Pozornost ritmički uzorkuje objekte s više značajki u radnoj memoriji, 1. dio

Pažnja nam omogućuje da selektivno poboljšamo obradu određenih lokacija ili značajki u našem vanjskom okruženju dok filtriramo nevažne informacije. Trenutačno se pretpostavlja da se to postiže jačanjem relevantnih senzornih signala koji ometaju natjecanje između neuralnih reprezentacija.

Vanjsko okruženje je neizbježan dio naših života i može imati veliki utjecaj na naše fizičko i psihičko stanje. Na primjer, različita klima, prehrana, radni ritam i sl. utjecat će na naše fizičko zdravlje, no za naš mozak vanjska okolina također je vrlo važan faktor. Istraživanja posljednjih godina pokazala su da postoji jaka veza između vanjskog okruženja i pamćenja.

Prije svega, dobro okruženje može pružiti izvrsnu atmosferu za učenje i rad, što je vrlo korisno za naš mozak. Naši mozgovi su dobri u pamćenju i učenju. Međutim, ako se nalazimo u stresnom, tjeskobnom ili kaotičnom okruženju, mozak će biti ozbiljno poremećen, što će utjecati na naše pamćenje i sposobnosti razmišljanja. Stoga je važno održavati ugodan i uredan okoliš.

Drugo, vježbanje i dobar san također su aspekti utjecaja vanjskog okruženja na pamćenje. Zdravlje tijela i zdravlje mozga usko su povezani. Istraživanja pokazuju da su vježbanje i dobar san najbolji načini za poboljšanje rada mozga i pamćenja. Vježbanje može uzrokovati da naš mozak luči više kemikalija kao što su serotonin i dopamin, što može poboljšati naše raspoloženje i sposobnost razmišljanja, čime se poboljšava naše pamćenje i sposobnost razmišljanja. A dobar san može dati našem mozgu dovoljno odmora i osigurati dovoljno vremena i prostora za dugoročno pamćenje. Stoga trebamo cijeniti vrijeme za tjelovježbu i spavanje kako bi naš mozak bio u potpunosti očuvan.

Konačno, druženje te tjelesne i mentalne aktivnosti također su dobre za naš mozak. Naš mozak zahtijeva stalno učenje i razmišljanje kako bi održao svoju funkcionalnost i vitalnost. Društvena interakcija poboljšava našu sposobnost komunikacije i razmišljanja, potičući time naše pamćenje i kreativnost. Tjelesne i mentalne aktivnosti, poput čitanja, putovanja, fotografiranja itd. također su rijetki načini vježbanja pamćenja.

Ukratko, postoji bliska veza između vanjskog okruženja i pamćenja. Trebali bismo koristiti pozitivne stavove i postupke kako bismo stvorili dobro životno okruženje i pružili svom mozgu više dobrih stimulacija za poboljšanje pamćenja i sposobnosti učenja. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje. Cistanche deserticola može poboljšati pamćenje, jer Cistanche deserticola također može regulirati ravnotežu neurotransmitera, poput povećanja razine acetilkolina i faktora rasta. Ove tvari su vrlo važne za pamćenje i učenje. Osim toga, meso također može poboljšati fluidnost krvi i pospješiti transport kisika, što može osigurati da mozak dobije dovoljno hranjivih tvari i energije, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.

Kliknite na načine za poboljšanje rada mozga

Nedavne neurofiziološke i bihevioralne studije otkrile su da je pažnja temeljno ritmički proces, usko povezan s neuralnim oscilacijama u frontoparijetalnim mrežama. Umjesto kontinuiranog isticanja jednog objekta ili mjesta, pažnja se ritmički izmjenjuje između više relevantnih prikaza na frekvenciji od 3-8 Hz.

Međutim, pozornost se ne može usmjeriti samo na vanjski svijet, već i na reprezentacije interne vizualne radne memorije (VWM), npr.

prilikom odabira jednog od nekoliko predložaka pretraživanja za pronalaženje odgovarajućih objekata u vanjskom svijetu. Dvije nedavne studije pokazuju da se objekti s jednom značajkom u VWM-u prate na sličan ritmički način kao i percipirani objekti. Ovdje dodajemo literaturu pokazujući da neprostorni retro-znakovi pokreću usporedivo theta-ritmičko uzorkovanje objekata s više značajki u VWM-u.

Naša otkrića pridodaju konvergentnoj skupini dokaza da vanjskim i unutarnjim vizualnim reprezentacijama pristupaju slični mehanizmi ritmičke pozornosti i predstavljaju potencijalno rješenje za problem vezivanja u radnoj memoriji.

Dok se naše subjektivno vizualno iskustvo može činiti kao kontinuirani tok dolaznih informacija, gomilanje dokaza sugerira da percepcija, kao i pažnja, prolaze kroz ritmičke fluktuacije. Ritmovi ponašanja najčešće se nalaze na frekvencijama od 3 do 6 Hz i 8 do 12 Hz i povezani su s odgovarajućim neuralnim oscilacijama u theta (3 do 8 Hz) i alfa (8 do 12 Hz) pojasevima1.

Kada pratimo dva objekta u našem vidnom polju, vremena reakcije na nepredvidive mete moduliraju se kao funkcija vremena na theta frekvenciji2–5, potencijalno kao rezultat neuralnog natjecanja6,7.

Ove periodične modulacije izvedbe promatraju se za svaku lokaciju pojedinačno, ali se često nađe da osciliraju u protufazi, u skladu s ritmičkim reflektorom pozornosti koji uzorkuje više objekata naizmjenično i uzastopno8,9. Ne samo da se čini da je ovo ritmičko uzorkovanje slučaj za lokacije objekata, već i za neprostorne značajke kao što su boja ili orijentacija (tj. pažnja temeljena na značajkama10,11).

Pretpostavlja se da pažnja usmjerena na objekte ili značajke u vanjskom svijetu olakšava obradu barem djelomično putem pojačanja senzornih signala12-18. Sličan mehanizam mogao bi biti u pozadini dobrobiti u ponašanju uočenih pri usmjeravanju pažnje prema internim (memoriranim) reprezentacijama u vizualnoj radnoj memoriji (VWM). Pokazalo se da prediktivni znakovi usmjereni prema jednoj ili više stavki u radnoj memoriji povećavaju performanse prisjećanja, čak i ako su znakovi prikazani nekoliko sekundi nakon kodiranja, što se obično opisuje kao efekt retro znaka (za pregled pogledajte Souza i Oberauer19).

Sve veći broj studija otkriva snažno preklapanje u neurofiziološkim korelatima pažnje prema vanjskim (trenutačno percipiranim) podražajima i unutarnjim procesima radnog pamćenja. Ovo snažno preklapanje dodatno podupiru nalazi koji snažno impliciraju rani senzorni korteks u održavanju reprezentacija radnog pamćenja, što se često naziva hipotezom senzornog regrutiranja 21-27.

Na primjer, pokazalo se da pažljivi odabir stavki u radnoj memoriji utječe na aktivnost u osjetilnim područjima koja obrađuju te podražaje28,29 i modulira dekodibilnost značajki stavki najjače u ranim vidnim korteksima30.

Ukratko, i vanjski vizualni podražaji i unutarnje VWM reprezentacije kodirane su barem djelomično preklapajućim neuralnim populacijama na koje pozornost treba djelovati. To otvara intrigantnu mogućnost da bi slični ili čak identični mehanizmi pažnje mogli biti angažirani za vanjske i unutarnje vizualne reprezentacije. Nedavni rad počeo je proširivati ​​ritmičku prirodu unutarnje pozornosti usmjerene prema VWM stavkama. Peters i sur.31 uputili su sudionike da zapamte četiri točke koje definiraju krajnje točke, a time i obrise dvaju objekata.

Naknadni retro-napomena usmjerila je i vratila pozornost na jedan od tih objekata. U gusto uzorkovanim (200 ms do 1000 ms), ali nepredvidivim vremenskim točkama prikazan je cilj koji je bio unutar ili izvan memoriranih obrisa označenog ili neoznačenog objekta. Primijetili su da su vremena reakcije (RT) mjerena kao funkcija udaljenosti do znaka ritmički fluktuirala na frekvenciji od 6 Hz.

Nadalje, RT vremenske serije odgovora na označeni naspram neoznačenog objekta bile su modulirane u protufazi, što ukazuje da je pažnja temeljena na objektu povremeno uzorkovala dvije lokacije objekta u VWM-u. Značajno vrijeme reakcije na mete postavljene na različitim lokacijama objekata nikad nije bilo brže od onih na mete na lokacijama istog objekta. Autori su to protumačili kao dokaz da se pažnja nije u potpunosti povremeno prebacivala s jednog objekta na drugi, već je naizmjenično davala prednost jednom objektu i nijednom objektu.

Druga studija koju su proveli Pomper i Ansorge32 pokazala je da se slične fluktuacije u performansama javljaju između dvije usmjerene šipke u VWM-u. Važno je da su predstavili svoje podražaje sekvencijalno i pri fiksaciji, smanjujući potencijalne utjecaje ritmičke prostorne pažnje. Učinkovitost obrade sonde fluktuirala je na frekvenciji od 6 Hz i primijećen je antifazni odnos između vremenske serije točnosti prvog i drugog podražaja.

Nedavna pojava studija koje pronalaze ritmičke fluktuacije ponašanja u unutarnjoj pažnji, vrlo slične onima pronađenim u vanjskoj pažnji, sugerira blisku vezu između oba mehanizma pažnje i središnje uključenosti ritmičke aktivnosti mozga. Potencijalno mehaničko preklapanje moglo bi imati širok raspon implikacija za naše razumijevanje načina na koji mozak odabire unutarnje i vanjske informacije i kako je taj odabir orkestriran oscilatornom aktivnošću. Važno je, međutim, da su ritmičke funkcije pažnje temeljene na objektima u radnoj memoriji prikazane samo za stavke koje se sastoje od pojedinačnih značajki31,32.
Budući da je pažnja temeljena na objektima snažno uključena u podržavanje povezivanja višestrukih značajki i tijekom percepcije i u radnoj memoriji33,34, krenuli smo u daljnju karakterizaciju bihevioralnih korelata teta-ritmičkog uzorkovanja pažnje u radnoj memoriji koristeći stavke koje se sastoje od više relevantnih značajke u retro-cue paradigmi. Pretpostavljamo ritmičku modulaciju učinkovitosti specifičnih usporedbi memorijske sonde na frekvenciji od 3 do 6 Hz nakon znakova pozornosti. Nadalje, pretpostavljamo da će vremenske serije ponašanja koje odgovaraju objema memorijskim stavkama biti modulirane u protufazi, što ukazuje na izmjenično uzorkovanje prikaza radnog pamćenja.

Metodološki značaj.

In a recent publication, Brookshire35 critically assesses the widely used statistical permutation tests based on the random shuffling of the behavior-SOA pairs (time shifting). This statistical procedure however does not take into account the non-periodic autocorrelational structure that might be present in the behavioral data and therefore leads to a large percentage (>5%) pogrešaka tipa-1. Brookshire35 predlaže alternativni statistički test temeljen na procjeni autokorelacijskih modela AR(1).

Ovi modeli hvataju autokorelativnu strukturu izvorne vremenske serije i uspješno kontroliraju stopu pogreške tipa-1. Kako bismo testirali pouzdanost naših rezultata, analizirali smo naše podatke koristeći dvije različite tehnike koje se sastoje od (1) tradicionalne predobrade i vremenskog pomaka i (2) koraka pretprocesiranja i statističkih metoda koje preporučuje Brookshire35. Ovo je također poslužilo za pružanje uvida u to jesu li i kako dvije tehnike utjecale na rezultate. Iako su rezultirale djelomično različitim ishodima, obje tehnike analize otkrile su usporedive ritmičke fluktuacije u ponašanju u theta rasponu.

Materijali i metode

Sudionici. 26

U eksperimentu su sudjelovali sudionici (u dobi od 19 do 28 godina, 19 žena) s normalnim ili korigiranim na normalan vid. Obrasci za informirani pristanak potpisani su prije eksperimenta. Nakon završetka, sudionici su dobili nadoknadu s akademskim bodovima ili 12 eura. Eksperiment je proveden prema protokolu koji je odobrilo Etičko povjerenstvo Fakulteta društvenih i bihevioralnih znanosti Sveučilišta u Utrechtu i slijedio je Etički kodeks Svjetskog medicinskog udruženja (Helsinška deklaracija).

Eksperimentalni dizajn.

Podražaji su predstavljeni na udaljenosti od 58 cm s LCD-om (27-inča, 2560×1440 rezolucija, 120 Hz osvježenja) pomoću Psychophysics Toolbox-a koji radi u MATLAB-u (MathWorks). Podražaji su se sastojali od središnjeg fiksacijskog križa (promjer=0.3 stupnja), dva kružna memorijska podražaja koji se sastoje od nasumično orijentiranih rešetki (promjer=10 stupanj; prostorna frekvencija=4 cpdva) od kojih su oba imala nasumična boja odabrana iz suprotnih faza CIELAB prostora boja (48 odabranih boja; L=59, a=18, b=− 8), središnji znak boje (0,93 stupnja), sonda (promjer=10 stupanj; prostorna frekvencija=4 cpdva) čija je orijentacija malo pomaknuta u odnosu na isti obojeni memorijski podražaj i Mondrianova maska ​​koja se sastoji od šarenog uzorka (promjer=10 stupanj ; kod od 36).

Sudionici su izvršili zadatak radne memorije 2AFC u kojem su dobili upute da usporede orijentaciju dvaju memorijskih podražaja s orijentacijom sonde koja odgovara boji jednog od njih. Ponašanje kao odgovor na ispitivanje mjereno je pristupom gustog uzorkovanja koji nam je omogućio mjerenje ritmičkog učinka fluktuacija pozornosti na obradu ispitivanja. Ispitivanja su započela prikazom fiksacijskog križa na praznom ekranu tijekom 1000 ms (slika 1). Nakon toga slijedila je sekvencijalna prezentacija dva memorijska podražaja po 1000 ms svaki (podražaj A i podražaj B). Nakon prazne odgode od 1000 ms, predstavili smo znak za 250 ms koji je odgovarao boji stimulusa A ili stimulusa B i naznačio koji će od dva predmeta radne memorije biti ispitan sa 75% valjanosti.

Na temelju prethodnih studija pretpostavili smo da bi znak poništio ritmičko uzorkovanje pozornosti dok bi i dalje zahtijevao od sudionika da zadrže reprezentaciju stavke koja nije označena2,4,10,31. Nakon znaka uslijedio je prazan zaslon s promjenjivom odgodom (između 200 i 700 ms u koracima od 16,7 ms) nakon čega smo prikazali stimulus sonde u trajanju od 75 ms koji je odgovarao stimulusu A ili stimulusu B u boji i bio je blago usmjeren u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od njega. . Nakon još jedne kratke odgode od 25 ms, predstavili smo masku za 75 ms nakon čega su sudionici odgovorili ako je orijentacija sonde bila nagnuta u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od njega u odnosu na WM podražaj iste boje. Sudionici su odgovorili pritiskom na gumb Q (u smjeru suprotnom od kazaljke na satu) ili gumb P (u smjeru kazaljke na satu).

Eksperiment se sastojao od bloka upoznavanja (~4 minute) u kojem su sudionici izvodili nekoliko pokusa s binarnom povratnom spregom za svaki pokus. Nakon toga je uslijedio stepenasti postupak (QUEST, 80 pokušaja, ~10 min) koji nam je omogućio da prilagodimo kutnu razliku u orijentaciji između memorijske stavke i sonde tako da je učinak bio u prosjeku 75%37. Tijekom ovog postupka, sudionici su dobili binarnu povratnu informaciju na kraju svakog ispitivanja. Nakon završetka postupka stubišta, započeo je glavni eksperiment (20 blokova po 30 pokušaja svaki, ~75 min). Glavni eksperiment bio je identičan postupku stepenica s jedinom iznimkom što je povratna informacija sada bila pružena na kraju svakog bloka u obliku postotka točnosti umjesto na kraju svakog pokušaja. To je učinjeno kako bi se umanjili učinci treninga. Tijekom glavnog eksperimenta koristili smo fiksnu kutnu razliku između uzorka i sondi koja je određena tijekom postupka stubišta.

Analiza podataka.

Uzeli smo u obzir samo pokuse s vremenom reakcije kraćim od 2 s. Za dva sudionika to je dovelo do isključenja više od 20% ispitivanja i stoga su bili isključeni iz analize. Za drugog sudionika, naši RT kriteriji doveli su do uklanjanja svih ispitivanja u određenom SOA-u, a također su uklonjeni iz analize. U finalnu analizu uključena su 23 sudionika. Grupno prosječno vrijeme reakcije i točnost analizirani su t-testovima s dva uzorka. Kako bismo istražili ritmičke fluktuacije u ponašanju, izračunali smo prosjek vremena reakcije unutar svakog od 30 uzastopnih SOA za svakog sudionika. To nam je omogućilo da izračunamo vremenske serije ponašanja koje odražavaju dinamičke promjene u učinkovitosti usporedbi sonde (RT i točnost) tijekom intervala održavanja.

Duljina vremenskog prozora (500 ms) i razmak SOA (frekvencija uzorkovanja 60 Hz) odabrani su tako da se mogu analizirati frekvencije između 2 i 30 Hz. Uzeta su u obzir samo točna ispitivanja jer ona najvjerojatnije odražavaju uspješno održavanje radne memorije. Budući da smo pretpostavili da bi znak resetirao pažljivo uzorkovanje na odabranu stavku, bez obzira na njenu serijsku poziciju, zasebno smo izračunali RT vremensku seriju za valjano aktivirane sonde i neispravno aktivirane sonde. Sljedeći odjeljak opisat će sljedeće korake u našem izvornom nizu analize i novom kanalu analize.

For more information:1950477648nn@gmail.com