Εξερευνώντας τη ροή πληροφοριών από τον οπισθομεσικό φλοιό κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας: Μελέτη Μαγνητοεγκεφαλογραφίας Μέρος 1

Ο οπισθομεσικός φλοιός (PMC) είναι ένας σημαντικός κόμβος του δικτύου προεπιλεγμένης λειτουργίας του εγκεφάλου και εμπλέκεται σε ένα ευρύ φάσμα εσωτερικά καθοδηγούμενων γνώσεων, συμπεριλαμβανομένης της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας.

Το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας του εγκεφάλου (DMN) αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο σύστημα νευρωνικών κυκλωμάτων στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Το DMN είναι ενεργό απουσία εξωτερικής διέγερσης, επομένως ονομάζεται επίσης «δίκτυο αυτογνωσίας» και εμπλέκεται σε σύνθετες ενέργειες όπως η σκέψη, η μνήμη, ο σχεδιασμός και η αυτοαξιολόγηση. Ένας αυξανόμενος όγκος ερευνών δείχνει ότι το DMN σχετίζεται στενά με τη μνήμη.

Πρώτον, το DMN μπορεί να παίξει βασικό ρόλο στο πώς θυμόμαστε το παρελθόν. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το DMN ενεργοποιήθηκε όταν τα υποκείμενα σκέφτηκαν και περιέγραφαν άτομα, μέρη και γεγονότα που είχαν εμπειρία στο παρελθόν. Αυτή η μορφή, που ονομάζεται «αυτοβιογραφική μνήμη», βασίζεται στην αυτογνωσία.

Δεύτερον, το DMN είναι στενά συνδεδεμένο με τον «κανόνα των επτά δευτερολέπτων» στον εγκέφαλο. Ο λεγόμενος «κανόνας των επτά δευτερολέπτων» σημαίνει ότι ο εγκέφαλος των ανθρώπων θα λειτουργεί αυτόματα και θα συνεχίσει για περίπου επτά δευτερόλεπτα χωρίς ερέθισμα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να βοηθήσει τον εγκέφαλο να βελτιστοποιήσει τη σκέψη του και να βελτιώσει την ευελιξία και τη δημιουργικότητα της σκέψης. Αυτό έχει θετική επίδραση στη βελτίωση της μνήμης.

Τέλος, οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι με λιγότερο θόρυβο φόντου, το DMN μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στο πώς ακούμε και θυμόμαστε νέες πληροφορίες. Αυτό σημαίνει ότι όταν προσπαθούμε να μάθουμε νέο περιεχόμενο, πρέπει να ξεχωρίζουμε από περισπασμούς στο περιβάλλον μας, έτσι ώστε το DMN να μπορεί να επεξεργάζεται και να αποθηκεύει τις πληροφορίες αποτελεσματικά.

Συνολικά, το DMN σχετίζεται στενά με τη μνήμη μας με πολλούς τρόπους. Η ενθάρρυνση της αυτογνωσίας και της εκπαίδευσης στη βαθιά σκέψη, την ενδοσκόπηση και την προσοχή θα έχει θετικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη του DMN και στις βελτιωμένες ικανότητες μνήμης. Επομένως, θα πρέπει να επικεντρωθούμε στην άσκηση του δικτύου προεπιλεγμένων λειτουργιών του εγκεφάλου για να βελτιώσουμε τη μνήμη και τις γνωστικές μας ικανότητες. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του κιμά προέρχεται από τα διάφορα ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου με διάφορους τρόπους.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Ωστόσο, η ακριβής συμβολή του σε αυτές τις γνωστικές διαδικασίες παραμένει ασαφής. Χρησιμοποιώντας το MEG, μετρήσαμε τη δραστηριότητα PMC σε υγιείς ανθρώπους συμμετέχοντες (νεαρούς ενήλικες και των δύο φύλων) ενώ εκτελούσαν μια εργασία οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας.

Οι αναλύσεις ταξινόμησης πολυμεταβλητών προτύπων αποκάλυψαν πληροφορίες σχετικές με το ερέθισμα κατά την κωδικοποίηση και την ανάκτηση σε ένα σύνολο προηγούμενων καθορισμένων ROI του φλοιού, συμπεριλαμβανομένων των προμετωπιαίων, ινιακών και κεντροκροταφικών φλοιών, εκτός από το PMC.

Μετρήσαμε τον βαθμό στον οποίο αυτές οι πληροφορίες ερεθίσματος ανταλλάσσονταν μεταξύ των περιοχών κατά την ανάλυση ροής πληροφοριών, μετρώντας τις σχέσεις αιτιώδους συνάφειας Granger μεταξύ των περιοχών με την πάροδο του χρόνου. Σε συμφωνία με την οπτική φύση της εργασίας, οι πληροφορίες από τον ινιακό φλοιό διαμόρφωσαν άλλες περιοχές στις περισσότερες εποχές. Ωστόσο, το PMC σχημάτισε αναπαραστάσεις αντικειμένων στον ινιακό και προμετωπιαίο φλοιό κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας, επηρεάζοντας τον ινιακό φλοιό κατά την ανάκτηση του PFC σε όλες τις εποχές εργασιών.

Τα ευρήματά μας συνάδουν με τον προτεινόμενο ρόλο για το PMC στην αναπαράσταση του εσωτερικού περιεχομένου, συμπεριλαμβανομένων των απομνημονευμένων πληροφοριών, και στη σύγκριση εξωτερικών ερεθισμάτων με απομνημονευμένο υλικό.

Λέξεις-κλειδιά: επεισοδιακή μνήμη; ανάλυση ροής πληροφοριών· MEG; οπίσθιος κυκλικός φλοιός. οπτικοχωρική μνήμη.

Δήλωση Σημασίας

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί ως μια συλλογή από εξαιρετικά διασυνδεδεμένες περιοχές. Η χαρτογράφηση της λειτουργίας αυτής της διασυνδεσιμότητας, καθώς και των εξειδικεύσεων σε διαφορετικές περιοχές, είναι κεντρικής σημασίας για την κατανόηση των νευρωνικών διεργασιών που διέπουν τη γνώση.

Ο οποστερομεσικός φλοιός (PMC) είναι μια εξαιρετικά συνδεδεμένη περιοχή του φλοιού, που εμπλέκεται στην οπτικοχωρική μνήμη εργασίας, αν και η ακριβής συμβολή του παραμένει ασαφής.

Μετρήσαμε τη δραστηριότητα του PMC κατά τη διάρκεια μιας εργασίας οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας, δοκιμάζοντας πώς διαφορετικές περιοχές αντιπροσώπευαν τα ερεθίσματα και εάν αυτές οι αναπαραστάσεις οδηγήθηκαν από άλλες περιοχές του φλοιού.

Βρήκαμε ότι το PMC επηρέασε τις πληροφορίες ερεθίσματος σε άλλες περιοχές σε όλες τις φάσεις εργασιών, υποδηλώνοντας ότι το PMC παίζει βασικό ρόλο στη διαμόρφωση των αναπαραστάσεων ερεθισμάτων κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας.

Εισαγωγή

Ο οπισθομεσικός φλοιός (PMC) περιλαμβάνει τον οπίσθιο περιφερικό φλοιό και τον προκούνιο και θεωρείται ευρέως ότι υποστηρίζει μια ποικιλία εσωτερικά καθοδηγούμενων μορφών γνώσης (Andrews-Hanna, 2012).

Ως κόμβος του δικτύου προεπιλεγμένης λειτουργίας του εγκεφάλου, το PMC επιδεικνύει εκτεταμένες συνδέσεις με τον έσω κροταφικό λοβό, καθώς και με τις μετωποβρεγιακές περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τον γνωστικό έλεγχο (Leech et al., 2012).

Οι μελέτες fMRI που οριοθετούν υποδιαιρέσεις εντός του PMC υποδεικνύουν διακριτά πρότυπα συνδεσιμότητας με άλλες περιοχές κατά την κατάσταση ηρεμίας (Margulies et al., 2009; Bzdok et al., 2015; Kernbach et al., 2018; Khan et al., 2020) καθώς και Λειτουργική συνδεσιμότητα που σχετίζεται με αποκλίνουσες εργασίες καθώς αυξάνεται η δυσκολία της εργασίας (Leechet al., 2011, 2012; Bzdok et al., 2015).

Δεδομένου του πλούτου αυτών των συνδέσεων και της ετερογένειας των υποπεριοχών PMC (Margulieset al., 2009; Leech et al., 2011), το PMC, ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, εμπλέκεται σε ένα ευρύ φάσμα γνωστικών λειτουργιών.

Τέτοιες λειτουργίες περιλαμβάνουν την αυτοαναφορική επεξεργασία, την οπτική απεικόνιση, τη μετάφραση εγωκεντρικών σε αλλοκεντρικές αναπαραστάσεις και τη διαμόρφωση εσωτερικά έναντι εξωτερικά κατευθυνόμενων μορφών γνώσης (για ανασκόπηση, βλέπε Bzdok et al., 2015).

Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχουν άμεσες συνδέσεις με τον αισθητηριακό φλοιό, το PMC εμφανίζεται σε ιδανική θέση για να λαμβάνει συγκλίνουσα αισθητηριακή-αντιληπτική είσοδο, σε μεγάλο βαθμό οπτική, για να υποστηρίζει την ενσωμάτωση οπτικοχωρικών πληροφοριών (Conti and Irish, 2021).

Αυτές οι αναπαραστάσεις μπορούν να διατηρηθούν στο διαδίκτυο και να λειτουργήσουν (δηλαδή, με τη μνήμη εργασίας) (Kravitz et al., 2011; Hunsaker and Kesner, 2018) ή να ενσωματωθούν σε πλούσιες ανακατασκευές προηγούμενων εμπειριών με βάση τα συμφραζόμενα (δηλαδή, επεισοδιακή μνήμη) (Lega et al., 2017; Natu et al., 2019).

Ένα σταθερό εύρημα στη βιβλιογραφία της μνήμης είναι αυτό της σημαντικής ενεργοποίησης του PMC κατά τη διάρκεια εργασιών που απαιτούν την επαναφορά πληροφοριών με βάση τα συμφραζόμενα (Bird et al., 2015).

Επιπλέον, η δραστηριότητα εντός των υποπεριοχών PMC έχει αποδειχθεί ότι κλιμακώνεται παραμετρικά με τη ζωηρότητα των ανακτημένων πληροφοριών παραμετρικά, υποδηλώνοντας έναν σημαντικό ρόλο στη φαινομενολογία της μνήμης. Αντίθετα, άλλες υποπεριοχές του PMC έχουν προταθεί να αντιπροσωπεύουν μοναδικές διαμορφώσεις χαρακτηριστικών συμβάντων (Cooper and Ritchey, 2019).

Συλλογικά, αυτές οι μελέτες υποδεικνύουν κεντρικό ρόλο για το PMC στην αναπαράσταση και την ενσωμάτωση διαφορετικών τύπων πληροφοριών στην υπηρεσία της μνήμης (για ανασκόπηση, βλ. Ritchey and Cooper, 2020).

Μελέτες που διερευνούν την εξελισσόμενη χρονική πορεία της δραστηριότητας PMC σε όλες τις φάσεις εργασιών έχουν δείξει σταθερά μια «αναστροφή κωδικοποίησης/ανάκτησης», όπου η επιτυχής ανάμνηση σχετίζεται με εξασθενημένη δραστηριότητα PMC κατά την κωδικοποίηση, αλλά αυξημένη δραστηριότητα κατά την ανάκτηση (Daselaar et al., 2004, 2009; Huijbers et al. , 2012, 2013).

Είναι σημαντικό, συγκρίνοντας τις θέσεις των voxels που οδηγούν τους συσχετισμούς μεταξύ απόδοσης και εξασθένησης, και στη συνέχεια διευκόλυνσης, οι Vannini et al. (2011) απέδειξε ότι οι ίδιες υποπεριοχές PMC διαμορφώνουν την αναστροφή κωδικοποίησης/ανάκτησης. Μοτίβα λειτουργικής συνδεσιμότητας με PMC έχει επίσης αποδειχθεί ότι εξελίσσονται σε φάσεις εργασιών μνήμης (π.χ. Piccoli et al., 2015).

Για παράδειγμα, ο συγχρονισμός έσω κροταφικού λοβού-νεοφλοιώδους θήταφασης προβλέπει αξιόπιστα τον βαθμό οπτικής απεικόνισης που ανακαλείται κατά την ανάκτηση αυτοβιογραφικής μνήμης, συσχετιζόμενος συγκεκριμένα με τη δραστηριότητα στον προκούνιο (Fuentemilla et al., 2014), που έχει απήχηση με τον προτεινόμενο ρόλο του PMC στην οπισθοπάθεια. -αντιληπτικές λεπτομέρειες.

Έτσι, ενώ υπάρχουν στοιχεία που υποδηλώνουν μεταφορά πληροφοριών μεταξύ του PMC και άλλων περιοχών του εγκεφάλου κατά την απόδοση της μνήμης (Canolty et al., 2006; Fell and Axmacher, 2011; Sauseng et al., 2019), η κατεύθυνση αυτής της ανταλλαγής πληροφοριών παραμένει ελάχιστα κατανοητή.

Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να αξιοποιήσει τη χρονική ακρίβεια του MEG για να καθορίσει τα πρότυπα ροής πληροφοριών μεταξύ του PMC και άλλων περιοχών του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της απόδοσης της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας.

Χρησιμοποιήσαμε μια νέα μέτρηση ανταλλαγής πληροφοριών Granger-αιτιατού για να ελέγξουμε για στοιχεία ότι το κωδικοποιητικό ερέθισμα PMC αποδίδει σε διαφορετικές φάσεις εργασίας και για να προσδιορίσουμε εάν οποιαδήποτε τέτοια πληροφορία μεταφέρεται από τις οδοντωτές περιοχές του εγκεφάλου PMC.

Προβλέψαμε ότι, εάν η συνδεσιμότητα μεταξύ PMC και άλλων περιοχών αντανακλά την ανταλλαγή πληροφοριών που είναι ζωτικής σημασίας για την απόδοση της μνήμης, θα πρέπει να βρούμε στοιχεία ότι το PMC κωδικοποιεί το απομνημονευμένο ερέθισμα και οδηγεί την κωδικοποίηση αυτών των πληροφοριών σε άλλες περιοχές.

Υλικά και μέθοδοι

Συμμετέχοντες. Συλλέξαμε δεδομένα ψυχοφυσικών, MEG και MRI από 12 συμμετέχοντες (10 γυναίκες, 2 άνδρες, ηλικία 19-31 ετών, μέση τιμή=23.8 ετών). Κάθε συμμετέχων ολοκλήρωσε το ψυχοφυσικό πείραμα σε μια συνεδρία 1 ώρας, και ακολούθησε μια εβδομάδα αργότερα από το πείραμα MEG σε μια συνεδρία 2 ωρών.

Οι εικόνες θεανατομικής μαγνητικής τομογραφίας λήφθηκαν σε μια συνεδρία μισής ώρας σε μια ξεχωριστή ημέρα. Ένας συμμετέχων αποσύρθηκε από τη μελέτη MEG νωρίς λόγω πονοκέφαλου, επομένως τα δεδομένα του αποκλείστηκαν.

Όλοι οι συμμετέχοντες ήταν υγιείς χωρίς ιστορικό νευρολογικών και/ή ψυχιατρικών διαταραχών και παρείχαν ενημερωμένη συγκατάθεση. Κάθε συμμετέχων είχε φυσιολογική ή διορθωμένη σε φυσιολογική οπτική οξύτητα.

Η στρατολόγηση συμμετεχόντων και τα πειράματα διεξήχθησαν με την έγκριση της Επιτροπής Δεοντολογίας του Πανεπιστημίου Macquarie για την Ανθρώπινη Έρευνα και με τη Διακήρυξη του Ελσίνκι.

For more information:1950477648nn@gmail.com