Εξερευνώντας τη ροή πληροφοριών από τον οπισθομεσικό φλοιό κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας: Μελέτη Μαγνητοεγκεφαλογραφίας Μέρος 3

Τέλος, λάβαμε τη μέση ροή πληροφοριών μεταξύ κάθε ζεύγους ROI σε τρεις λειτουργικά σχετικές εποχές, που αντιστοιχούν στις φάσεις εργασιών κωδικοποίησης, συντήρησης και ανάκτησης, και ρωτήσαμε εάν η διαθεματική μεταβλητότητα στη ροή πληροφοριών συσχετίστηκε με τη μεταβλητότητα στην απόδοση της εργασίας.

Στη σύγχρονη κοινωνία, ο όγκος των πληροφοριών που λαμβάνουμε είναι άνευ προηγουμένου τεράστιος. Είμαστε περιτριγυρισμένοι από τεράστιο όγκο πληροφοριών καθημερινά, από τα μηνύματα που λαμβάνουμε στα κινητά μας τηλέφωνα μέχρι τις ειδήσεις και τις διαφημίσεις που βλέπουμε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης. τον περισσότερο χρόνο και την προσοχή μας. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι εύκολο για εμάς να αισθανόμαστε κουρασμένοι, αλλά η μέση ροή πληροφοριών μπορεί να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε τη μνήμη μας.

Πρώτον, η περισσότερη ροή πληροφοριών μας επιτρέπει να ασκούμε καλύτερα τον εγκέφαλό μας. Όταν συνεχίζουμε να λαμβάνουμε νέες πληροφορίες και γνώσεις, ο εγκέφαλός μας χρειάζεται να επεξεργάζεται και να αποθηκεύει συνεχώς αυτές τις πληροφορίες, αυξάνοντας έτσι την επιβάρυνση του εγκεφάλου. Αυτή η εργασία είναι μια άσκηση για τη λειτουργία του εγκεφάλου, η οποία μπορεί να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε την ικανότητά μας να σκεφτόμαστε και να αναλύουμε, να αντιμετωπίζουμε καλύτερα περίπλοκες καταστάσεις. Όπως το σώμα χρειάζεται άσκηση για να παραμείνει υγιές, έτσι και ο εγκέφαλος χρειάζεται συνεχείς προκλήσεις για να βελτιώσει τις ικανότητές του.

Δεύτερον, περισσότερη ροή πληροφοριών μπορεί να μας βοηθήσει να διευρύνουμε τους ορίζοντές μας. Εάν δεχτούμε μόνο περιορισμένες πληροφορίες, η όρασή μας θα περιοριστεί σε μια μικρή περιοχή. Και όταν μπορούμε να λάβουμε περισσότερες πληροφορίες, μπορούμε να μάθουμε για ένα ευρύτερο φάσμα θεμάτων και πραγμάτων. Αυτό μπορεί να μας βοηθήσει να δούμε τον κόσμο πληρέστερα και να βελτιώσουμε τη διορατικότητα και την κρίση μας. Αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα διαφορετικούς πολιτισμούς και προοπτικές, και έτσι να προσαρμοστούμε καλύτερα και να ενσωματωθούμε σε πολύπλοκα κοινωνικά περιβάλλοντα.

Τέλος, η μέση ροή πληροφοριών μπορεί επίσης να διεγείρει την περιέργειά μας. Καθώς συνεχίζουμε να λαμβάνουμε νέες πληροφορίες, ενδιαφερόμαστε για περισσότερα θέματα και τομείς. Αυτό μπορεί να διεγείρει την περιέργεια και την επιθυμία μας για γνώση, κάνοντάς μας έτσι περισσότερο κίνητρο να εξερευνήσουμε περισσότερη γνώση. Μπορεί να φανεί ότι η μέση ροή πληροφοριών μπορεί επίσης να ενισχύσει την αυτοπεποίθηση και τον ενθουσιασμό μας.

Εν ολίγοις, η μέση ροή πληροφοριών μπορεί να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε τη λειτουργία του εγκεφάλου, να διευρύνουμε τους ορίζοντές μας και να διεγείρουμε την περιέργειά μας. Όταν έχουμε καλύτερες αναμνήσεις, θα μαθαίνουμε πιο εύκολα νέες γνώσεις και δεξιότητες και θα αντιμετωπίζουμε καλύτερα σύνθετες προκλήσεις. Επομένως, θα πρέπει να δεχόμαστε ενεργά περισσότερες πληροφορίες και να κάνουμε τον εαυτό μας πιο έξυπνο και πιο ευέλικτο άτομο. 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 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη σας

Η εποχή «κωδικοποίησης» περιλάμβανε τα πρώτα 180 ms μετά την έναρξη καθενός από τα τέσσερα κωδικοποιητικά ερεθίσματα και η εποχή «συντήρησης» περιλάμβανε την περίοδο συντήρησης από 180 ms μετά την έναρξη του τέταρτου ερεθίσματος κωδικοποίησης μέχρι την πρώιμη έναρξη του ερεθίσματος ανάκτησης και η εποχή της «ανάκτησης» αντιστοιχούσε στην έναρξη του ερεθίσματος ανάκτησης μέχρι το τέλος της δοκιμής.

Για τον συμμετέχοντα με τη μικρότερη διάρκεια ερεθίσματος κωδικοποίησης (180 ms), αυτές οι τρεις εποχές κάλυψαν τα πρώτα 3440 ms από την έναρξη της δοκιμής. ενώ για τον συμμετέχοντα με τη μεγαλύτερη διάρκεια κωδικοποίησης ερεθίσματος (320 ms), η τελική εποχή ολοκληρώθηκε στα 4000 ms.

Σε όλους τους συμμετέχοντες, ο διάμεσος χρόνος αντίδρασης ήταν 1,99 s μετά την έναρξη του ερεθίσματος ανάκτησης (κατώτερο προς ανώτερο τεταρτημόριο: 1,69–2,27 s), πράγμα που σημαίνει ότι η εποχή της «ανάκτησης» κάλυψε περίπου το χρόνο μέχρι την απόκριση του συμμετέχοντος.

Σε κάθε μία από αυτές τις εποχές, για κάθε ζεύγος ROI, υπολογίσαμε τον μέσο όρο δεδομένων από χρονικά σημεία για τα οποία υπήρχαν τουλάχιστον μέτριες ενδείξεις ροής πληροφοριών (π.χ. BF . 3, q, 0.05) σε τουλάχιστον μία κατεύθυνση μεταξύ το ζεύγος των ROI. Εξαιρέσαμε δεδομένα από τα εναπομείναντα χρονικά σημεία για να ελαχιστοποιήσουμε τη συνεισφορά δεδομένων από περιόδους που υπήρχαν αδύναμες ή καθόλου ενδείξεις ροής πληροφοριών μεταξύ των ROI.

Σε κάθε περίπτωση, αναφέρουμε τη μέση διαφορά στη ροή πληροφοριών (DiffA.B) και τη γραμμική (Pearson's) συσχέτιση (r) μεταξύ της μέσης συμπεριφοράς απόδοσης των συμμετεχόντων κατά τη διάρκεια της συνεδρίας MEG και της μέσης διαφοράς στη ροή πληροφοριών DiffA.B κατά τη διάρκεια τη σχετική εποχή. Επαναλάβαμε αυτήν την ανάλυση (μέσος όρος DiffA.B και η συσχέτισή του με τη συμπεριφορά) για καθένα από τα 10,000 δείγματα των δεδομένων bootstrappednull, με αποτέλεσμα μια κατανομή 10,000 μηδενικών μέσων και τιμών r.

Όσο για άλλα αποτελέσματα, αναφέρουμε το κεντρικό 95% αυτών των μηδενικών τιμών και χρησιμοποιήσαμε αυτήν τη μηδενική κατανομή για να ορίσουμε τιμές p, σε αυτήν την περίπτωση ορίζοντας την τιμή p ως την αναλογία μηδενικών μέσων ή τιμών r με μεγαλύτερη απόλυτη τιμή από την παρατηρούμενη τιμή (δοκιμή διπλής όψης). Τέλος, εφαρμόσαμε διόρθωση FDR σε αυτές τις τιμές p για να διορθώσουμε πολλαπλές συγκρίσεις μεταξύ των εποχών και υπολογίσαμε το BF για κάθε μέσο όρο και συσχέτιση.

Διαθεσιμότητα δεδομένων. Τα δεδομένα από πειράματα MEG διατίθενται δωρεάν στο διαδίκτυο από το Open Science Framework (https://doi.org/10.17605/OSF.IO/MW3J2). Αυτό το διαδικτυακό αποθετήριο περιλαμβάνει αποπροσδιορισμένα ακατέργαστα δεδομένα από τα πειράματα MEG, λεπτομέρειες του χρονισμού του ερεθίσματος για κάθε συμμετέχοντα και τον κώδικα MATLAB που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση των αναλύσεων που αναφέρονται εδώ.

Αποτελέσματα

Αναλύσεις ταξινόμησης

Χρησιμοποιήσαμε μια σειρά από αναλύσεις ταξινόμησης για να ελέγξουμε χρόνους κατά τους οποίους τα σήματα MEG σε OC, VTC, PMC και PFC περιείχαν πληροφορίες σχετικά με τη θέση και την εικόνα κάθε ερεθίσματος κατά την απόδοση της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας.

Η αποκωδικοποίηση της θέσης σε κάθε ερέθισμα φαίνεται στο Σχήμα 3 και η αποκωδικοποίηση της εικόνας σε κάθε θέση φαίνεται στο Σχήμα 4. Η αποκωδικοποίηση της θέσης του ερεθίσματος ήταν υψηλότερη από την αποκωδικοποίηση της ταυτότητας του ερεθίσματος· αλλά για την αποκωδικοποίηση τόσο της θέσης όσο και της ταυτότητας, υπήρχαν στοιχεία των περιόδων αποκωδικοποίησης πάνω από την πιθανότητα κάθε ερεθίσματος σε όλα τα ROI.

Για την αποκωδικοποίηση της θέσης του ερεθίσματος, βρήκαμε περιόδους αποκωδικοποίησης πάνω από την πιθανότητα της θέσης και της ταυτότητας για καθένα από τα τέσσερα ερεθίσματα κωδικοποίησης, καθώς και το ερέθισμα ανάκτησης που βασίζεται σε σήματα από OC, VTC, PMC ή PFC [q, 0.05 , με διόρθωση FDR πολλαπλές συγκρίσεις μεταξύ των χρονικών δοχείων, συμπεριλαμβανομένων των μέτριων (BF . 3) και των ισχυρών (BF . 10) επιδράσεων]. Για την αποκωδικοποίηση της ταυτότητας της εικόνας ερεθίσματος (Εικ. 4), βρήκαμε ασθενέστερη απόδοση ταξινομητή συνολικά, με σωστή αναλογία μια τάξη μεγέθους χαμηλότερη από την τοποθεσία αποκωδικοποίησης. Παρά τη χαμηλότερη συνολική ακρίβεια, οι στατιστικές αναλύσεις έδειξαν ότι η αποκωδικοποίηση κάθε ταυτότητας ερεθίσματος ήταν πολύ μεγαλύτερη από την πιθανότητα για ορισμένα χρονικά σημεία σε όλα τα ROI.

Σε όλα τα ROI, η αποκωδικοποίηση της θέσης και της ταυτότητας του ερεθίσματος ακολούθησε παρόμοια εξέλιξη με την πάροδο του χρόνου, με μια αρχική αιχμή και στη συνέχεια αποσύνθεση, σύμφωνα με τα σήματα που οδηγούνται κυρίως από την οπτική απόκριση στο ερέθισμα. Αναμέναμε ότι οι πληροφορίες ερεθίσματος στο OC θα προηγούνται αυτών σε άλλα ROI, αλλά οι πρώιμες κορυφές στην αποκωδικοποίηση σε OC, VTC και PMC εμφανίστηκαν περίπου την ίδια στιγμή. Αυτό υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει κάποια "διαρροή σήματος" μεταξύ των ROI στον εντοπισμό της πηγής μας (επιστρέφουμε σε αυτήν την ερώτηση όταν εξετάζουμε τα αποτελέσματα της IFA, παρακάτω). Ωστόσο, οι διαφορές μεταξύ των ROI υποδηλώνουν ότι αυτές οι αναλύσεις έχουν επίσης συλλάβει σήματα που δεν επικαλύπτονται μεταξύ των ROI . Για παράδειγμα, για την αποκωδικοποίηση της θέσης του ερεθίσματος, η σχετική ακρίβεια στα 100 ms έναντι 300 ms μετά την έναρξη του σχετικού ερεθίσματος ποικίλλει μεταξύ των ROI.

Στα Σχήματα 3A–D και 4A–D, τείνει να υπάρχει μια σύντομη περίοδος αποκωδικοποίησης άνω της ευκαιρίας κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του ερεθίσματος ανάκτησης. Αυτό μπορεί να αντανακλά κάποια νευρωνική διαδικασία που συγκρίνει το ερέθισμα ανάκτησης με τις απομνημονευμένες τοποθεσίες και ταυτότητες, ειδικά όταν αυτό επιμένει και αργότερα (π.χ. 300 ms) μετά την έναρξη του ερεθίσματος ανάκτησης.

Ωστόσο, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε ότι η αποκωδικοποίηση σε αυτές τις στιγμές θα μπορούσε να οδηγηθεί από τη νευρική απόκριση στο ερέθισμα ανάκτησης, εάν υπάρχει μια ελαφρά ανισορροπία στην αντιστάθμιση των δοκιμών. Για παράδειγμα, σύντομες περίοδοι αποκωδικοποίησης πάνω από την πιθανότητα πριν από την έναρξη του σχετικού ερεθίσματος (π.χ. περίπου τη στιγμή του πρώτου κωδικοποιητικού ερεθίσματος στα Σχ. 3Β–Ε και 4Β–Ε) σαφώς δεν μπορούν να οδηγηθούν από μια απόκριση στο αποκωδικοποιημένο ερέθισμα.

Αυτό μπορεί να προέκυψε από τη στιγμή που κάθε δοκιμή ορίστηκε να περιλαμβάνει τέσσερις διαφορετικές τοποθεσίες και τέσσερις διαφορετικές ταυτότητες κατά την κωδικοποίηση. Έτσι, για παράδειγμα, η αποκωδικοποίηση της Θέσης 1 έναντι της Θέσης 3 για την κωδικοποίηση του ερεθίσματος 2 ισοδυναμεί με την αποκωδικοποίηση "όχι Θέση 1" έναντι "όχι Θέση 3" για άλλα ερεθίσματα κωδικοποίησης. Είτε έτσι είτε αλλιώς, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι τα σήματα που βασίζονται σε απομνημονευμένες θέσεις ερεθισμάτων ή ταυτότητες ήταν πολύ αδύναμα σε σύγκριση με τα ισχυρά σήματα που αποτελούν την οπτικά καθοδηγούμενη απόκριση.

ΑΝ

Στη συνέχεια εξετάσαμε τις αιτιώδεις αλληλεπιδράσεις Granger μεταξύ κάθε ζεύγους ROI χρησιμοποιώντας ένα IFA. Ακόμη και όταν η απόδοση του ταξινομητή είναι χαμηλή, συνολικά μπορεί να υπάρχουν μικρά, γνήσια σήματα που προκαλούν διαφορές στο μοτίβο απόδοσης του ταξινομητή σε πολλές διαφορετικές ταξινομήσεις ανά ζεύγη για κάθε κάδο χρόνου. Ωστόσο, για να βεβαιωθούμε ότι οι μετρήσεις μας για τη ροή πληροφοριών δεν οδηγήθηκαν από ψευδείς επιδράσεις, πραγματοποιήσαμε αυτήν την ανάλυση χρησιμοποιώντας ταξινομήσεις μόνο του πιο πρόσφατου ερεθίσματος για κάθε δοκιμαστική περίοδο (βλ. Υλικά και Μέθοδοι).

Το IFA ελέγχει ειδικά για διαφορές μεταξύ της απόδοσης επένδυσης και της χρονικής δομής αυτών των διαφορών, καθιστώντας την δυνητικά πιο ευαίσθητη από τη μέση απόδοση του ταξινομητή για τον εντοπισμό διαφορών μεταξύ των ROI. Τα αποτελέσματα των IFA μεταξύ PMC και όλων των άλλων ROI φαίνονται στο Σχήμα 5, με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των υπόλοιπων ROI που φαίνονται στο Σχήμα 6.

Οι IFA αποκάλυψαν περιόδους σημαντικών αιτιακών αλληλεπιδράσεων Granger μεταξύ κάθε ζεύγους ROI [q, 0.05, με διόρθωση FDR, συμπεριλαμβανομένων χρόνων μέτριων (BF . 3) και ισχυρών (BF . 10) επιδράσεων] σε όλα τα δοκιμαστικές φάσεις (κωδικοποίηση, συντήρηση και ανάκτηση).

Οι ροές πληροφοριών (ανώτατα διαγράμματα σε κάθε περίπτωση για τα Σχ. 5 και 6) ήταν ισχυρότερες σε κάθε κατεύθυνση κοντά σε περιόδους υψηλότερης απόδοσης ταξινομητή. αλλά μέσα σε κάθε ζεύγος ROI, η σχετική ισχύς κάθε ROI στον επηρεασμό του άλλου διέφερε την υπερωρία, όπως αντικατοπτρίζεται στα διαγράμματα διαφοράς. Όταν το OC συνδυάστηκε με οποιοδήποτε άλλο ROI, η ροή πληροφοριών από το OC έτεινε να είναι υψηλότερη από τη ροή πληροφοριών προς το OC αμέσως μετά από κάθε έναρξη του ερεθίσματος, σύμφωνα με μια απόκριση καθοδηγούμενη από ερέθισμα.

Αυτό ήταν ιδιαίτερα έντονο για την εποχή κωδικοποίησης, όπου η μέση διαφορά στη ροή πληροφοριών μεταξύ OC και οποιασδήποτε άλλης απόδοσης επένδυσης (μέσος όρος DiffOC. ) κυμαινόταν από {{0}}.094 έως 0. 127, και το BF έδειξε σειρές ισχυρών επιδράσεων υπέρ μεγαλύτερης ροής πληροφοριών από το OC στην άλλη περιοχή (q, 0,05, BF . 10 σε κάθε περίπτωση). Υπήρχε επίσης μια μέτρια επίδραση της ροής πληροφοριών από το OC στο PMC που υπερέβαινε την αντίστροφη κατεύθυνση κατά τη συντήρηση (μέσος όρος DiffOC.PMC=0.042, q, 0.05, BF=3.19).

Μας ενδιέφερε ιδιαίτερα εάν υπήρχαν ενδείξεις ροής πληροφοριών από αποκρίσεις διαμόρφωσης PMC σε άλλους τομείς. Τα ισχυρότερα στοιχεία για αυτό ήταν μεταξύ PMC και PFC. Η μέση ροή πληροφοριών από το PMC στο PFC έτεινε να υπερβαίνει την αντίστροφη κατεύθυνση σε όλες τις εποχές, με ισχυρό αποτέλεσμα κατά την κωδικοποίηση (μέσος όρος DiffPMC.PFC {{0}}.056, q, 0.05, BF=18.70) και μέτρια επίδραση κατά τη συντήρηση (μέσος όρος DiffPMC.PFC=0.025,q, 0.05, BF=7.33), αλλά αυτή η μεροληψία δεν είχε σημασία κατά την ανάκτηση (μέσος όρος DiffPMC.PFC=0. 014, q. 0,05, BF=0,77). Τα χρονικά σεμινάρια στο Σχήμα 5Γ δείχνουν ότι, σε όλες τις δοκιμαστικές εποχές, η ροή πληροφοριών από το PMC στο PFC ήταν ισχυρότερη γύρω από την εποχή της πρώιμης, ερεθισμένης απόκρισης σε κάθε ερέθισμα. Με το OC, το PMC έδειξε στοιχεία μεγαλύτερης ροής πληροφοριών στο τελευταίο μέρος της εποχής ανάκτησης (Εικ. 5Α). Με βάση τον μέσο όρο της εποχής ανάκτησης, αυτή η διαφορά ήταν προκατειλημμένη προς το PMC driveOC, αλλά αυτό ήταν ένα μικρό αποτέλεσμα (μέσος όρος DiffPMC.PFC=0.029, q, 0.05,BF=1.59).

Στα υπόλοιπα ζεύγη ROI, οι μόνες περιπτώσεις με μέτρια ή μεγαλύτερη επίδραση (BF . 3) ήταν μεταξύ VT και PFC (Εικ. 6C), κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης (μέσος όρος DiffVT.PFC=0.057, q. , 0.05, BF=4.00) και ανάκτηση(μέσος όρος DiffVT.PFC=0.040, q, 0.05, BF=57.79) . Όσον αφορά το OC, οι χρόνοι όπου το VT κυριαρχούσε στη ροή πληροφοριών με PFC ήταν συνεπείς με την πρώιμη απόκριση που καθοδηγείται από ερέθισμα (π.χ. συγκρίνετε χρόνους κυριαρχίας του VT στο Σχ. 6C και του OC στο Σχήμα 6Β). Συνολικά, υπήρχαν ελάχιστα στοιχεία ότι το PFC κυριαρχούσε στη ροή πληροφοριών σε άλλες περιοχές.

Τέλος, για κάθε δοκιμαστική περίοδο, συσχετίσαμε τη μέση ροή πληροφοριών μεταξύ κάθε ζεύγους ROI με την ακρίβεια συμπεριφοράς μεταξύ των συμμετεχόντων. Καμία από αυτές τις συσχετίσεις δεν έφτασε σε στατιστική σημασία αφού διορθωθεί για πολλαπλές συγκρίσεις και η μη συσχέτιση έφτασε στο επίπεδο μιας μέτριας επίδρασης (BF. 3). Αυτό υποδηλώνει ότι το σχετικά μικρό μέγεθος του δείγματός μας ήταν ανεπαρκές για τον εντοπισμό τυχόν προγνωστικής ισχύος της ροής πληροφοριών για την απόδοση της εργασίας. Ωστόσο, πιστεύουμε ότι τέτοιοι συσχετισμοί θα μπορούσαν να αποτελέσουν γόνιμη κατεύθυνση για μελλοντική έρευνα που υιοθετεί αυτές τις μεθόδους, ώστε να συμπεριληφθούν αυτά τα προκαταρκτικά αποτελέσματα ως αναφορά για μελλοντική εργασία.

Συζήτηση

Παρά την αποδεδειγμένη σημασία του PMC κατά την ανάκτηση μνήμης, η αιτιολογική επίδραση του PMC σε άλλες περιοχές παρέμεινε ασαφής. Συγκεκριμένα, η κατεύθυνση και το περιεχόμενο της ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ του PMC και άλλων περιοχών του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια των διαδικασιών μνήμης δεν έχουν δοκιμαστεί. Εδώ, χρησιμοποιήσαμε εγγραφές MEG από ROI που καθορίζονται από MRI για να αξιολογήσουμε τη ροή πληροφοριών μεταξύ PMC και άλλων περιοχών κατά τη διάρκεια μιας εργασίας οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι αναπαραστάσεις αντικειμένων PMC δείχνουν την αιτιακή επιρροή του Granger στις πληροφορίες ερεθίσματος σε άλλες περιοχές, κυρίως στην επιρροή του στο PFC σε όλες τις φάσεις εργασιών. Υπήρχε επίσης η πρόταση ότι το PMC διαμορφώνει την απόκριση στο OC κατά την ανάκτηση.

Το PMC διαμορφώνει αναπαραστάσεις ερεθισμάτων σε προμετωπιαίες περιοχές

Το πιο εντυπωσιακό μας εύρημα αφορά την επιρροή του PMC στις πληροφορίες ερεθίσματος που θυμούνται στο PFC. Σε όλες τις φάσεις εργασιών, η ροή πληροφοριών από το PMC στο PFC έτεινε να είναι πιο κυρίαρχη από την αντίστροφη κατεύθυνση. Δεδομένου ότι το μέτρο της ροής πληροφοριών βασίζεται στην απόδοση ταξινόμησης και όχι στο εύρος απόκρισης, αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι οι πληροφορίες που σχετίζονται με το ερέθισμα στο PMC ήταν προγνωστικές για αναπαραστάσεις ερεθίσματος που επρόκειτο να εμφανιστούν στο PFC. Αυτό ήταν πιο εμφανές στις φάσεις κωδικοποίησης και συντήρησης. Ωστόσο, βρέθηκε επίσης ότι το PMC διαμορφώνει τις αποκρίσεις στο PFC κατά τη φάση της ανάκτησης. Το γεγονός ότι αυτό το αποτέλεσμα συνέβη λίγο μετά την έναρξη του ερεθίσματος ανάκτησης αντηχεί με την αναμετάδοση πληροφοριών PMC στις οποίες βασίζεται η απόφαση του συμμετέχοντος, στο PFC για την υποστήριξη της επιτυχούς ανάκλησης.

Οι προμετωπιαίες περιοχές εμπλέκονται αξιόπιστα στον έλεγχο της προσοχής και στην ευέλικτη κωδικοποίηση πληροφοριών σχετικών με την εργασία (Duncan, 2010; Freedman and Assad, 2016). Μοτίβα ανατομικής συνδεσιμότητας μεταξύ του ιππόκαμπου και των μετωπιαίων οπτικο-οφθαλμικών συστημάτων (δηλαδή, ραχιαία PFC και μετωπιαία οφθαλμικά πεδία) (Shen et al., 2016) υποδηλώνουν ότι οι μετωπιαίες περιοχές είναι ιδιαίτερα καλά τοποθετημένες ώστε να ενσωματώνουν πληροφορίες οπτικής μνήμης για να καθοδηγούν τη συμπεριφορά (Contiand Irish, 2021 ). Οι μετωποβρεγματικές περιοχές που εμπλέκονται στον έλεγχο της προσοχής εμπλέκονται επίσης στη μνήμη εργασίας, ειδικά κατά τις περιόδους κωδικοποίησης και συντήρησης (Gazzaley και Nobre, 2012). Επιπλέον, είναι γνωστό ότι οι προμετωπιαίες περιοχές προκαλούν αλλαγές στον οπτικό φλοιό. Για παράδειγμα, η μικροδιέγερση των μετωπιαίων οφθαλμικών πεδίων προκαλεί αλλαγές στον οπτικό φλοιό σύμφωνα με τις μετατοπίσεις της προσοχής (Moore et al., 2003; Premereuret al., 2013).

Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι το PMC σχηματίζει προμετωπιαίες αναπαραστάσεις των απομνημονευμένων οπτικοχωρικών πληροφοριών σε όλη την απόδοση εργασίας και συμπεριλαμβανομένης της αρχής της περιόδου ανάκτησης. Προηγούμενες εργασίες fMRI έχουν δείξει αυξημένη μετωπική ενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης και της συντήρησης, ανεξάρτητα από το εάν η ανάκτηση ήταν απαραίτητη ή όχι, ενώ ο οπίσθιος κυκλικός φλοιός έδειξε μοτίβα απόκρισης σύμφωνα με ρόλο στην ανάκτηση (Rahm et al., 2014). Η λειτουργική συνδεσιμότητα μεταξύ PMC και προμετωπιαίων περιοχών, όπως το κοιλιακό PFC, παρέχει περαιτέρω υποστήριξη στη σημασία της μετωποβρεγματικής σύζευξης κατά την επεισοδιακή ανάκτηση (για ανασκόπηση, βλέπε Andrews-Hanna, 2012; Ritchey and Cooper, 2020). Τα ευρήματά μας επεκτείνουν την προηγούμενη εργασία προτείνοντας ότι αυτό το παρατηρούμενο μοτίβο συνδεσιμότητας περιλαμβάνει πληροφορίες που επηρεάζουν το PMC σχετικά με την εργασία σε προμετωπιαία δίκτυα.

Όπως με κάθε συσχέτιση, οι μερικές συσχετίσεις μας στο IFA ενδέχεται να αντικατοπτρίζουν συσχετισμούς με άλλη (μη δοκιμασμένη) περιοχή. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι οι ROI μας δεν απομονώθηκαν πλήρως κατά την ανακατασκευή της πηγής και περιλάμβαναν σήματα από κοντινές περιοχές. Εάν υπήρχαν σήματα PMC στο PFC ROI ή αντίστροφα, αυτό θα αύξανε την κοινή διακύμανση μεταξύ των ROI. Η κοινόχρηστη διακύμανση μπορεί να μειώσει τον βαθμό στον οποίο τα σήματα στο oneROI συνεισφέρουν πληροφορίες πάνω από αυτές που υπάρχουν ήδη στο άλλο ROI, γεγονός που θα μπορούσε να μειώσει τις μετρούμενες πληροφορίες ροή.

Το PMC επηρεάζει τον πρώιμο αισθητικό φλοιό κατά τη διάρκεια της ανάκτησης

Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν περαιτέρω ότι, κατά την ανάκτηση, τα σχήματα PMC αποκρίνονται στον αισθητήριο φλοιό. Σε όλες τις φάσεις εργασιών και για κάθε σύζευξη ROI, το OC έτεινε να κυριαρχεί στη ροή πληροφοριών, επηρεάζοντας άλλες περιοχές περισσότερο από ό,τι επηρεαζόταν από αυτές τις περιοχές, σύμφωνα με την οπτική φύση της εργασίας. Ωστόσο, η κυριαρχία του OC στις μετρήσεις μας για τη ροή πληροφοριών μπορεί να έχει ενισχυθεί από τη γενικά παροδική απόδοση του ταξινομητή που παρατηρήθηκε. Σε όλα τα ROI, η αποκωδικοποίηση άνω των πιθανοτήτων περιοριζόταν σε μεγάλο βαθμό σε σύντομες εποχές μετά τις παρουσιάσεις ερεθισμάτων, υποδηλώνοντας ότι οποιαδήποτε νευρωνική αναπαράσταση των διατηρούμενων πληροφοριών συνέβαλε ελάχιστα στην απόδοση του ταξινομητή. Ειδικότερα, βρήκαμε κάποια στοιχεία σημαντικής ροής πληροφοριών από το PMC στο OC στον τελευταίο μέρος της περιόδου ανάκτησης (BF=1.59). Παραμένει ασαφές εάν αυτή η ροή πληροφοριών είναι λειτουργικά σχετική. Οποιαδήποτε λειτουργική επίδραση του PMC στο OC πρέπει να διαμεσολαβείται από έμμεσες συνδέσεις, καθώς δεν υπάρχουν άμεσες προβολές μεταξύ του PMC και των πρωτογενών αισθητικοκινητικών περιοχών (Parvizi et al., 2006; Leech and Smallwood, 2019). ενδιάμεση χρονική οδός, η οποία προτείνεται να συμβάλλει στην οπτικοχωρική επεξεργασία (Kravitz et al., 2011).

Συνέπειες για την κατανόηση της λειτουργίας PMC

Συνολικά, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι το PMC διαδραματίζει συγκεκριμένο ρόλο στην αναμετάδοση πληροφοριών που σχετίζονται με ερεθίσματα σε άλλες περιοχές. Αυτό θέτει στη συνέχεια το ερώτημα τι ακριβώς κάνει το PMC. Ενώ τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν μια κατευθυντικότητα της επιρροής του PMC σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου, η ακριβής λειτουργία του PMC σε αυτό το πλαίσιο παραμένει ασαφής. Το PMC αντιπροσωπεύει έναν από τους σημαντικότερους κόμβους του δικτύου προεπιλεγμένης λειτουργίας του εγκεφάλου, που ορίζεται από το προφίλ απόκρισης «αρνητικής εργασίας» (Buckner et al., 2005). Ωστόσο, αποδεικνύουμε εδώ ότι το PMC δεν δείχνει μια απλή αρνητική συμβολή στην οπτικοχωρική μνήμη. Η δέσμευση PMC κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης και της συντήρησης σχετίζεται με χαμηλότερη απόδοση εργασιών (Piccoliet al., 2015; Santangelo and Bordier, 2019), ωστόσο η "ανάκληση κωδικοποίησης/ανάκτησης" PMC υποδηλώνει ότι η αυξημένη δραστηριότητα κατά την ανάκτηση σχετίζεται με καλύτερη ανάκληση (Daselaar et al., 2004, 2009). Ενώ η δραστηριότητα από μόνη της μπορεί να αντικατοπτρίζει μη συγκεκριμένες συνεισφορές περιεχομένου, τα μέτρα μας για τις αναπαραστάσεις ερεθισμάτων, χρησιμοποιώντας την απόδοση ταξινομητή, υποδηλώνουν ότι το PMC διαμορφώνει ενεργά αναπαραστάσεις πληροφοριών που σχετίζονται με ερέθισμα σε άλλες περιοχές κατά την εκτέλεση της εργασίας. Κατά συνέπεια, το PMC δεν εμπλέκεται στην επεξεργασία καθαρά εξωτερικών αισθητηριακών ερεθισμάτων αλλά συμμετέχει ενεργά στην αναπαράσταση εσωτερικού περιεχομένου, συμπεριλαμβανομένων των απομνημονευμένων πληροφοριών (Leech and Smallwood, 2019). Η μελέτη μας, ωστόσο, δεν ήταν σε θέση να οριοθετήσει τον τρόπο με τον οποίο η ροή πληροφοριών μεταξύ του PMC και άλλων περιοχών του εγκεφάλου είναι προγνωστική της ακρίβειας συμπεριφοράς και προτείνουμε ότι αυτή θα είναι μια κρίσιμη οδός για διερεύνηση σε μελλοντική εργασία.

Μελλοντικές κατευθύνσεις

Ως πρώτη μελέτη, εξ όσων γνωρίζουμε, για τη διερεύνηση της ανταλλαγής πληροφοριών που σχετίζονται με ερεθίσματα μεταξύ του PMC και άλλων περιοχών, η μελέτη μας θέτει πολλές κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα. Ενώ εστιάσαμε εδώ σε τέσσερις εκ των προτέρων ROI και χρησιμοποιήσαμε ένα σχετικά μικρό μέγεθος δείγματος, θα είναι σημαντικό να χαρτογραφήσουμε ολοκληρωμένα τη ροή πληροφοριών μεταξύ PMC και άλλων περιοχών του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης με μεγαλύτερες κοόρτες συμμετεχόντων. Μέθοδοι με χρονική επίλυση, όπως MEG/EEG , θα μπορούσε επίσης να συμπληρωθεί με μεθόδους απεικόνισης, όπως fMRI, για τη δοκιμή λεπτότερων διαμερισμάτων εντός αυτών των περιοχών.

Είχαμε χαμηλή συνολική αποκωδικοποίηση κατά τη συντήρηση, και έτσι, περιορισμένη ικανότητα ανίχνευσης ροής πληροφοριών κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης εργασίας. Επιλέξαμε οπτικά παρόμοια ερεθίσματα για να αυξήσουμε τη δυσκολία της εργασίας και να μειώσουμε τη λεκτική επισήμανση. Ωστόσο, αυτό μπορεί να έχει μειώσει την απόδοση του ταξινομητή για την ταυτότητα εργασίας. Η αποκωδικοποίηση ήταν η υψηλότερη θέση για ερέθισμα, όπου η αμφιβληστροειδοτοπική οργάνωση των οπτικών φλοιωδών περιοχών θα απέφερε διαφορές απόκρισης μεγαλύτερης χωρικής κλίμακας, ωστόσο ακόμη και για τοποθεσίες, πέρα ​​από την απόκριση που προκαλείται από ερέθισμα, βρήκαμε λίγα στοιχεία αποκωδικοποίησης με βάση τις απομνημονευμένες τιμές. Αντίθετα, κατά την αποκωδικοποίηση σημάτων ΗΕΓ κατά τη διάρκεια μιας απλούστερης εργασίας οπτικής μνήμης, οι Bocincova και Johnson (2019) αναφέρουν την αποκωδικοποίηση ερεθισμάτων πάνω από πιθανότητα κατά τη διάρκεια μιας περιόδου καθυστέρησης, αν και πιο αδύναμη από ό,τι κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης. Έτσι, ενώ η υψηλή δυσκολία εργασίας εμφανίζεται απαραίτητη για την απομόνωση του συγκεκριμένου ρόλου του PMC (Kochanet al., 2011; Leech et al., 2011; Vannini et al., 2011), μια λιγότερο απαιτητική εργασία μπορεί να αποφέρει καλύτερη απόδοση ταξινομητή, για καλύτερη ανίχνευση ροών πληροφοριών σε όλες τις φάσεις εργασιών.

Οι προσπάθειες για την οριοθέτηση της λειτουργικής συνάφειας των υποπεριοχών PMC μπορεί επίσης να προσφέρουν κρίσιμες γνώσεις για την πρώιμη και ακριβή διάγνωση της νόσου Alzheimer (Buckner et al., 2005; Xia et al., 2014; Wu et al., 2016; Khan et al., 20 ). Τα αναδυόμενα στοιχεία υποδηλώνουν ότι οι υγιείς νεαροί ενήλικες που φέρουν το αλληλόμορφο APOE-«4 παρουσιάζουν αναποτελεσματικότητα διαμορφώνοντας τη δραστηριότητα PMC κατά τη διάρκεια της μνήμης και της αντίληψης εργασίας σκηνής (αλλά όχι προσώπου και αντικειμένου) (π.χ. Shineet al., 2015), ενώ λειτουργική απενεργοποίηση του PMC κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής μνήμης εργασίας Η απόδοση είναι προγνωστική της επακόλουθης γνωστικής έκπτωσης σε ενήλικες μεγαλύτερης ηλικίας με ήπια γνωστική εξασθένηση (Kochan et al., 2011).

Δεδομένου ότι η οπτικοχωρική δυσλειτουργία λόγω της δυσλειτουργίας PMC έχει προταθεί ως πρώιμος προάγγελος της νόσου Alzheimer (Pihlajamäki et al., 2010; Irish et al., 2012; Salimi et al., 2018), μελλοντικές μελέτες στη διερεύνηση λειτουργικών αλλαγών στο PMC έγκαιρη αναγνώριση ατόμων που διατρέχουν κίνδυνο άνοιας.

βιβλιογραφικές αναφορές

Andrews-Hanna JR (2012) Το προεπιλεγμένο δίκτυο του εγκεφάλου και ο προσαρμοστικός του ρόλος στην εσωτερική σκέψη. Neuroscientist 18:251–270.

Benjamini Y, Hochberg Y (1995) Έλεγχος του ποσοστού ψευδούς ανακάλυψης: μια πρακτική και ισχυρή προσέγγιση για πολλαπλές δοκιμές. JR Stat Soc Ser BMethodol 57:289–300.

Bird CM, Keidel JL, Ing LP, Horner AJ, Burgess N (2015) Εδραίωση σύνθετων γεγονότων μέσω αποκατάστασης στον οπίσθιο φλοιό του συσσωρευτή. J Neurosci35:14426–14434.

Bocincova A, Johnson JS (2019) Η χρονική πορεία της κωδικοποίησης και της συντήρησης χαρακτηριστικών που σχετίζονται με εργασίες έναντι άσχετων αντικειμένων στη μνήμη εργασίας. Cortex 111:196-209.

Brainard DH (1997) The Psychophysics Toolbox. Spat Vis 10:433–436.

Buckner RL, Snyder AZ, Shannon BJ, LaRossa G, Sachs R, Fotenos AF, Sheline YI, Klunk WE, Mathis CA, Morris JC, Mintun MA (2005) Μοριακός, δομικός και λειτουργικός χαρακτηρισμός της νόσου Alzheimer: στοιχεία για μια σχέση μεταξύ προεπιλεγμένης δραστηριότητας, αμυλοειδούς και μνήμης. J Neurosci 25:7709-7717.

Bzdok D, Heeger A, Langner R, Laird AR, Fox PT, Palomero-Gallagher N, Vogt BA, Zilles K, Eickhoff SB (2015) Υποεξειδίκευση στον ανθρώπινο οπίσθιο έσω φλοιό. Neuroimage 106:55-71.

Canolty RT, Edwards E, Dalal SS, Soltani M, Nagarajan SS, Kirsch HE, Berger MS, Barbaro NM, Knight RT (2006) Η υψηλή ισχύς γάμμα κλειδώνεται κατά φάση σε θήτα ταλαντώσεις στον ανθρώπινο νεοφλοιό. Science 313:1626–1628.

Conti F, Irish M (2021) Αξιοποίηση οπτικών εικόνων και οφθαλμοκινητικής συμπεριφοράς για την κατανόηση της προοπτικής. Trends Cogn Sci 25:272–283.

Cooper RA, Ritchey M (2019) Οι συνδέσεις δικτύου κορτικο-ιππόκαμπου υποστηρίζουν την πολυδιάστατη ποιότητα της επεισοδιακής μνήμης. Elife 8:e45591.

Dale AM, Fischl B, Sereno MI (1999) Ανάλυση που βασίζεται στην επιφάνεια του φλοιού: I.Segmentation and surface reconstruction. Neuroimage 9:179-194.

Daselaar SM, Prince SE, Cabeza R (2004) Όταν λιγότερο σημαίνει περισσότερα: απενεργοποιήσεις κατά την κωδικοποίηση που προβλέπουν την επόμενη μνήμη. Νευροεικόνα 23:921-927.

For more information:1950477648nn@gmail.com