsalder 22,4, aldersgruppe 18-33) og 48 i eksperiment 3 (38 kvinder, gennemsnitsalder 22,9, aldersgruppe 18-44), med 24 deltagere i hver forsøgstilstand. Prøvestørrelsen blev valgt før udførelse af alle eksperimenter til at være det dobbelte af antallet af deltagere i tidligere eksperimenter, der studerede lignende effekter (Chen et al., 2015). Alle deltagere gav informeret samtykke i overensstemmelse med Institutional Review Board ved University of Pennsylvania.
Cistanche kan forbedre hukommelsen
4.2|Eksperimentelle protokoller
4.2.1|Eksperiment 1: Virtuelt skrivebordsmiljø med fuld visuel information tilgængelig – Vi brugte Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) til at konstruere virtual reality-miljøer, der blev gengivet og vist fra den første- personperspektiv ved hjælp af den kommercielle spilsoftware Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). Miljøet blev vist på en 27-in. LG-skærm (opløsning: 1920 × 1080) og deltagerne sad cirka 50 cm fra skærmen. Deltagerne lærte placeringen af målobjekter inde i et virtuelt miljø ved hjælp af indlæringsproceduren beskrevet i hovedteksten og illustreret i figur 2. Deltagerne bevægede sig gennem miljøet ved at bruge deres højre hånd til at betjene piletasterne for at bevæge sig frem eller tilbage og dreje til venstre eller ret. Under udskiftningsfasen navigerede deltagerne til deres huskede objektplacering og trykkede på "r"-tasten med venstre hånd for at registrere deres svar. Virtuel kurs og placering blev registreret hver 100 ms.
Det velkendte miljø var en firkantet virtuel arena uden loft. Hver grænsevæg var 116 virtuelle enheder (vu) i længden × 5,6 vu i højden i forhold til en simuleret øjenhøjde på 4 vu. Én virtuel enhed svarer til 0.3048 virkelige meter (1 fod). De fire målobjekter var en radiator, en lampe, en olietromle og en kage. Ved starten af hver blok indsamlede deltagerne hvert målobjekt i pseudo-tilfældig rækkefølge to gange uden nogen indskudte erstatningsforsøg. De udførte derefter 16 erstatningsforsøg (4 for hvert objekt, i pseudo-tilfældig rækkefølge), som hver blev umiddelbart efterfulgt af en indsamlingsforsøg for det samme objekt for at give feedback. Instruktionerne for hvert forsøg (enten "Indsaml" eller "Erstat", efterfulgt af navnet på målobjektet) blev vist i midten af skærmen under hele forsøget. Under hver "indsaml"-forsøg var kun den genstand, der skulle indsamles, til stede i rummet. Under "erstat"-forsøg var der ingen genstande til stede. Den samme tekstur blev påført alle vægge. Distale signaler, i form af solen, himlen og en bjergkæde, omgav arenaen (figur S1). Disse distale signaler blev gengivet i det uendelige og gav således orienteringsinformation, men ingen stikord til placering.
Deltagerne gennemførte to blokke, en velkendt blok efterfulgt af en deformationsblok. Kun udskiftningsforsøg var forskellige mellem blokkene. Det miljø, der blev brugt til at erstatte forsøg i deformationsblokken, blev enten strakt 50 procent sammen med en dimension i forhold til det velkendte kvadratiske miljø (bredde 174 vu × længde 116 vu) eller komprimeret 50 procent (bredde 58 vu × længde 116 vu). For at skabe disse deforme miljøer blev gulv-, væg- og loftteksturerne ikke omskaleret, men blev i stedet afkortet (under kompressioner) eller fortsatte med at flisebelægge det nye rum (under strækninger). Ti deltagere bemærkede en forskel mellem det originale og det deforme miljø.
forbedre hukommelsencistanche produkter
4.2.2|Eksperiment 2: Desktop virtuelt miljø med visuel information
tilsløret under udskiftning af forsøg - Designet og procedurerne svarede til det i eksperiment 1, undtagen som beskrevet nedenfor.
Det velkendte miljø var et firkantet virtuelt rum. Hver væg var struktureret med et unikt tapet for at give orienteringspunkter. Gulvet var også gentagne gange struktureret for at give information om optisk flow, men gulvets tekstur gav ingen fingerpeg om en placering inde i miljøet. Hver grænsevæg var 116 virtuelle enheder (vu) i længden og 19 vu i højden i forhold til en simuleret øjenhøjde på 4 vu. Miljøet var fuldstændig omsluttet af vægge og loft (figur S1).
Deltagerne gennemførte tre blokke. I den første blok var miljøet firkantet, og visuelle signaler var altid synlige. I den anden blok var miljøet også en firkant, og visuelle signaler under udskiftning af forsøg (men ikke indsamle forsøg) blev maskeret af en tæt tåge, når deltageren rejste mindst 3,1 vu væk fra deres startsted. Tågen er fuldt mættet ved 12,5 Vu, hvilket lukker alle visuelle signaler ud over denne radius. Alle objekter var placeret mindst 30 vu fra alle grænser. I den tredje blok (deformationsblok) blev visuelle signaler også maskeret af tæt tåge ved bevægelse fra den oprindelige position, og det velkendte rum blev erstattet af et rektangulært rum, som enten var strakt 50 procent fra det oprindelige kvadrat langs en akse (bredde 174 Vu) × længde 116 VU) eller komprimeret 50 procent (bredde 58 vu × længde 116 vu). For at skabe disse deforme miljøer blev gulv-, væg- og loftteksturerne ikke omskaleret, men blev i stedet afkortet (til kompressioner) eller fortsatte med at flisebelægge det nye rum (til strækninger). Elleve deltagere bemærkede en forskel mellem det originale og det deformerede miljø.
4.2.3|Eksperiment 3: Fordybende virtuelt miljø med fuld visuel og vestibulær information tilgængelig – Designet og procedurerne for eksperiment 3 svarede til dem i eksperiment 1, undtagen som beskrevet her. Vi brugte Unity spilmotor version 5.6 (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) til at konstruere og gengive fordybende virtual reality-rum via den stereoskopiske HTC Vive hovedmonterede skærm og positionssporing (opløsning på 1.080 × 1.200) per øje; https://www.vive.com/, HTC med teknologi fra Valve Corporation, New Taipei City, Taiwan). Svar under udskiftningsfasen blev indsamlet ved at deltagere trykkede på "trigger"-tasten på en trådløs HTC Vive-controller med deres dominerende hånd. Deltagerne kunne frit bevæge hovedet og gå rundt i miljøet. Deres kurs og placering blev registreret hver 100 ms. Ingen deltagere klagede over køresyge under eller efter forsøget.
Det velkendte miljø var et firkantet virtuelt rum, der målte 2,4 m i længden × 2,4 m i bredden × 2,5 m i højden. Positionerne af 2 (nord-syd) virtuelle vægge matchede 2 af de fysiske sporingsrumsvægge, de resterende 2 (øst-vest) umatchede virtuelle vægge blev forskudt under deformationer. Alle vægge var tekstureret en koksgrå. Gulvet og loftet var struktureret i en lysere grå. En lysegrå gulv-til-loft 0,1 m bred × 0,1 m lang søjle var placeret i hvert hjørne for at afholde deltagerne fra at kontakte sporingsudstyret (figur S1).
Deltagerne gennemførte to blokke, en velkendt blok efterfulgt af en deformationsblok. Kun udskiftningsforsøg var forskellige mellem blokkene. Det miljø, der blev brugt under udskiftning af forsøg med deformationsblokken, blev enten strakt langs en dimension (øst-vest) ved at forskyde en eller begge umatchede vægge og deres nabosøjler (bredde 2,8 m × længde 2,4 m) eller komprimeret langs denne dimension (bredde 2. 0 m × længde 2,4 m). Mellem blokkene blev displayet gjort ensfarvet sort i 5 s med instruktionerne "vent til næste forsøg" vist nederst i midten af synsfeltet.
Fordi deltagerne ikke længere kunne teleporteres mellem forsøgene, blev de instrueret i at bevæge sig før hvert forsøg til ansigt og næsten røre midten af en af de fire vægge som angivet af en svævende sort pil. For at sikre, at deltageren ikke så nogen vægge bevæge sig under deformationsforsøg, var den forskudte væg afhængig af startpositionen for det pågældende forsøg. Hvis forsøget startede fra østvæggen, så blev vestvæggen forskudt med {{0}},4 m. Hvis forsøget startede fra vestvæggen, så blev østvæggen forskudt med 0,4 m. Hvis forsøget startede fra enten nord- eller sydvæggen, blev både øst- og vestvæggen forskudt med 0,2 m hver. Fra alle startpositioner var den øjeblikkelige forskydning af vægge ikke synlig. Ingen deltager bemærkede manipulationen.
Det komplette sæt af målobjekter var en rød kugle, en blå terning, en grøn cylinder og en lilla kapsel. Objektplaceringer var alle inden for 0,4 m fra midten af det velkendte miljø. Alle objekter blev præsenteret på den samme grå 1,5 m høje piedestal for at hæve dem til omtrent øjenhøjde (figur S1). Målobjekterne for hvert forsøg blev udvalgt i pseudo-tilfældig rækkefølge. Instruktionerne (enten "Indsaml" eller "Erstat" efterfulgt af målobjektets navn i tekst, der matcher farven på målobjektet, eller "Gå til pil" for at begynde den næste prøveversion) blev vist nederst i midten af visualiseringen felt for hele alle forsøg.
cistanche fordel: forbedre hukommelsen
4.3|Analyse
Alle registrerede data blev importeret til MATLAB (MathWorks) og analyseret ved hjælp af specialskrevne scripts.
4.3.1|Objekterstatningsplaceringsanalyse – Som beskrevet i hovedteksten og figuren
3, for at teste om de erstattede placeringer af objekter afhang af startgrænsen, justerede vi først alle fire objekter ved at trække deres median erstattede placeringer fra. Dernæst beregnede vi for hver akse (nord-syd og øst-vest) forskydningen langs denne akse mellem de mediane erstatningssteder, når man starter fra en grænse (nord eller øst) minus den modstående grænse (syd eller vest). Til sidst beregnede vi forskellen i skift målt langs de deformerede og udeformerede dimensioner som det endelige mål af interesse. Medianer blev valgt som mål for central tendens til at afbøde effekten af afvigere på udskiftede steder.
4.3.2|Statistik - Alle statistiske test var to-halede (medmindre andet er angivet)
ikke-parametriske test med den særlige test noteret, der ledsager hvert resultat. I betragtning af den typiske langhalede fordeling af skiftdataene blev ikke-parametriske test valgt, da disse test ikke antager en bestemt form af de testede fordelinger. W-statistik blev rapporteret for alle Wilcoxon signed-rank og rank-sum tests. Alle box-and-whisker-plot angiver minimum til maksimum (whisker), det første til tredje kvartilområde (boks) og medianen (linjen) af fordelingen.
cistanche fordel: forbedre hukommelsen
Supplerende materiale
Se webversionen på PubMed Central for supplerende materiale.
ANKENDELSER
Vi anerkender taknemmelig støtte fra NSF-bevilling PHY-1734030 (VB), NIH-bevilling EY022350 og EY027047 (RAE) og NSF IGERT-bevilling 0966142 (ATK). VB blev også delvist støttet af Honda Research Institute Curious-Minded Machines-programmet og Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado; NSF-bevilling PHY-1607611) i denne periode.
Finansieringsoplysninger
Honda Research Institute Nysgerrig-minded Machines; National Institutes of Health, Grant/Award Numbers:EY022350, EY027047; National Science Foundation, bevillings-/prisnumre: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030
ERKLÆRING AF DATA TILGÆNGELIGHED
Data og tilpassede MATLAB-scripts, der implementerer alle analyser, er offentligt tilgængelige på https://github.com/akeinath/HumanHukommelse_Miljødeformationer.
cistanche fordel
REFERENCER
Barry C, Hayman R, Burgess N, & Jeffery KJ (2007). Erfaringsafhængig omskalering af entorhinale gitre. Nature Neuroscience, 10, 682-684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]
Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C og Doeller CF (2020). Deformering af metrikken for kognitive kort forvrænger hukommelsen. Nature Human Behaviour, 4, 177-188. 10,1038/s41562-019-0767-3
Burak Y og Fiete IR (2009). Nøjagtig stiintegration i kontinuerte tiltrækningsnetværksmodeller af gitterceller. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]
Bush D, Barry C, Manson D og Burgess N (2015). Brug af gitterceller til navigation. Neuron, 87, 507-520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]
Bush D og Burgess N (2014). En hybrid oscillerende interferens/kontinuerlig tiltrækningsnetværksmodel af gridcellefyring. Journal of Neuroscience, 34, 5065-5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed: 24695724]
Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F, & Burgess N (2019). Forskellige påvirkninger af miljø og selvbevægelse på sted og gittercellefyring. Nature Communications, 10, 630. 10.1038/s41467-019-08550-1
Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR, & McNamara TP (2015). Bias i menneskelig vej integration er
forudsagt af egenskaber af gitterceller. Current Biology, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed: 26073138]
Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J, & Rieser JJ (2007). Bayesiansk integration af rumlig information. Psychological Bulletin, 133, 625-637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]
Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G, & Wiles J (2012). Vedligeholdelse af et kognitivt kort i mørke: Behovet for at fusionere grænseviden med vejintegration. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2011). Repræsentation af ikke-spatial og rumlig information i den laterale entorhinale cortex. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2013). Indflydelse af lokale objekter på hippocampale repræsentationer: skelsættende vektorer og hukommelse. Hippocampus, 23, 253-267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]
Doeller CF, Barry C, & Burgess N (2010). Beviser for gitterceller i et menneskeligt hukommelsesnetværk. Nature, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed: 20090680]
Doeller CF og Burgess N (2008). Distinkt fejlretning og tilfældig indlæring af placering i forhold til vartegn og grænser. Proceedings of the National Academy of Sciences ofThe United States of America, 105, 5909-5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]
Doeller CF, King JA, & Burgess N (2008). Parallelle striatale og hippocampale systemer til vartegn og grænser i rumlig hukommelse. Proceedings of the National Academy of Sciences ofThe United States of America, 105, 5915-5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]
Dordek Y, Soudry D, Meir R, & Derdikman D (2016). Udtrækning af gittercellekarakteristika fra stedcelleinput ved hjælp af ikke-negativ hovedkomponentanalyse. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]
Ekstrom AD, Harootonian SK, & Huffman DJ (2020). Gitterkodning, rumlig repræsentation og navigation: Skal vi antage en isomorfi? Hippocampus, 30, 422-432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]
Epstein RA, Patai EZ, Julian JB, & Spires HJ (2017). Det kognitive kort hos mennesker: Spatial navigation og videre. Nature Neuroscience, 20, 1504-1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]
Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T, & Siegrist C (2000). En kort oversigt over kendte vartegn omorienterer stiintegration hos hamstere. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]
Etienne AS, & Jeffery KJ (2004). Stiintegration hos pattedyr. Hippocampus, 14, 180-192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]
Fiete IR, Burak Y, & Brookings T (2008). Hvad gitterceller formidler om rotteplacering. Journal of Neuroscience, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed: 18596161]
Gallistel CR (1990). Organisationen af læring. Cambridge, MA: Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB, & Moser EI (2005). Mikrostruktur af et rumligt kort i den entorhinale cortex. Nature, 436, 801-806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S, & Giocomo LM (2015). Miljøgrænser som fejlrettelse
mekanisme for gitterceller. Neuron, 86, 827-839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I, & Burgess N (2004). Geometriske determinanter af menneskelig rumlig hukommelse.
Kognition, 94, 39-75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]