Η επανενεργοποίηση μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης προωθεί ταυτόχρονα τη διαφοροποίηση μοτίβων Dentate Gyrus/CA2,3 και την ενσωμάτωση της μνήμης CA1

Επικοινωνία: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Συμβάντα που αλληλεπικαλύπτονται με την προηγούμενη εμπειρία μπορεί να ενεργοποιήσουν την επανενεργοποίηση των υπαρχουσών αναμνήσεων. Ωστόσο, μια τέτοια επανενεργοποίηση μπορεί να έχει διαφορετικές αναπαραστατικές συνέπειες μέσα στο κύκλωμα του ιππόκαμπου. Οι υπολογιστικές θεωρίες της λειτουργίας του ιππόκαμπου υποδηλώνουν ότι η οδοντωτή έλικα και το CA2,3 (DG/CA2,3) είναι προκατειλημμένα για να διαφοροποιούν πολύ παρόμοιες μνήμες, ενώ το CA1 μπορεί να ενσωματώσει σχετικά γεγονότα αναπαριστάνοντάς τα με επικαλυπτόμενους νευρικούς κώδικες. Εδώ, δοκιμάσαμε εάν ο σχηματισμός διαφοροποιημένων ή ολοκληρωμένων αναπαραστάσεων στα υποπεδία του ιππόκαμπου εξαρτάται από την ισχύ της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης. Οι άνθρωποι των συμμετεχόντων και των δύο φύλων έμαθαν συσχετισμούς (ζεύγη ΑΒ, είτε σχήμα προσώπου είτε σχήμα σκηνής) και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε σάρωση fMRI ενώ κωδικοποίησαν επικαλυπτόμενες συσχετίσεις (ζεύγη σχήματος-αντικειμένου BC). Τόσο πριν όσο και μετά την εκμάθηση, οι συμμετέχοντες σαρώθηκαν επίσης ενώ έβλεπαν έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία των επικαλυπτόμενων αναμνήσεων (εικόνες A και C) μεμονωμένα. Χρησιμοποιήσαμε αναλύσεις μοτίβων πολλαπλών μεταβλητών για να μετρήσουμε την επανενεργοποίηση των αρχικών αναμνήσεων ζεύγους (στοιχεία A) κατά τη διάρκεια της εκμάθησης επικαλυπτόμενων ζευγαριών (BC), καθώς και την αναπαραστατική αλλαγή που σχετίζεται με τη μάθηση για έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία μνήμης στα υποπεδία του ιππόκαμπου. Όταν οι προηγούμενες μνήμες επανενεργοποιήθηκαν έντονα κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης επικαλυπτόμενων ζευγών, οι αναπαραστάσεις DG/CA2,3 και subiculum για έμμεσα σχετιζόμενες εικόνες (A και C) έγιναν λιγότερο παρόμοιες, σύμφωνα με τη διαφοροποίηση του σχεδίου. Ταυτόχρονα, η επανενεργοποίηση της μνήμης κατά τη διάρκεια της νέας μάθησης προώθησε την ενσωμάτωση στο CA1, όπου οι αναπαραστάσεις για έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία μνήμης έγιναν πιο παρόμοιες μετά τη μάθηση. Επιπλέον, η επανενεργοποίηση της μνήμης και η αναπαράσταση υποβάθρου προέβλεπαν ταχύτερες και ακριβέστερες αποφάσεις συμπερασμάτων (AC). Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι η επανενεργοποίηση των σχετικών αναμνήσεων κατά τη διάρκεια της νέας μάθησης οδηγεί σε αποσυνδεόμενες στρατηγικές κωδικοποίησης στα υποπεδία του ιππόκαμπου, σύμφωνα με τις υπολογιστικές θεωρίες.

Λέξεις-κλειδιά: συνειρμική μνήμη; επεισοδιακή μνήμη? fMRI υψηλής ανάλυσης. υποπεδίο ιππόκαμπου; διαχωρισμός μοτίβων

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΟΥ CISTANCHE: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΝΗΜΗΣ

Εισαγωγή

Ο ιππόκαμπος αποτελείται από πολλαπλά υποπεδία που συμβάλλουν στην επεξεργασία και αναπαράσταση της μνήμης. Τα υπολογιστικά μοντέλα προτείνουν ότι οι ανατομικές ιδιότητες της οδοντωτής έλικας και του CA2,3 (DG/CA2,3) καθιστούν αυτά τα υποπεδία ιδανικά για διαχωρισμό σχεδίων ή την αυτόματη ορθογωνοποίηση πολύ παρόμοιων φλοιωδών εισόδων μέσω αραιής πυροδότησης (Marr, 1971· Schapiro et al. ., 2017). Αντίθετα, τα χαρακτηριστικά του CA1 έχουν προταθεί για τη μεσολάβηση της ολοκλήρωσης της μνήμης ή του σχηματισμού επικαλυπτόμενων αναπαραστάσεων που κωδικοποιούν τα κοινά χαρακτηριστικά στα σχετικά επεισόδια (Eichenbaum et al., 1999· Schlichting and Preston, 2015· Schapiro et al., 2017). Η ηλεκτροφυσιολογική έρευνα καταδεικνύει τέτοιες αναπαραστατικές διαστάσεις μεταξύ των υποπεδίων: τα σύνολα DG/CA2,3 προκαλούν διακριτά μοτίβα πυροδότησης με μικρές μόνο αλλαγές στα αντιληπτικά χαρακτηριστικά ενός περιβάλλοντος, ενώ τα πρότυπα δραστηριότητας CA1 αλλάζουν σταδιακά καθώς τα περιβάλλοντα γίνονται αντιληπτικά διακριτά (Leutgeb et al., 2004, 2007). Η παράλληλη εργασία σε ανθρώπους έχει δείξει ότι οι αλλαγές στην ενεργοποίηση DG/CA2,3 κάνουν διάκριση μεταξύ πολύ όμοιων εικόνων αντικειμένων ή αντικειμένων που μοιράζονται παρόμοιο πλαίσιο, ενώ οι αποκρίσεις CA1 όχι (Bakker et al., 2008; Lacy et al., 2011; Dimsdale -Zucker et al., 2018). Το Subiculum, η δομή εξόδου του κυκλώματος του ιππόκαμπου (O'Mara et al., 2001), μπορεί να συμβάλει τόσο στη διαφοροποίηση των προτύπων (Potvin et al., 2009) όσο και στην ολοκλήρωση (Schapiro et al., 2012).

Εικόνα 1. Πειραματικός σχεδιασμός. Σχηματικό σχέδιο συμπεριφοράς. Οι συμμετέχοντες αρχικά εκτέθηκαν σε ατομικά παρουσιαζόμενες εικόνες (πρόσωπα, σκηνές και νέα αντικείμενα) που αργότερα θα σχετίζονταν έμμεσα μέσω της συνειρμικής μάθησης (στοιχεία Α και Γ). Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες έμαθαν να συσχετίζουν αρχικά ζεύγη (συσχετίσεις σχήματος προσώπου ή σχήματος σκηνής AB) και σαρώθηκαν ενώ μάθαιναν επικαλυπτόμενα ζεύγη (συσχετίσεις σχήματος-αντικειμένου BC). Οι συμμετέχοντες σαρώθηκαν ξανά σε μια φάση μετά την έκθεση ενώ είδαν τα ίδια στοιχεία από την προέκθεση (στοιχεία Α και Γ). Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν μια εργασία συμπερασμάτων σε όλα τα επεισόδια. Τέλος, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν μια εργασία τοπικοποίησης στην οποία είδαν μεμονωμένα παρουσιαζόμενα πρόσωπα, σκηνές, αντικείμενα και σχήματα σε μπλοκαρισμένο σχέδιο. Β, Χειρισμός οπτικής ομοιότητας. Η ομοιότητα του κοινόχρηστου στοιχείου Β στα ζεύγη χειραγωγήθηκε παραμετρικά. Σε αυτό το παράδειγμα, το επάνω σχήμα θα είχε δει στα αρχικά ζεύγη AB, ενώ η κάτω σειρά αντιπροσωπεύει τις διαφορετικές μορφές σχήματος που θα μπορούσαν να φανούν κατά την εκμάθηση των επικαλυπτόμενων ζευγών BC. Το συνδετικό στοιχείο Β που παρουσιάζεται κατά την εκμάθηση επικαλυπτόμενων ζευγαριών θα μπορούσε είτε να είναι ακριβής αντιστοίχιση με το στοιχείο Β που παρουσιάζεται κατά τη διάρκεια της αρχικής εκμάθησης ζευγαριών (AB), μια μορφή υψηλής ομοιότητας ή χαμηλής ομοιότητας ή ένα νέο (δηλαδή, μη επικαλυπτόμενο) στοιχείο. Γ, Υποκειμενική ομοιότητα ερεθισμάτων σχήματος που χρησιμοποιούνται για αντικείμενα που αναβοσβήνουν. Ένα ανεξάρτητο δείγμα συμμετεχόντων βαθμολόγησε την οπτική ομοιότητα μεταξύ γονικών σχημάτων και μορφών σχημάτων που παρουσιάζονται δίπλα-δίπλα χρησιμοποιώντας μια κλίμακα Likert 5 βαθμών (1=καθόλου παρόμοια, 5=πολύ παρόμοια). pp, 0.05 (ζευγές t-test). Οι γραμμές σφάλματος υποδεικνύουν 6 SEM.

Ωστόσο, μια τέτοια προηγούμενη εργασία δεν εξέτασε πώς η επανενεργοποίηση της μνήμης οδηγεί σε αποσυνδεόμενες στρατηγικές αναπαράστασης εντός του ιππόκαμπου, επιτρέποντας την εκμάθηση αναπαράστασης να πάει πέρα ​​από έναν απλό μετασχηματισμό μεταξύ της εξωτερικής αισθητηριακής εισόδου και της εξόδου μνήμης. Τα κλασικά μοντέλα υπολογιστικής μάθησης προτείνουν ότι οι αναπαραστάσεις μνήμης πρέπει να προσαρμόζονται για να προβλέψουν πιθανά αποτελέσματα ως απόκριση σε περιβαλλοντικά στοιχεία, με την ολοκλήρωση να συμβαίνει όταν τα ερεθίσματα προβλέπουν το ίδιο αποτέλεσμα και τη διαφοροποίηση όταν τα ερεθίσματα προβλέπουν διαφορετικά αποτελέσματα (Rumelhart et al., 1986). Ωστόσο, πρόσφατα ευρήματα fMRI δείχνουν ότι η διαφοροποίηση μπορεί επίσης να συμβεί όταν τα ερεθίσματα μοιράζονται μια κοινή συσχέτιση ή έκβαση (Schlichting et al., 2015; Favila et al., 2016; Zeithamova et al., 2018). Σε αυτές τις μελέτες, οι αναπαραστάσεις του ιππόκαμπου ήταν πιο ευδιάκριτες για ερεθίσματα που είχαν κοινό αποτέλεσμα από ερεθίσματα με διαφορετικά αποτελέσματα. Αυτή η διαφοροποίηση δεν μπορεί να εξηγηθεί από την άποψη του αυτόματου διαχωρισμού της εξωτερικής εισόδου μέσω αραιής κωδικοποίησης στο DG/CA2,3. Μάλλον, μια πρόσφατη θεωρητική προοπτική προτείνει ότι η επανενεργοποίηση της μνήμης μπορεί να εξηγήσει τον τρόπο με τον οποίο οι αναπαραστάσεις του ιππόκαμπου αλλάζουν ενόψει της επικάλυψης γεγονότων (Ritvo et al., 2019).

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η βέλτιστη μάθηση μειώνει τον ανταγωνισμό μεταξύ των αναμνήσεων είτε μέσω της διαφοροποίησης είτε της ολοκλήρωσης (Ritvo et al., 2019). Αν και η αισθητηριακή επικάλυψη στο περιβάλλον είναι σίγουρα ένας παράγοντας που μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό βέλτιστων αναπαραστάσεων που μειώνουν την ασάφεια (Leutgeb et al., 2004, 2007; Lacy et al., 2011; Yassa and Stark, 2011), αυτό που μπορεί να είναι πιο σημαντικό είναι ο τρόπος με τον οποίο η αλληλοεπικαλυπτόμενη αισθητηριακή είσοδος οδηγεί στην επανενεργοποίηση των ανταγωνιστικών αναμνήσεων. Οι επανενεργοποιημένες μνήμες μπορεί να είναι ο «στόχος» της μάθησης περισσότερο από τα αισθητηριακά χαρακτηριστικά που προκάλεσαν την επανενεργοποίηση. Έτσι, στην παρούσα μελέτη, προχωρήσαμε πέρα ​​από τη θεώρηση της αντιληπτικής ομοιότητας ως του μοναδικού οδηγού των αναπαραστάσεων του ιππόκαμπου και ελέγξαμε εάν η επανενεργοποίηση σχετικών αναμνήσεων στον φλοιό κατά τη διάρκεια της μάθησης οδηγεί σε κωδικοποίηση υποπεδίου με διαχωρισμό. Υποθέσαμε ότι η επανενεργοποίηση της μνήμης θα ρυθμιζόταν από την ομοιότητα συμβάντων σε όλη τη μάθηση (Vieweg et al., 2015) και μπορεί επομένως να είναι ο βασικός παράγοντας που μεσολαβεί στον βαθμό αναπαραστατικής επικάλυψης που παρατηρείται για παρόμοια συμβάντα σε υποπεδία του ιππόκαμπου (Ritvo et al., 2019). Υποθέσαμε επίσης ότι η ολοκλήρωση και η διαφοροποίηση δεν θα ήταν αμοιβαία αποκλειόμενα αποτελέσματα ως απόκριση στην επανενεργοποίηση της μνήμης, αλλά ότι η επανενεργοποίηση θα οδηγούσε αντίθετα στον ταυτόχρονο σχηματισμό συμπληρωματικών διαφοροποιημένων και ολοκληρωμένων αναπαραστάσεων στο DG/CA2,3 και CA1.

Για να ελέγξουμε αυτές τις προβλέψεις, χειριστήκαμε παραμετρικά την αντιληπτική ομοιότητα μεταξύ επικαλυπτόμενων γεγονότων σε μια εργασία συσχετισμού συμπερασμάτων (Εικ. 1). Οι συμμετέχοντες μελέτησαν τα αρχικά ζεύγη και σαρώθηκαν χρησιμοποιώντας fMRI υψηλής ανάλυσης ενώ μάθαιναν επικαλυπτόμενα ζεύγη. Δοκιμάσαμε τη μνήμη για τα μαθημένα ζεύγη και συμπεράνουμε τη γνώση των έμμεσων σχέσεων μεταξύ των ζευγαριών, με την απόδοση συμπερασμάτων να χρησιμεύει ως δείκτης συμπεριφοράς ολοκλήρωσης (Shohamy and Wagner, 2008· Zeithamova et al., 2012). Σημαντικά, προσδιορίσαμε ποσοτικά τον τρόπο με τον οποίο η επανενεργοποίηση της μνήμης κατά τη διάρκεια της επικαλυπτόμενης εκμάθησης συμβάντων επηρέασε την αναπαράσταση του υποπεδίου του ιππόκαμπου

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΟΣ CISTANCHE: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΝΗΜΗΣ

Υλικά και μέθοδοι

Συμμετέχοντες Τριάντα δύο δεξιόχειρα άτομα (15 γυναίκες, ηλικίας 18-31 ετών, μέσος όρος=21.5 ετών) συμμετείχαν αφού έδωσαν ενημερωμένη συγκατάθεση σύμφωνα με ένα πρωτόκολλο που εγκρίθηκε από την Επιτροπή Αναθεώρησης Ιδρύματος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν. Οι συμμετέχοντες έλαβαν 25 $/ώρα ως αποζημίωση. Τα δεδομένα από 6 συμμετέχοντες εξαιρέθηκαν από τις αναλύσεις: 2 συμμετέχοντες λόγω υπερβολικής κίνησης του κεφαλιού, 1 συμμετέχων που αποσύρθηκε από το πείραμα, 2 συμμετέχοντες που είχαν ημιτελείς συνεδρίες σάρωσης (οι φάσεις μετά την έκθεση ή/και εντοπισμού δεν σαρώθηκαν) και 1 συμμετέχων για τεχνουργήματα εικόνας στις λειτουργικές σαρώσεις που απέκλειαν την ανάλυση των φάσεων προέκθεσης και εντοπισμού. Οι υπόλοιποι συμμετέχοντες (n=26, 14 γυναίκες) συμπεριλήφθηκαν στις αναλύσεις. Καθορίσαμε το τελικό μέγεθος του δείγματος με βάση σχετικές μελέτες που χρησιμοποίησαν παρόμοια παραδείγματα και αναλυτικές προσεγγίσεις (Zeithamova et al., 2012; Schlichting et al., 2015; Dimsdale-Zucker et al., 2018). Επιπλέον, αυτό το μέγεθος δείγματος μας έδωσε μια εκτιμώμενη στατιστική ισχύ 0,0,99 για να ανιχνεύσουμε την επίδραση της οπτικής ομοιότητας στην ακρίβεια συμπερασμάτων σε όλα τα επεισόδια με βάση πιλοτικά δεδομένα από μια ξεχωριστή ομάδα συμμετεχόντων (n=30, 22 γυναίκες, ηλικίας { {23}} έτη, μέσος όρος=18.9 έτη· ANOVA επαναλαμβανόμενων μετρήσεων με αποτέλεσμα μερικό h στο τετράγωνο (h2 )=0.280).

Τα ερεθίσματα ήταν 58 άγνωστα πρόσωπα (μισό αρσενικό, μισό θηλυκό, ολόλευκο), 58 άγνωστες σκηνές (μισές φυσικές, μισές ανθρωπογενείς), 671 μαύρα σχήματα που δημιουργήθηκαν στο MATLAB (για περισσότερες πληροφορίες, βλ. αντικείμενα (Hsu et al., 2014; Schlichting et al., 2015). Ένα υποσύνολο των ερεθισμάτων οργανώθηκε σε 32 τριάδες αποτελούμενες από τρία στοιχεία (Α, Β, Γ) που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία συσχέτισης συμπερασμάτων (Εικ. 1Α). Τα στοιχεία Α αποτελούνταν από πρόσωπα (16) ομοιόμορφα χωρισμένα κατά φύλο και σκηνές (16) ομοιόμορφα διαχωρισμένα ανά φυσικό και ανθρωπογενές. όλα τα στοιχεία Β ήταν σχήματα (56). όλα τα στοιχεία C ήταν νέα αντικείμενα (32). Ένα άλλο υποσύνολο ερεθισμάτων (42 πρόσωπα, 42 σκηνές, 42 αντικείμενα και 42 σχήματα) χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία εντοπισμού και δεν εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια της εργασίας συσχέτισης συμπερασμάτων. Η ανάθεση ερεθισμάτων στις εργασίες τριάδας και εντοπισμού τυχαιοποιήθηκε μεταξύ των συμμετεχόντων. Τα ερεθίσματα παρουσιάστηκαν χρησιμοποιώντας το Psychtoolbox στο MATLAB (Brainard, 1997; Pelli, 1997; Kleiner et al., 2007).

Διαδικασία εργασίας Αρχική εκμάθηση ζευγαριού (ΑΒ). Οι συμμετέχοντες έμαθαν τα αρχικά ζεύγη (AB) σε τέσσερα τμήματα μελέτης-δοκιμών. Κατά τη διάρκεια της φάσης της μελέτης, καθένα από τα 32 αρχικά ζεύγη παρουσιάστηκε για 3,5 δευτερόλεπτα με ένα διάστημα μεταξύ δοκιμών 0,5 δευτερολέπτων (ITI). Το στοιχείο Α (πρόσωπο ή σκηνή) παρουσιάζεται πάντα στα αριστερά και το στοιχείο Β (σχήμα) παρουσιάζεται πάντα στα δεξιά. Αφού μελέτησαν όλα τα ζεύγη, οι συμμετέχοντες δοκιμάστηκαν χρησιμοποιώντας ένα 3-εναλλακτικό τεστ υποχρεωτικής επιλογής. Οι συμμετέχοντες έλαβαν το στοιχείο Α στο επάνω μέρος της οθόνης και έπρεπε να επιλέξουν ανάμεσα στο κατάλληλο στοιχείο Β και δύο φύλλα. Τα φύλλα ήταν σχήματα από άλλες τριάδες, έτσι ώστε οι συμμετέχοντες να μην μπορούσαν να βασίσουν την απόφασή τους στην οικειότητα των σχημάτων. Οι συμμετέχοντες είχαν 1{10}} δευτερόλεπτα για να απαντήσουν σε κάθε δοκιμή. Μετά την απάντηση του συμμετέχοντα, παρασχέθηκε διορθωτική ανατροφοδότηση στο τέλος κάθε δοκιμής για 1 δευτερόλεπτο. Οι δοκιμαστικές δοκιμές διαχωρίστηκαν με ITI 0,5 δευτερολέπτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης συλλέχθηκαν ανατομικές εικόνες.

Χειρισμός οπτικής ομοιότητας κατά τη διάρκεια νέας κωδικοποίησης. Για να εξεταστεί πώς η ομοιότητα των στοιχείων συμβάντος επηρεάζει την επανενεργοποίηση της μνήμης και τη συμπεριφορά, η οπτική ομοιότητα του συνδετικού στοιχείου (το σχήμα ή το στοιχείο Β) στην εργασία συσχέτισης συμπερασμάτων χειρίστηκε παραμετρικά (Εικ. 1Β). Χειρισθήκαμε την οπτική ομοιότητα με βάση προηγούμενη εργασία που δείχνει ότι οι αποκρίσεις του υποπεδίου του ιππόκαμπου διαμορφώνονται από την επικάλυψη οπτικών χαρακτηριστικών μεταξύ των γεγονότων (Leutgeb et al., 2004, 2007; Bakker et al., 2008; Lacy et al., 2011). Υπήρχαν συνολικά τέσσερις προϋποθέσεις: ακριβής αντιστοίχιση, υψηλή ομοιότητα, χαμηλή ομοιότητα και νέο. Στην ακριβή συνθήκη αντιστοίχισης, οι συμμετέχοντες είδαν το ίδιο ακριβώς συνδετικό σχήμα Β όταν μάθαιναν τα αρχικά ζεύγη (AB) και τα επικαλυπτόμενα ζεύγη (BC). Στις συνθήκες υψηλής και χαμηλής ομοιότητας, κάθε σχήμα που φαίνεται στα επικαλυπτόμενα ζεύγη ήταν μια παραμετρική μορφή ενός σχήματος από ένα από τα αρχικά ζεύγη. Τα "γονικά" σχήματα δημιουργήθηκαν παίρνοντας 16 σημεία κατανεμημένα κατά μήκος της περιμέτρου ενός κύκλου, μεταφράζοντας τυχαία κάθε σημείο και στη συνέχεια συνδέοντας γειτονικά σημεία για τη δημιουργία ακμών χρησιμοποιώντας παρεμβολή spline. Τα σχήματα στις συνθήκες υψηλής και χαμηλής ομοιότητας δημιουργήθηκαν παίρνοντας σχήματα δύο γονέων και υπολογίζοντας τον μέσο όρο των συντεταγμένων των αντίστοιχων κορυφών χρησιμοποιώντας διαφορετικά βάρη. Τα σχήματα υψηλής ομοιότητας στάθμισαν 80 τοις εκατό με το σχήμα ενός γονέα και 20 τοις εκατό με τον άλλο γονέα, ενώ τα σχήματα χαμηλής ομοιότητας σταθμίστηκαν 70 τοις εκατό στον έναν γονέα και 30 τοις εκατό στον άλλο γονέα. Στη νέα συνθήκη, οι συμμετέχοντες είδαν ένα νέο σχήμα σε συνδυασμό με ένα νέο αντικείμενο, κάνοντας αυτά τα ζεύγη να μην επικαλύπτονται με τα αρχικά ζεύγη. Τα νέα ζευγάρια χρησίμευσαν ως βάση για τη συνειρμική μάθηση. Κάθε συμμετέχων μελέτησε οκτώ τριάδες ανά συνθήκη οπτικής ομοιότητας.

Οι διαφορές στην υποκειμενική ομοιότητα μεταξύ των στοιχείων υψηλής και χαμηλής ομοιότητας επιβεβαιώθηκαν σε ένα ανεξάρτητο δείγμα 9 συμμετεχόντων (8 γυναίκες, ηλικίας 18-22 ετών, μέσος όρος=19.4 ετών). Οι συμμετέχοντες σε αυτό το δείγμα βαθμολόγησαν την οπτική ομοιότητα μεταξύ γονικών σχημάτων και μορφών σχήματος που παρουσιάζονται δίπλα-δίπλα χρησιμοποιώντας μια κλίμακα Likert 5 βαθμών (1=καθόλου παρόμοια, 5=πολύ παρόμοια) σε 180 δοκιμές . Οι ακριβείς αντιστοιχίσεις βαθμολογήθηκαν ως πιο παρόμοιες από τις μορφές υψηλής ομοιότητας (t(8) {{10}}.255, p , 0.001, Cohen's d=2.085), οι μορφές υψηλής ομοιότητας βαθμολογήθηκαν ως πιο παρόμοιες από τις μορφές χαμηλής ομοιότητας (t(8)=9.312, p , 0.001, d=3.104) και οι μορφές χαμηλής ομοιότητας βαθμολογήθηκαν ως πιο παρόμοιες από τις νέες στοιχεία (t(8)=10.021, p , 0.001, d=3.340). Μια προειδοποίηση για τον ποσοτικό προσδιορισμό της υποκειμενικής ομοιότητας χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση είναι ότι η σύγκριση δεν περιλαμβάνει ένα στοιχείο μνήμης. Είναι πιθανό ότι, εάν εισάγαμε μια καθυστέρηση μεταξύ της παρουσίασης δύο σχημάτων, η παρατηρούμενη συνάρτηση υποκειμενικής ομοιότητας (Εικ. 1C) να διέφερε. Για παράδειγμα, οι διαφορές υποκειμενικής ομοιότητας μεταξύ των συνθηκών υψηλής και χαμηλής ομοιότητας μπορεί να ήταν λιγότερο έντονες. Ενώ αυτή η προειδοποίηση μέτρησης μπορεί να επηρεάσει την ερμηνεία των ίδιων των κρίσεων υποκειμενικής ομοιότητας, έχει μικρότερο αντίκτυπο στην ερμηνεία των κεντρικών αναλύσεων συμπεριφοράς και νευρώνων μας. Παρατηρούμε διαφορές στην απόδοση της μνήμης και την επανενεργοποίηση μεταξύ των συνθηκών ομοιότητας (συμπεριλαμβανομένων των συνθηκών υψηλών και χαμηλών συνθηκών) που υποδεικνύουν ότι οι τέσσερις συνθήκες ομοιότητας επηρεάζουν διαφορετικά την επεξεργασία (βλ. Αποτελέσματα). Επιπλέον, οι νευρωνικές μας αναλύσεις που αξιολογούν την αναπαραστατική αλλαγή που σχετίζεται με τη μάθηση επικεντρώνονται μόνο στην κατάσταση υψηλής ομοιότητας και δεν βασίζονται σε συγκρίσεις με άλλες συνθήκες ομοιότητας (βλ. Έκθεση μεμονωμένων στοιχείων πριν και μετά τη μάθηση).

Εκμάθηση επικαλυπτόμενων ζευγαριών (BC). Αφού οι συμμετέχοντες έμαθαν τα αρχικά ζεύγη, σαρώθηκαν ενώ μάθαιναν τα επικαλυπτόμενα ζεύγη. Αυτή η φάση αποτελούνταν και πάλι από τέσσερις ομάδες μελέτης-δοκιμών. Κατά τη φάση της μελέτης, τα 32 ζεύγη παρουσιάστηκαν χρησιμοποιώντας ένα σχέδιο σχετικό με το γεγονός, με ζεύγη που παρουσιάστηκαν για 3,5 δευτερόλεπτα ακολουθούμενα από 8,5 δευτερόλεπτα ITI στερέωσης. Το στοιχείο C (αντικείμενο) παρουσιάζεται πάντα στα αριστερά και το στοιχείο Β (σχήμα) παρουσιάζεται πάντα στα δεξιά. Μετά από κάθε φάση της μελέτης, οι συμμετέχοντες ελέγχονταν στα ζεύγη BC χρησιμοποιώντας ένα 3-εναλλακτικό τεστ υποχρεωτικής επιλογής, το οποίο δεν σαρώθηκε. Οι συμμετέχοντες έλαβαν το στοιχείο C στο επάνω μέρος της οθόνης και έπρεπε να επιλέξουν μεταξύ του κατάλληλου στοιχείου Β και δύο αλουμινόχαρτων. Δεν δόθηκαν σχόλια κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης. Οι συμμετέχοντες είχαν 10 δευτερόλεπτα για να απαντήσουν σε κάθε δοκιμαστική δοκιμή και οι δοκιμές διαχωρίστηκαν με 0,5 δευτερόλεπτα ITI.

Έκθεση μεμονωμένων αντικειμένων πριν και μετά τη μάθηση. Πριν μάθουν τα αρχικά ζεύγη και αφού μάθουν τα επικαλυπτόμενα ζεύγη, οι συμμετέχοντες εκτέθηκαν σε ατομικά παρουσιαζόμενα στοιχεία Α και Γ (πρόσωπα, σκηνές και αντικείμενα) από την κατάσταση υψηλής ομοιότητας. Αυτές οι φάσεις έκθεσης περιορίστηκαν σε μια μοναδική συνθήκη οπτικής ομοιότητας για να μεγιστοποιηθεί ο αριθμός των παρουσιάσεων για κάθε ερέθισμα και να βελτιωθεί η εκτίμηση των μοτίβων ενεργοποίησης που σχετίζονται με την εργασία (βλ. Εκτίμηση μεμονωμένων μοτίβων ερεθίσματος πριν και μετά τη μάθηση). Η χρήση μιας μοναδικής συνθήκης ομοιότητας μας επέτρεψε επίσης να ελέγξουμε τα αποτελέσματα της οπτικής ομοιότητας κατά τον υπολογισμό της αναπαραστατικής αλλαγής. Η συνθήκη υψηλής οπτικής ομοιότητας χρησιμοποιήθηκε επειδή προηγούμενη εργασία σε ανθρώπους έχει δείξει ότι πολύ παρόμοια οπτικά ερεθίσματα προκαλούν διαφορικές αποκρίσεις στα DG/CA2,3 και CA1 (Lacy et al., 2011).

Σε κάθε εκτέλεση έκθεσης, οι συμμετέχοντες σαρώθηκαν ενώ τα στοιχεία παρουσιάστηκαν για 1 δευτερόλεπτο με ITI 3 δευτερολέπτων. Ενώ κάθε στοιχείο ήταν στην οθόνη, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν μια εργασία ανίχνευσης αλλαγών υποδεικνύοντας με το πάτημα του κουμπιού εάν ένας επάλληλος μαύρος σταυρός άλλαξε χρώμα σε πράσινο ή μπλε 100-200 ms μετά την έναρξη του ερεθίσματος (Kriegeskorte et al., 2008; Schlichting et al. al., 2015). Υπήρχαν τέσσερις επαναλήψεις για κάθε στοιχείο ανά εκτέλεση και συνολικά τέσσερις εκτελέσεις σε κάθε φάση προέκθεσης και μετά την έκθεση. Οι δοκιμές ήταν ψευδοτυχαιοποιημένες έτσι ώστε τα στοιχεία σε μια τριάδα παρουσιάζονταν με τουλάχιστον δύο παρεμβαλλόμενα στοιχεία από άλλες τριάδες. Επιπλέον, το 20 τοις εκατό των δοκιμών ήταν μηδενικές (δηλαδή, δεν υπήρχε εργασία ανίχνευσης αντικειμένων ή αλλαγών) για τη βελτίωση της εκτίμησης ενεργοποίησης σε επίπεδο στοιχείου στην ανάλυση. Αυτές οι μηδενικές δοκιμές τοποθετήθηκαν τυχαία μεταξύ δοκιμών παρουσίασης στοιχείων. Η σειρά και ο χρονισμός της δοκιμής ήταν πανομοιότυπες στη φάση προέκθεσης και μετά την έκθεση. Η ακρίβεια στην εργασία ανίχνευσης αλλαγών παρακολουθήθηκε για να διασφαλιστεί ότι οι συμμετέχοντες έδιναν προσοχή στην εργασία, αλλά δεν εξετάστηκε περαιτέρω.

Υπήρχε επίσης μια μη σαρωμένη φάση προέκθεσης για στοιχεία από την ακριβή αντιστοίχιση, χαμηλή ομοιότητα και νέες συνθήκες που εμφανίστηκαν πριν από την πρώτη εκτέλεση σαρωμένης προέκθεσης. Ο σκοπός αυτής της φάσης ήταν να εξισώσει την εξοικείωση των στοιχείων Α και Γ στην ακριβή αντιστοίχιση, τη χαμηλή ομοιότητα και τις νέες συνθήκες με στοιχεία στη συνθήκη υψηλής ομοιότητας πριν από τη μάθηση σε ζευγάρια. Η μη σαρωμένη έκθεση ήταν παρόμοια με τις σαρωμένες φάσεις έκθεσης, με τη διαφορά ότι η ITI ήταν 0,5 δευτερόλεπτα και δεν υπήρχαν μηδενικές δοκιμές.

Δοκιμή συσχετισμού συμπερασμάτων (AC). Μετά τη φάση μετά την έκθεση, οι συμμετέχοντες έλαβαν ένα αιφνιδιαστικό τεστ σχετικά με τις έμμεσες σχέσεις μεταξύ των στοιχείων Α και Γ που μοιράζονταν έναν κοινό συνεργάτη (Β). Η δοκιμή συμπερασμάτων πραγματοποιήθηκε εντός του σαρωτή αλλά δεν σαρώθηκε. Σε αυτή τη φάση, οι συμμετέχοντες έλαβαν το στοιχείο C (αντικείμενο) και μπορούσαν να επιλέξουν ανάμεσα σε στοιχεία Α της ίδιας κατηγορίας (δηλαδή, τρία πρόσωπα ή τρεις σκηνές). Στις δοκιμές προσώπου, οι συμμετέχοντες έλαβαν οδηγίες να διαλέξουν το άτομο που πιθανότατα θα κατείχε το αντικείμενο. Στις δοκιμές σκηνής, τους δόθηκε η οδηγία να επιλέξουν τη θέση στην οποία πιθανότατα θα έβρισκαν το αντικείμενο που είχε υποδειχθεί. Ουσιαστικά, σε κανένα σημείο δεν δόθηκε στους συμμετέχοντες ρητές οδηγίες σχετικά με τον χειρισμό της οπτικής ομοιότητας ή την επικάλυψη μεταξύ της μάθησης. Δόθηκαν στους συμμετέχοντες 10 δευτερόλεπτα για να απαντήσουν. Δεν δόθηκε καμία ανατροφοδότηση.

Localizer. Μετά τη δοκιμή συμπερασμάτων, οι συμμετέχοντες σαρώθηκαν σε μια εργασία εντοπισμού. Σε αυτήν την εργασία, οι συμμετέχοντες είδαν μια σειρά ερεθισμάτων από τις τέσσερις κατηγορίες ερεθισμάτων που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα: πρόσωπα, σκηνές, σχήματα και αντικείμενα. Τα ερεθίσματα παρουσιάστηκαν σε μπλοκαρισμένο σχέδιο, με κάθε μπλοκ να αποτελείται από οκτώ εικόνες που παρουσιάζονται για 2,5 δευτερόλεπτα η καθεμία με 0.5 s ITI. Κατά τη διάρκεια κάθε μπλοκ ερεθίσματος, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν μια εργασία μνήμης με ένα πίσω μέρος στην οποία έπρεπε να ανιχνεύσουν ένα επαναλαμβανόμενο ερέθισμα. Υπήρχε ένα επαναλαμβανόμενο ερέθισμα σε κάθε μπλοκ. Η ακρίβεια στην εργασία με το ένα πίσω μέρος παρακολουθήθηκε για να διασφαλιστεί ότι οι συμμετέχοντες έδιναν προσοχή στην εργασία, αλλά δεν εξετάστηκε περαιτέρω. Τα μπλοκ διαχωρίστηκαν με 8 δευτερόλεπτα στερέωσης. Οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν τρεις εκτελέσεις της εργασίας εντοπισμού, με δύο μπλοκ ανά τύπο ερεθίσματος ανά εκτέλεση.

Συλλογή και προεπεξεργασία δεδομένων fMRI Τα δεδομένα συλλέχθηκαν με 3T Siemens Skyra. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 15 λειτουργικές σαρώσεις (TR=2000 ms, TE=30 ms, γωνία αναστροφής=73 μοίρες, ισότροπα voxel 1,7 mm, EPI, συντελεστής επιτάχυνσης πολλαπλών ζωνών=3) σε όλες τις φάσεις προέκθεσης, μελέτης επικαλυπτόμενων ζευγαριών, μετά την έκθεση και φάσεις εντοπισμού. Τρεις χάρτες πεδίου (TR=589 ms, TE=5 ms/7,46 ms, 1,5 1,5 2 mm voxels, γωνία αναστροφής=5 μοίρες ) συλλέχθηκαν για τη διόρθωση παραμορφώσεων στο μαγνητικό πεδίο: ένας αμέσως πριν από τη φάση προέκθεσης για τη διόρθωση των σαρώσεων προέκθεσης, μία πριν από τη φάση μελέτης επικαλυπτόμενου ζεύγους για τη διόρθωση των σαρώσεων μελέτης και μετά την έκθεση και μία πριν από τη φάση εντοπισμού για τη διόρθωση των σαρώσεων εντοπισμού. Συλλέχθηκε AT1-ζυγισμένος όγκος 3D MPRAGE (TR {{{0}} ms, TE=2.43 ms, γωνία αναστροφής=9 μοίρες , ισότροπα voxel 1 mm) για να διευκολύνει την ευθυγράμμιση και την κανονικοποίηση των λειτουργικών δεδομένων σε ένα ανατομικό πρότυπο. Συλλέχθηκαν δύο σταθμισμένες δομικές σαρώσεις T2-, ευθυγραμμισμένες κάθετα στον μακρύ άξονα του ιππόκαμπου (TR=13,150 ms, TE=82 ms, 0,4 mm 0,4 mm σε επίπεδο, 1,5 mm διαμπερές) και στη συνέχεια υπολογίζεται ο μέσος όρος για την τμηματοποίηση του υποπεδίου.

Οι λειτουργικές και ανατομικές εικόνες υποβλήθηκαν σε προεπεξεργασία χρησιμοποιώντας τη Βιβλιοθήκη λογισμικού FMRIB έκδοση 5.0.9 (FSL: http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/) και Εργαλεία προηγμένης κανονικοποίησης (ANTS) έκδοση 2.1 ( Avants et al., 2011). Οι λειτουργικές σαρώσεις διορθώθηκαν με κίνηση χρησιμοποιώντας MCFLIRT σε FSL και στη συνέχεια καταχωρήθηκαν στην τελική εκτέλεση μελέτης επικαλυπτόμενου ζεύγους χρησιμοποιώντας μετασχηματισμούς συγγένειας σε ANTS. Οι μη εγκεφαλικές δομές αφαιρέθηκαν από τις λειτουργικές σαρώσεις και το MPRAGE χρησιμοποιώντας BET σε FSL. Πραγματοποιήθηκε πρόσθετη επεξεργασία δεδομένων χρησιμοποιώντας το FEAT (FMRI Expert Analysis Tool) έκδοση 6.00, μέρος του FSL. Η ακόλουθη επεξεργασία στατιστικών στοιχείων εφαρμόστηκε σε όλες τις λειτουργικές εικόνες. συν-καταχώριση με το MPRAGE και το EPI που βασίζεται σε χάρτη πεδίου, με τη χρήση FUGUE (Jenkinson, 2003). κανονικοποίηση της μεγάλης μέσης έντασης ολόκληρου του 4D δεδομένων με έναν μόνο πολλαπλασιαστικό παράγοντα. υψηλοπερατό χρονικό φιλτράρισμα (ευθεία προσαρμογή ελαχίστων τετραγώνων με σταθμισμένη Gaussian, με s=64 s). Εφαρμόστηκε χωρική εξομάλυνση χρησιμοποιώντας πυρήνα Gauss FWHM 4 mm στις σαρώσεις εκμάθησης και εντοπισμού επικαλυπτόμενων ζευγών.

ROI Το ανατομικό ROI περιελάμβανε φαιά ουσία ολόκληρου του εγκεφάλου για την ανάλυση επανενεργοποίησης και υποπεδία ιππόκαμπου για την ανάλυση νευρικής κωδικοποίησης. Μια μάσκα φαιάς ουσίας ολόκληρου του εγκεφάλου δημιουργήθηκε για κάθε συμμετέχοντα στον εγγενή χώρο χρησιμοποιώντας το FAST (Zhang et al., 2001), μέρος του FSL, με το MPRAGE. Στη συνέχεια, οι μάσκες φαιάς ουσίας μετακινήθηκαν σε λειτουργική ανάλυση χρησιμοποιώντας γραμμικούς μετασχηματισμούς σε ANTS. Εντός του ιππόκαμπου, αναλύθηκαν μοτίβα ενεργοποίησης στα υποπεδία CA1, μια συνδυασμένη περιοχή DG/CA2,3 και το υποκοίλωμα. Τα υποπεδία του ιππόκαμπου εντοπίστηκαν στο κεφάλι και το σώμα του ιππόκαμπου στον εγγενή χώρο με μάσκες αντίστροφης ομαλοποίησης από ένα πρότυπο ανοιχτού κώδικα με τμηματοποιημένα υποπεδία (Schlichting et al., 2019) στη μέση στεφανιαία εικόνα T2 κάθε συμμετέχοντα χρησιμοποιώντας μη γραμμικό SyN μετασχηματισμοί στα ΜΥΡΜΥΓΗΜΑΤΑ. Αυτή η διαδικασία έχει αποδειχθεί ότι παρέχει αποτελέσματα συγκρίσιμα με τη χειροκίνητη ανίχνευση (Schlichting et al., 2019). Στη συνέχεια, οι μάσκες επιθεωρήθηκαν και επεξεργάστηκαν χειροκίνητα για κάθε συμμετέχοντα ώστε να αφαιρεθούν τα voxel έξω από τον ιππόκαμπο και να διασφαλιστεί η ακριβής κατάτμηση με βάση τα καθιερωμένα πρωτόκολλα (West and Gundersen, 1990; Duvernoy, 1998; Mai et al., 2007). Τέλος, οι μάσκες υποπεδίου μετασχηματίστηκαν στο χώρο των λειτουργικών σαρώσεων καταγράφοντας πρώτα τη μέση κορωνική εικόνα στο MPRAGE χρησιμοποιώντας γραμμικούς μετασχηματισμούς και στη συνέχεια εφαρμόζοντας τον προηγουμένως υπολογισμένο μετασχηματισμό στο λειτουργικό χώρο.

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΟΣ CISTANCHE: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΝΗΜΗΣ

Ποσοτικοποίηση και στατιστική ανάλυση

Αποκωδικοποίηση επανενεργοποίησης μνήμης κατά την εκμάθηση επικαλυπτόμενων συμβάντων. Για να μετρήσουμε την επανενεργοποίηση των μοτίβων κωδικοποίησης που σχετίζονται με τα αρχικά ζεύγη κατά τη διάρκεια της εκμάθησης επικαλυπτόμενων ζευγών, χρησιμοποιήσαμε μια ανάλυση ταξινόμησης προτύπων στο PyMVPA (Hanke et al., 2009). Εάν οι συμμετέχοντες επανενεργοποίησαν σχετικές πληροφορίες (π.χ. στοιχεία προσώπου και σκηνής από ζεύγη ΑΒ) όταν μαθαίνουν επικαλυπτόμενα ζεύγη (ζεύγη σχήματος-αντικειμένου BC), τότε ένας ταξινομητής προτύπων που έχει εκπαιδευτεί στα δεδομένα του τοπικοποιητή θα πρέπει να είναι ευαίσθητος στην κατηγορία πληροφοριών (είτε πρόσωπο είτε σκηνή) που επανενεργοποιείται (Polyn et al., 2005; Kuhl et al., 2011; Zeithamova et al., 2012). Έτσι, εκπαιδεύσαμε τον ταξινομητή προτύπων με δεδομένα από τη φάση εντοπισμού και στη συνέχεια εφαρμόσαμε τον ταξινομητή στη φάση εκμάθησης επικαλυπτόμενων ζευγαριών. Θέσαμε σε λειτουργία την επανενεργοποίηση μνήμης ως απόδειξη ταξινόμησης για την κατηγορία των στοιχείων Α (δηλαδή, πρόσωπο ή σκηνή) από τα αρχικά ζεύγη AB που σχετίζονται με τα επικαλυπτόμενα ζεύγη BC.

Μετρήσαμε την επανενεργοποίηση της μνήμης χρησιμοποιώντας μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων. Πρώτον, εκτελέσαμε έναν προβολέα ολόκληρου του εγκεφάλου (Kriegeskorte et al., 2006) για να εντοπίσουμε περιοχές όπου οι πληροφορίες σχετικά με τα στοιχεία A αποκαταστάθηκαν κατά τη διάρκεια της μάθησης σε επικαλυπτόμενα ζευγάρια. Σε κάθε σφαίρα προβολέα (ακτίνα=3 voxels, όγκος=123 voxels), εκπαιδεύτηκε μια μηχανή γραμμικής υποστήριξης διανύσματος για να διαφοροποιεί τα νευρικά μοτίβα από τη φάση εντοπισμού που σχετίζεται με πρόσωπα, σκηνές, αντικείμενα και σχήματα. Για να ληφθεί υπόψη η αιμοδυναμική υστέρηση, κάθε λειτουργική εικόνα επισημάνθηκε παίρνοντας τις δοκιμαστικές ετικέτες και μετατοπίζοντάς τις με χρόνο προς τα εμπρός κατά 4 δευτερόλεπτα (δύο TRs). Στη συνέχεια, ο εκπαιδευμένος ταξινομητής εφαρμόστηκε σε νευρικά μοτίβα από τη φάση μάθησης επικαλυπτόμενων ζευγών, η οποία επίσης μετατοπίστηκε χρονικά κατά 4 δευτερόλεπτα. Οι εκτιμήσεις επανενεργοποίησης σε επίπεδο δοκιμής εξήχθησαν λαμβάνοντας στοιχεία ταξινομητή για την κατηγορία που σχετίζεται με το στοιχείο Α κάθε τριάδας (π.χ. στοιχεία ταξινομητή για πρόσωπα για τριάδες προσώπου-σχήματος-αντικειμένου) για τα δύο TR που αντιστοιχούν στην παρουσίαση κάθε ζεύγους. Οι τιμές αποδεικτικών στοιχείων ταξινομητή ταξινομήθηκαν σε δύο σύνολα: ένα σύνολο επανενεργοποίησης και ένα σύνολο γραμμής βάσης. Το σύνολο επανενεργοποίησης περιείχε αποδεικτικές τιμές ταξινομητή από τις δοκιμές ακριβούς αντιστοίχισης, υψηλής ομοιότητας και χαμηλής ομοιότητας. Το βασικό σετ περιείχε τιμές στοιχείων προσώπου και σκηνής από δοκιμές στη νέα κατάσταση. Επειδή τα ζεύγη σχήματος-αντικειμένου στη νέα συνθήκη δεν αλληλεπικαλύπτονταν με κανένα από τα ζεύγη που είχαν μάθει προηγουμένως, δεν θα πρέπει να προκαλούν επανενεργοποίηση των αναμνήσεων προσώπων ή σκηνής. Ο τελικός δείκτης επανενεργοποίησης υπολογίστηκε σε κάθε σφαίρα λαμβάνοντας τη διαφορά μεταξύ της μέσης ένδειξης για το σύνολο επανενεργοποίησης και του μέσου όρου του συνόλου βασικής γραμμής.

Για να ελέγξουμε τη σημασία αυτού του δείκτη επανενεργοποίησης, συγκρίναμε τον πραγματικό δείκτη επανενεργοποίησης με μια μηδενική κατανομή σε κάθε σφαίρα προβολέα. Η μηδενική κατανομή δημιουργήθηκε σε 1000 επαναλήψεις ανακατεύοντας τις τιμές αποδεικτικών στοιχείων ταξινομητή στα σύνολα επανενεργοποίησης και βασικής γραμμής και στη συνέχεια υπολογίζοντας εκ νέου το δείκτη επανενεργοποίησης κάθε επανάληψη. Το κεντρικό voxel κάθε σφαίρας προβολέα ανέφερε την αναλογία της μηδενικής κατανομής με δείκτες επανενεργοποίησης μεγαλύτερους ή ίσους με τον παρατηρούμενο δείκτη επανενεργοποίησης (δηλαδή, p-value). Για τον προσδιορισμό των περιοχών επανενεργοποίησης μεταξύ των συμμετεχόντων, οι χάρτες προβολέα μεμονωμένων συμμετεχόντων κανονικοποιήθηκαν σε ένα ομαδικό πρότυπο για δοκιμή σημασίας. Οι εικόνες p-value μετατράπηκαν σε εικόνες στατιστικής z και στη συνέχεια παραμορφώθηκαν στο ανατομικό πρότυπο MNI 152 (αναδειγματοληψία στην ανάλυση των λειτουργικών σαρώσεων, ισότροπα voxel 1,7 mm) χρησιμοποιώντας μη γραμμικούς μετασχηματισμούς SyN σε ANTS. Voxelwise, ο μη παραμετρικός έλεγχος μετάθεσης έγινε χρησιμοποιώντας Randomise σε FSL πάνω από 5000 επαναλήψεις (Winkler et al., 2014). Σημαντικές συστάδες ταυτοποιήθηκαν εφαρμόζοντας ένα όριο voxel p, 0,01 (μη διορθωμένο) και ένα όριο συμπλέγματος p, 0,05. Τα κατώφλια υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση AFNI (Cox, 1996) 3dClustSim με εκτιμήσεις ομαλότητας που προέρχονται από τη φάση της μελέτης χρησιμοποιώντας 3dFWHMx με βάση τη συνάρτηση χωρικής αυτοσυσχέτισης. Η έκταση της συστάδας προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας αμφίπλευρο όριο με ομαδοποίηση δεύτερου πλησιέστερου γείτονα.

Για να επιβεβαιώσουμε ότι το μέτρο επανενεργοποίησης δεν καθοδηγήθηκε από μία κατηγορία ερεθίσματος, εξετάσαμε περαιτέρω ομάδες προβολέων για να ελέγξουμε εάν η επανενεργοποίηση διέφερε ανάλογα με την κατηγορία ερεθίσματος (πρόσωπο ή σκηνή) του στοιχείου Α σε μια post hoc ανάλυση. Οι σημαντικές συστάδες που εντοπίστηκαν στην ανάλυση του προβολέα επανενεργοποίησης μετατράπηκαν σε δυαδικές μάσκες και κανονικοποιήθηκαν αντίστροφα σε εγγενή χώρο χρησιμοποιώντας ANTS. Στη συνέχεια, η ανάλυση επανενεργοποίησης επαναλήφθηκε σε κάθε λειτουργικό ROI για κάθε συμμετέχοντα. Χρησιμοποιήσαμε ANOVA επαναλαμβανόμενων μετρήσεων με περιοχή και κατηγορία ερεθίσματος ως παράγοντες για να αξιολογήσουμε εάν η επανενεργοποίηση σε κάθε περιοχή διέφερε ως συνάρτηση της κατηγορίας ερεθίσματος.

Ενώ η αρχική μας ανάλυση προβολέα εντόπισε τις περιοχές στις οποίες έλαβε χώρα η επανενεργοποίηση πάνω από τη γραμμή βάσης, χρησιμοποιήσαμε επίσης έναν ανεξάρτητο προβολέα για να εντοπίσουμε περιοχές όπου η ισχύς επανενεργοποίησης διέφερε με οπτική ομοιότητα. Αυτός ο προβολέας χρησιμοποίησε παρόμοια προσέγγιση στην ανάλυση που μετράει τη συνολική επανενεργοποίηση, αλλά με ένα πρόσθετο επίπεδο που συνέκρινε στοιχεία ταξινομητή για επανενεργοποίηση μεταξύ της συνθήκης ακριβούς αντιστοίχισης και των άλλων συνθηκών ομοιότητας (δηλαδή, η συνθήκη υψηλής ομοιότητας και η συνθήκη χαμηλής ομοιότητας σε συνδυασμό). Η επίδραση της ομοιότητας υπολογίστηκε σε κάθε σφαίρα λαμβάνοντας τη διαφορά μεταξύ της μέσης ένδειξης για την ακριβή συνθήκη αντιστοίχισης και της μέσης ένδειξης για τις συνθήκες υψηλής και χαμηλής ομοιότητας συνδυαστικά. Αυτή η διαφορά συγκρίθηκε στη συνέχεια με μια μηδενική κατανομή σε κάθε σφαίρα προβολέα, η οποία δημιουργήθηκε σε περισσότερες από 1000 επαναλήψεις ανακατεύοντας τις τιμές αποδεικτικών στοιχείων ταξινομητή στις συνθήκες ακριβούς αντιστοίχισης και ομοιότητας. Η κανονικοποίηση στο πρότυπο ομάδας, οι στατιστικές δοκιμές και η διόρθωση συμπλέγματος ήταν πανομοιότυπες με τον προβολέα που προσδιορίζει την επανενεργοποίηση πάνω από τη γραμμή βάσης.

Εκτίμηση μεμονωμένων προτύπων ερεθισμάτων πριν και μετά τη μάθηση. Εξάγαμε εκτιμήσεις των μοτίβων νευρικής ενεργοποίησης που προκαλούνται από καθένα από τα ερεθίσματα A (πρόσωπα, σκηνές) και C (καινοφανή τρισδιάστατα αντικείμενα) από τις φάσεις προέκθεσης και μετά την έκθεση χρησιμοποιώντας μια GLM με ξεχωριστή προσέγγιση ελαχίστων τετραγώνων (Mumford et al., 2012 ) στον εγγενή χώρο κάθε συμμετέχοντα. Καθένα από τα 16 αντικείμενα από τις σαρωμένες φάσεις έκθεσης (δηλαδή, τα οκτώ στοιχεία A και οκτώ στοιχεία C από τη συνθήκη υψηλής ομοιότητας) μοντελοποιήθηκαν επαναληπτικά σε κάθε εκτέλεση της φάσης προέκθεσης και μετά την έκθεση ξεχωριστά (Schlichting et al., 2015).

Οι παρουσιάσεις αντικειμένων μοντελοποιήθηκαν ως συμβάν 1 δευτερολέπτου και ο παλινδρομητής για κάθε αντικείμενο περιελάμβανε και τις τέσσερις επαναλήψεις σε μια εκτέλεση σάρωσης. Καθένας από τους 16 αναδρομείς αντικειμένων συνεπλέκεται με το κανονικό διπλό C HRF. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε προσωρινό φιλτράρισμα. Τα GLM περιλάμβαναν πρόσθετους αναδρομείς σύγχυσης: παραμέτρους κίνησης, χρονικές παράγωγές τους, μετατόπιση κατά πλαίσιο και DVARS (Power et al., 2012; Schlichting and Preston, 2014; Schlichting et al., 2015). Πρόσθετοι παλινδρομητές κίνησης προστέθηκαν για χρονικά σημεία κατά τα οποία η κίνηση της κεφαλής ξεπέρασε τόσο το 0,5 mm για μετατόπιση κατά πλαίσιο όσο και το 0,5 τοις εκατό αλλαγή στο σήμα BOLD για DVARS (Power et al., 2012). Δημιουργήθηκαν beta εικόνες για κάθε στοιχείο A και C για κάθε εκτέλεση προέκθεσης και μετά την έκθεση, συνολικά 128 εικόνες στατιστικών στοιχείων ανά συμμετέχοντα.

Ποσοτικοποίηση αλλαγών που σχετίζονται με τη μάθηση στη νευρική ομοιότητα του υποπεδίου του ιππόκαμπου. Η διαφοροποίηση των προτύπων και η ενσωμάτωση της μνήμης στον ιππόκαμπο καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας μια ανάλυση αναπαραστατικής ομοιότητας (Kriegeskorte et al., 2008) που εφαρμόστηκε στο PyMVPA (Hanke et al., 2009). Οι προβολείς εκτελέστηκαν χωριστά εντός των ανατομικά καθορισμένων DG/CA2,3, CA1 και subiculum στον εγγενή χώρο κάθε συμμετέχοντα. Μέσα σε κάθε σφαίρα προβολέα (ακτίνα=2 voxels, τόμος=33 voxels) (Schapiro et al., 2012), δημιουργήθηκαν πίνακες ομοιότητας με τον υπολογισμό των τιμών συσχέτισης του Pearson ανά ζεύγη για τις 128 στατιστικές εικόνες που αντιστοιχούν στο A και C στοιχεία στις σειρές προέκθεσης και μετά την έκθεση, μετασχηματισμένα σε Fisher's z. Στη συνέχεια, η αλλαγή στην ομοιότητα προτύπων λόγω μάθησης μετρήθηκε αφαιρώντας τις τιμές ομοιότητας προέκθεσης από τις τιμές ομοιότητας μετά την έκθεση στα αντίστοιχα κελιά.

Αφού υπολογίστηκε η αλλαγή στην ομοιότητα του προτύπου (στο εξής θα αναφέρεται ως D), οι τιμές D ταξινομήθηκαν ανάλογα με το αν η τιμή ήταν για σύγκριση εντός τριάδας ή σύγκριση μεταξύ τριάδας. Αυτά τα δύο σύνολα τιμών μας επέτρεψαν να προσδιορίσουμε πώς η αναπαραστατική αλλαγή επηρεάστηκε από την επικάλυψη συμβάντων λόγω της μάθησης (εντός του συνόλου σύγκρισης τριάδας) σε σχέση με μια γραμμή βάσης που απλώς αντικατόπτριζε την επαναλαμβανόμενη έκθεση χωρίς επικάλυψη συμβάντων (σύνολο σύγκρισης μεταξύ τριάδας). Είναι σημαντικό ότι μόνο οι τιμές D που αντικατόπτριζαν συσχετίσεις μεταξύ των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκαν για τη μείωση της προκατάληψης που θα μπορούσε να εισαχθεί από την αυτοσυσχέτιση στο σήμα BOLD (Mumford et al., 2012).

Για να εκτιμηθεί η επίδραση της επανενεργοποίησης κατά τη διάρκεια της μάθησης στην αναπαραστατική αλλαγή, οι τιμές D εντός της τριάδας υποδιαιρέθηκαν περαιτέρω με βάση την ισχύ της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά την εκμάθηση των επικαλυπτόμενων ζευγών. Για κάθε συμμετέχοντα, η ισχύς επανενεργοποίησης υπολογίστηκε για κάθε τριάδα λαμβάνοντας τον μέσο δείκτη επανενεργοποίησης σε όλο το δίκτυο των περιοχών που προσδιορίζονται στην ανάλυση του προβολέα επανενεργοποίησης (βλ. Εικ. 3Α), με μέσο όρο στα τμήματα μελέτης. Οι τριάδες στη συνέχεια χωρίστηκαν σε ισχυρότερες τριάδες επανενεργοποίησης και σε πιο αδύναμες τριάδες επανενεργοποίησης χρησιμοποιώντας μια διάμεση διαίρεση στις μέσες τιμές επανενεργοποίησης. Έτσι, οι συγκρίσεις εντός της τριάδας D ταξινομήθηκαν περαιτέρω σε μια ισχυρότερη επανενεργοποίηση εντός της τριάδας D και μια πιο αδύναμη επανενεργοποίηση εντός της τριάδας D σε κάθε σφαίρα προβολέα. Τέλος, όλα τα σύνολα D υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο για να δημιουργηθούν τρεις συνοπτικές τιμές: μέση αλλαγή ομοιότητας εντός τριάδας για ισχυρότερες τριάδες επανενεργοποίησης (DWithin ισχυρότερο), μέση αλλαγή ομοιότητας εντός τριάδας για ασθενέστερες τριάδες επανενεργοποίησης (DWithin ασθενέστερη) και μέση αλλαγή ομοιότητας μεταξύ τριάδας (απέναντι). Συγκρίναμε αυτές τις συνοπτικές τιμές για να προσδιορίσουμε εάν η νευρωνική κωδικοποίηση ποικίλλει ως συνάρτηση της ισχύος επανενεργοποίησης.

Η νευρωνική κωδικοποίηση αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας τέσσερις αντιθέσεις προβολέα (Schlichting et al., 2015) (βλ. Εικ. 4Β). Δύο αναλύσεις εντόπισαν voxel του ιππόκαμπου για τα οποία υπήρχε ενσωμάτωση ή διαφοροποίηση μνήμης σε όλες τις τριάδες, ανεξάρτητα από την ισχύ επανενεργοποίησης. Το IntegrationOverall υπολογίστηκε ως (DWithin ισχυρότερο – DAcross) 1 (DWithin ασθενέστερο – DAcross), αντικατοπτρίζοντας μεγαλύτερη ομοιότητα εντός τριάδας παρά μεταξύ τριάδας μετά την εκμάθηση σε όλους τους βαθμούς επανενεργοποίησης. Το DifferentiationOverall υπολογίστηκε ως (DAcross – DWithin ισχυρότερο) 1 (DAcross – DWithin πιο ασθενές), αντικατοπτρίζοντας μικρότερη ομοιότητα εντός τριάδας από ό,τι μεταξύ τριάδας σε όλους τους βαθμούς επανενεργοποίησης. Δύο πρόσθετες αναλύσεις εντόπισαν voxel για τα οποία η νευρική κωδικοποίηση ποικίλλει ως συνάρτηση της ισχύος επανενεργοποίησης (IntegrationReactivation και DifferentiationReactivation). Ο προβολέας IntegrationReactivation εντόπισε voxel για τα οποία η ενσωμάτωση έγινε σε μεγαλύτερο βαθμό για ισχυρότερες τριάδες επανενεργοποίησης. Η IntegrationReactivation υπολογίστηκε ως (DWithin ισχυρότερο – DWithin Ασθενέστερο). Αντίθετα, ο προβολέας DifferentationReactivation εντόπισε voxel για τα οποία η διαφοροποίηση συνέβη σε μεγαλύτερο βαθμό για ισχυρότερες τριάδες επανενεργοποίησης. DifferentiationReactivation υπολογίστηκε ως (DWithin Ασθενέστερο – DWithin ισχυρότερο).

Η σημασία καθενός από αυτούς τους υπολογισμούς προσδιορίστηκε συγκρίνοντας τις υπολογισμένες τιμές αλλαγής ομοιότητας με μια μηδενική κατανομή σε κάθε σφαίρα προβολέα. Η μηδενική κατανομή δημιουργήθηκε σε περισσότερες από 1000 επαναλήψεις ανακατεύοντας κελιά στα σύνολα DWithin ισχυρότερα, DWithin ασθενέστερα και DAcross και στη συνέχεια υπολογίζοντας εκ νέου το στατιστικό ενδιαφέρον για κάθε επανάληψη. Το κεντρικό voxel κάθε σφαίρας προβολέα ανέφερε την αναλογία της μηδενικής κατανομής με τιμές μεγαλύτερες ή ίσες με την παρατηρούμενη αλλαγή ομοιότητας (δηλαδή, p-value). Σημαντικές ομάδες ταυτοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο με τους προβολείς επανενεργοποίησης, με τη διαφορά ότι οι εικόνες στατιστικής z παραμορφώθηκαν σε ένα πρότυπο ιππόκαμπου λειτουργικής ανάλυσης αντί στο πρότυπο MNI που επαναδειγματοληψία για την ανάλυση σε επίπεδο ομάδας. Οι κανονικοποιημένοι χάρτες προβολέα στη συνέχεια καλύφθηκαν από κάθε πρότυπο ανατομικού υποπεδίου ιππόκαμπου πριν από τη διόρθωση συστάδας για να διασφαλιστεί ότι οι συστάδες ήταν αποκλειστικά σε κάθε υποπεδίο ιππόκαμπου.

Οι post hoc αναλύσεις διερεύνησαν περαιτέρω την κατεύθυνση της αναπαραστατικής αλλαγής που παρατηρήθηκε σε κάθε υποπεδίο που προσδιορίστηκε από αυτήν την ανάλυση προβολέα. Μια σημαντική προειδοποίηση σε αυτές τις post hoc αναλύσεις είναι ότι δεν είναι εντελώς αμερόληπτες επειδή συγκρίνουν σύνολα voxel που έχουν προεπιλεγεί για να παρουσιάζουν συγκεκριμένα εφέ με βάση τις αντιθέσεις του προβολέα. Έτσι, οι αναλύσεις παρακολούθησης δεν συνέκριναν άμεσα τις τιμές DWithin για τα ισχυρότερα και ασθενέστερα στοιχεία επανενεργοποίησης. Οι post hoc αναλύσεις μας επικεντρώθηκαν στο μέγεθος των τιμών DAcross για να ελέγξουν αν υπήρχαν παγκόσμιες μετατοπίσεις στη νευρική ομοιότητα στις φάσεις προέκθεσης και μετά την έκθεση, επιπλέον της σύγκρισης των τιμών DWithin με τις τιμές DAcross για να ποσοτικοποιηθεί ο βαθμός ολοκλήρωσης και διαφοροποίησης που σχετίζεται με τη μάθηση.

Για αυτές τις post hoc αναλύσεις, υπολογίστηκε η αλλαγή ομοιότητας στα ΓΔ/CA2,3, CA1 και υποσύνολο για κάθε συμμετέχοντα στον εγγενή χώρο. Οι ομάδες προβολέων που προσδιορίστηκαν από τις ομαδικές αναλύσεις προβολέα μετατράπηκαν σε μάσκες και κανονικοποιήθηκαν αντίστροφα στον εγγενή χώρο κάθε συμμετέχοντα χρησιμοποιώντας μη γραμμικούς μετασχηματισμούς σε ANTS. Για κάθε συμμετέχοντα, τα εγγενή συμπλέγματα διαστήματος διευρύνθηκαν στη συνέχεια με FSL χρησιμοποιώντας ένα πλαίσιο 3 * 3 * 3 mm ως πυρήνα. Για να διασφαλιστεί ότι οι συστάδες εξακολουθούσαν να περιορίζονται στο αντίστοιχο υποπεδίο τους όταν μετατράπηκαν σε εγγενή χώρο συμμετεχόντων, κάθε σύμπλεγμα καλύφθηκε χρησιμοποιώντας ανατομικές μάσκες υποπεδίου που ορίστηκαν για κάθε μεμονωμένο συμμετέχοντα. Ένας συμμετέχων είχε ένα σύμπλεγμα CA1 στον εγγενή χώρο χωρίς επαρκή αριθμό voxels για ανάλυση αναπαραστατικής ομοιότητας (,10 voxels) και αποκλείστηκε από την επακόλουθη ανάλυση αυτού του υποπεδίου. Για τους υπόλοιπους συμμετέχοντες, υπολογίσαμε τη μέση αλλαγή ομοιότητας σε κάθε σύμπλεγμα ξεχωριστά για τις τριάδες που σχετίζονται με ισχυρότερη επανενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της μάθησης, εκείνες που σχετίζονται με ασθενέστερη επανενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της μάθησης και τη βασική γραμμή μεταξύ τριάδας.

Ποσοτικοποίηση της σχέσης μεταξύ νευρωνικών μέτρων και συμπεριφοράς. Η σχέση μεταξύ της συμπεριφοράς και των νευρωνικών μας μέτρων επανενεργοποίησης και αναπαραστατικής αλλαγής αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο Γραμμικού Βαλλιστικού Συσσωρευτή (LBA) για να προσαρμοστεί η απόδοση στη δοκιμή συμπερασμάτων (Morton et al., 2020). Για κάθε συμμετέχοντα και υποπεδίο (CA1, DG/CA2,3 και υποσύνολο), υπολογίσαμε τη βαθμολογία z της αλλαγής ομοιότητας μεταξύ των στοιχείων Α και Γ από τη μάθηση στη μετα-μάθηση (D) για κάθε τριάδα. Υπολογίσαμε επίσης τη βαθμολογία z της επανενεργοποίησης ενός στοιχείου σε τριάδες για κάθε συμμετέχοντα. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε το μοντέλο LBA για να προσαρμόσουμε τις συμπεριφορικές αποκρίσεις και τους χρόνους απόκρισης κατά τη διάρκεια της δοκιμής συμπερασμάτων AC, χρησιμοποιώντας την αλλαγή ομοιότητας και την επανενεργοποίηση ως προγνωστικούς παράγοντες μεταβλητότητας μεταξύ τριάδων. Χρησιμοποιήσαμε μια πολυεπίπεδη Bayesian προσέγγιση για να εκτιμήσουμε τις παραμέτρους μέσης κλίσης που αντικατοπτρίζουν τη σχέση μεταξύ των νευρωνικών μέτρων και της απόδοσης συμπερασμάτων AC. Οι θετικές κλίσεις για τα μέτρα D υποδεικνύουν μεγαλύτερες τιμές ομοιότητας μεταξύ των στοιχείων A και C μετά την εκμάθηση συνδέονται με ταχύτερα και ακριβέστερα συμπεράσματα. Οι θετικές κλίσεις για το μέτρο επανενεργοποίησης υποδεικνύουν ότι η μεγαλύτερη επανενεργοποίηση σχετίζεται με ταχύτερα και ακριβέστερα συμπεράσματα.

Ορισμός μοντέλου Το μοντέλο LBA (Brown and Heathcote, 2008) υποθέτει ότι, σε κάθε δοκιμή, το σημείο εκκίνησης k κάθε συσσωρευτή αντλείται τυχαία από μια ομοιόμορφη κατανομή στο διάστημα [0, A]. Στη συνέχεια, κάθε συσσωρευτής ακολουθεί μια γραμμή με κλίση d μέχρι να φτάσει στο όριο απόκρισης b. Σε κάθε δοκιμή, η κλίση του συσσωρευτή i λαμβάνεται από μια κανονική κατανομή με μέσο όρο vi και SD s (εδώ, σταθερό στο 1). Ο χρόνος για να φτάσει ένας συσσωρευτής στο όριο είναι (bk)/d. Μοντελοποιήσαμε τις δοκιμές συμπερασμάτων τριών εναλλακτικών αναγκαστικών επιλογών χρησιμοποιώντας τρεις συσσωρευτές με μέσους ρυθμούς μετατόπισης v1 (για τη σωστή απόκριση) και v2 (για τις άλλες δύο αποκρίσεις). Όπως προκύπτει από την αρχική περιγραφή του μοντέλου LBA (Brown and Heathcote, 2008), η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας (PDF) για τον συσσωρευτή I τη χρονική στιγμή t είναι η εξής:

Όπου f και U είναι η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας και οι συναρτήσεις αθροιστικής κατανομής, αντίστοιχα, της τυπικής κανονικής κατανομής. Η συνάρτηση αθροιστικής κατανομής (CDF) για τον συσσωρευτή I τη χρονική στιγμή t είναι η εξής:

Το PDF για τον συσσωρευτή I που χτυπά το κατώφλι πρώτος, τη στιγμή t, είναι η πιθανότητα ο συσσωρευτής Ι να τελειώσει τη στιγμή t, υπό την προϋπόθεση ότι οι άλλοι συσσωρευτές δεν έχουν τελειώσει ακόμη ως εξής:

Επειδή ο ρυθμός μετατόπισης d προκύπτει από μια κανονική κατανομή, υπάρχει κάποια πιθανότητα να μην τελειώσουν οι συσσωρευτές. Μετά από προηγούμενη εργασία (Brown and Heathcote, 2008, Annis et al., 2017), δώσαμε όρους στην πιθανότητα τουλάχιστον ένας συσσωρευτής να έχει θετικό ρυθμό μετατόπισης ως εξής:

Ο χρόνος μη απόφασης (π.χ. χρόνος για την αντίληψη των ερεθισμάτων δοκιμής) μοντελοποιήθηκε ως ένα σταθερό χρονικό διάστημα t. Η πιθανότητα μιας σωστής απάντησης τη χρονική στιγμή t ήταν η εξής:

Το μοντέλο υλοποιήθηκε στην Python 3.7 χρησιμοποιώντας PsiReact 0.2 (Morton et al., 2020). Χρησιμοποιήσαμε τη δειγματοληψία Bayes για την εκτίμηση των παραμέτρων, χρησιμοποιώντας το No U-Turn Sampler (NUTS) που υλοποιήθηκε στο pyMC 3.9.2. Διορθώσαμε τα s=1 και b=8 για να βελτιώσουμε τη σταθερότητα των εκτιμήσεων παραμέτρων. Μια παράμετρος ρυθμού μετατόπισης τομής b 0, I για σωστές αποκρίσεις εκτιμήθηκε για κάθε συμμετέχοντα i. Υπολογίσαμε επίσης το ποσοστό μετατόπισης των εσφαλμένων απαντήσεων v2, I για κάθε συμμετέχοντα. Χρησιμοποιήσαμε τη βαθμολογία z αλλαγής ομοιότητας εντός του συμμετέχοντος για κάθε υποπεδίο (π.χ. zCA1,ij) και εκτιμήσεις επανενεργοποίησης (zReact, it) για να προβλέψουμε το ποσοστό μετατόπισης σε κάθε δοκιμή j. Η μεταβλητότητα σε επίπεδο δοκιμής στον ρυθμό μετατόπισης μοντελοποιήθηκε ως ένας γραμμικός συνδυασμός των βαθμολογιών αλλαγής ομοιότητας και επανενεργοποίησης z. Ο σωστός ρυθμός μετατόπισης στοιχείων v1,ij για τον συμμετέχοντα I, δοκιμή j ήταν ως εξής:

Οι παράμετροι κλίσης (π.χ. b CA1, i) εκτιμήθηκαν για κάθε συμμετέχοντα i. Για να βελτιώσουμε την ευρωστία των εκτιμήσεων για τις παραμέτρους μεμονωμένων συμμετεχόντων, ορίσαμε ότι προέρχονται από μια κανονική κατανομή σε επίπεδο ομάδας. Οι προηγούμενες κατανομές για τις παραμέτρους ήταν οι εξής:

Για καθεμία από τις τέσσερις αλυσίδες, υπήρξε μια φάση συντονισμού 1000 επαναλήψεων με στόχο αποδοχής 0,99, ακολουθούμενη από 5000 δείγματα. Η σύγκλιση αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας μαζικό αποτελεσματικό μέγεθος δείγματος και στατιστική μείωσης της κλίμακας διαχωρισμού δυναμικού κανονικοποιημένης κατάταξης R^ (Vehtari et al., 2017). Αξιολογήσαμε την προσαρμογή του μοντέλου υπολογίζοντας τις μέσες μεταγενέστερες παραμέτρους για κάθε δοκιμή, καθώς και προσομοιώνοντας τις αποκρίσεις και τους χρόνους απόκρισης. Προσομοιώσαμε 50 επαναλήψεις κάθε δοκιμής για να λάβουμε μια ισχυρή εκτίμηση της απόδοσης του μοντέλου. Τέλος, υπολογίσαμε το 95 τοις εκατό διάστημα υψηλής πυκνότητας (HDI) για καθεμία από τις μέσες παραμέτρους σε επίπεδο ομάδας (π.χ. mCA1 για CA1) για να προσδιορίσουμε εάν ήταν διαφορετικές από το μηδέν, υποδεικνύοντας μια σχέση μεταξύ αλλαγής ομοιότητας ή επανενεργοποίησης και συμπερασμάτων AC εκτέλεση.

Αποτελέσματα

Απόδοση συμπεριφοράς Μέχρι το τέλος της αρχικής φάσης εκμάθησης ζεύγους (AB), οι συμμετέχοντες είχαν σχηματίσει έντονες αναμνήσεις από τα ζεύγη σχήματος προσώπου και σχήματος σκηνής. Όλοι οι συμμετέχοντες είχαν περισσότερες πιθανότητες στο τελικό τεστ (μέση αναλογία σωστή=0.91, SD=0.01) και συμπεριλήφθηκαν στις επόμενες αναλύσεις. Η μνήμη για τα επικαλυπτόμενα ζεύγη αντικειμένων σχήματος (BC) επηρεάστηκε από την οπτική ομοιότητα του στοιχείου σύνδεσης σε όλη τη μάθηση (Εικ. 2Α, Β). Μια ANOVA επαναλαμβανόμενων μετρήσεων με τους παράγοντες εντός των υποκειμένων του αλληλεπικαλυπτόμενου μπλοκ ζεύγους (1, 2, 3, 4) και της οπτικής ομοιότητας (ακριβής αντιστοίχιση, υψηλή ομοιότητα, χαμηλή ομοιότητα, νέο) αποκάλυψε ότι η οπτική ομοιότητα διαμορφώνει την ακρίβεια της μνήμης (κύριο αποτέλεσμα του block, F(3,75)=79.93, p , 0.001, h2=0.762; αλληλεπίδραση οπτικής ομοιότητας μπλοκ, F(9.225)=2.88, p=0.{{50}}03, h{2=0.103 ) και χρόνος απόκρισης (κύρια επίδραση της ομοιότητας στις σωστές δοκιμές, F(3,72) {{3{{1{03}}}}.14, p=0.003, h{ {34}}.176). Για το πρώτο μπλοκ εκμάθησης των επικαλυπτόμενων ζευγαριών, η απόδοση ήταν ανώτερη (Εικ. 2Α) όταν το στοιχείο σύνδεσης (Β) αντιστοιχούσε ακριβώς με τα αρχικά μαθημένα ζεύγη (AB) σε σχέση με όλες τις άλλες συνθήκες. Υπήρχε μια επίδραση οπτικής ομοιότητας στο πρώτο μπλοκ δοκιμής (επίδραση οπτικής ομοιότητας στην πρώτη εκτέλεση, F(3,75)=6.901, p , 0.001, h2=0.216) αλλά όχι σε επόμενες εκτελέσεις (τιμές F 0,479, όλες p 0,698, όλες h2 0,019). Στην πρώτη εκτέλεση, οι δοκιμές post hoc ζευγών t αποκάλυψαν ότι η ακρίβεια ήταν υψηλότερη για ζεύγη με ακριβή αντιστοίχιση σε σχέση με όλα τα άλλα ζεύγη (σε σύγκριση με υψηλή ομοιότητα: t(25)=3.33, p=0 .003, d=0.654· χαμηλή ομοιότητα: t(25)=4.52, p , 0,001, d=0.894· νέο: t(25) {{67} }.74, p=0.011, d=0.539). Η απόδοση ήταν μεγαλύτερη για ζεύγη υψηλής ομοιότητας από ζεύγη χαμηλής ομοιότητας (t(25)=2.306, p=0.03, d=0.459). Δεν υπήρχε διαφορά στην απόδοση μεταξύ της υψηλής ομοιότητας και των νέων ζευγών (t(25)=0.87, p=0.394, d=0.172) ή της χαμηλής ομοιότητας και της νέας ζεύγη (t(25)=0.76, p=0.452, d=0.151). Όταν συμπτύσσονταν σε όλο το μπλοκ, τα ζεύγη με ακριβείς αντιστοιχίσεις είχαν τον ταχύτερο χρόνο απόκρισης (Εικ. 2Β) στις σωστές δοκιμές p (σε σύγκριση με όλες τις άλλες συνθήκες, τιμές t 2,206, όλα , 0,05, όλα d 0,445). Ο χρόνος απόκρισης δεν διέφερε μεταξύ της υψηλής ομοιότητας, της χαμηλής ομοιότητας ή των νέων ζευγών (όλες οι τιμές t 1,748, όλες p . 0,05, όλες d 0,348)

Εικόνα 2. Επιδόσεις συμπεριφοράς. Ακρίβεια δοκιμής επικαλυπτόμενου ζεύγους (BC) και χρόνος απόκρισης (Β) (μόνο σωστές δοκιμές) με μπλοκ εκμάθησης για κάθε συνθήκη ομοιότητας. C, Ακρίβεια συμπερασμάτων σε όλο το επεισόδιο (AC) και (D) χρόνος απόκρισης (μόνο σωστές δοκιμές) για κάθε συνθήκη ομοιότητας. pp, 0.05 (ζευγές t-test). Οι γραμμές σφάλματος υποδεικνύουν 6 SEM. Οι διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν τυχαίες επιδόσεις στις 3-εναλλακτικές δοκιμές υποχρεωτικής επιλογής.

Η οπτική ομοιότητα του στοιχείου σύνδεσης επηρέασε επίσης την ακρίβεια συμπερασμάτων μεταξύ επεισοδίων (F(3,75)=26.61, p , 0.001, h{ {6}}.516). Οι συμμετέχοντες ήταν πιο πιθανό να συμπεράνουν μια σχέση μεταξύ έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων μνήμης (AC) όταν το στοιχείο σύνδεσης (Β) ήταν ακριβής αντιστοίχιση ή πολύ παρόμοιο σε επικαλυπτόμενα ζεύγη (Εικ. 2C). Η απόδοση συμπερασμάτων δεν διέφερε μεταξύ των τριάδων ακριβούς αντιστοίχισης και υψηλής ομοιότητας (t(25) {{10}}.20, p=0.24, d {{14} }.230), αλλά η απόδοση για τις τριάδες ακριβούς αντιστοίχισης ήταν ανώτερη τόσο από τις τριάδες χαμηλής ομοιότητας (t(25)=6.82, p , 0.001, d=1.327) όσο και από τις νέες τριάδες (t( 25)=6.61, p , 0.001, d=1.286). Ομοίως, η απόδοση για τριάδες υψηλής ομοιότητας ξεπέρασε τις τριάδες χαμηλής ομοιότητας (t(25)=5.05, p , 0.001, d= 0.987) και τις νέες τριάδες (t(25)=5 .38, p, 0.001, d=1.055). Ακολουθήστε την απόδοση (η απόδοση συμπερασμάτων δεν διέφερε μεταξύ της χαμηλής ομοιότητας και των νέων τριάδων (t(25)=1.17, p=0.254, d= 0.224). ανά απόδοση για τριάδες χαμηλής ομοιότητας ήταν αξιόπιστα καλύτερη από την πιθανότητα (t(25)=2.22, p=0.04, d=0.435), ενώ η απόδοση για τις νέες διαφημίσεις τριών ήταν όχι (t(25)=0.47, p=0.64, d=0.093).

Οι αποφάσεις συμπερασμάτων ήταν επίσης πιο γρήγορες για την ακριβή αντιστοίχιση και τις συνθήκες υψηλής ομοιότητας σε σχέση με τη νέα συνθήκη (F(3,72)=11.79, p , 0.001, h{ {6}}.329), με τα συμπεράσματα για την ακριβή συνθήκη αντιστοίχισης να είναι τα ταχύτερα συνολικά (Εικ. 2D). Ο χρόνος απόκρισης ήταν ταχύτερος για τριάδες ακριβούς αντιστοίχισης σε σχέση με συνθήκες υψηλής ομοιότητας (t(25) {{10}}.41, p=0.002, d=0.669) και νέες τριάδες (t(24)=5.00, p , 0.001, d=0.999), αλλά δεν διαφέρει από τις τριάδες χαμηλής ομοιότητας (t(25)= 1.64, p=0.114, d=0.321). Ο χρόνος απόκρισης ήταν ταχύτερος για τριάδες υψηλής ομοιότητας σε σύγκριση με τις νέες τριάδες (t(24)=2.93, p=0.007, d=0.585), αλλά δεν διέφερε από τις χαμηλές τριάδες ομοιότητας (t(25)=1.11, p=0.28, d=0.217). Οι τριάδες χαμηλής ομοιότητας ήταν ταχύτερες από τις νέες τριάδες (t(24)=3.86, p=0.001, d=0.773). Μαζί, αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι η συνειρμική μνήμη και ένα συμπέρασμα διασταυρούμενου επεισοδίου, δύο διαδικασίες που πιστεύεται ότι υποστηρίζονται από υποπεδία ιπποπόταμου (Schapiro et al., 2017), επηρεάζονται από την αντιληπτική ομοιότητα των κοινών στοιχείων συμβάντων, με διευκολυνόμενη απόδοση με υψηλότερα επίπεδα ομοιότητας μεταξύ επεισοδίων.

Επανενεργοποίηση επικαλυπτόμενων αναμνήσεων κατά τη διάρκεια της μάθησης

Για να ελέγξουμε πώς η επανενεργοποίηση της μνήμης του φλοιού κατά τη διάρκεια της μάθησης επικαλυπτόμενων ζευγών επηρεάζει τις αναπαραστάσεις του υποπεδίου του ιππόκαμπου, χρησιμοποιήσαμε πρώτα μια ανάλυση προβολέα για να προσδιορίσουμε πού ενεργοποιήθηκαν ξανά πληροφορίες σχετικά με τα αρχικά ζεύγη στον φλοιό κατά τη διάρκεια της μάθησης. Μέσα σε κάθε σφαίρα προβολέα, ένας ταξινομητής προτύπων εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα από μια φάση εντοπισμού και στη συνέχεια εφαρμόστηκε στη φάση μελέτης ζεύγους επικάλυψης ping (Zeithamova et al, 2012). το σχετικό στοιχείο (πρόσωπο ή σκηνή Α στοιχεία από τα αρχικά ζεύγη) υπερέβη ένα βασικό δείκτη στοιχείων ταξινομητή για την ίδια κατηγορία που προέρχεται από τις νέες (ή μη επικαλυπτόμενες) δοκιμές. Βρήκαμε στοιχεία ότι οι σχετικές μνήμες επανενεργοποιήθηκαν κατά την εκμάθηση των αλληλεπικαλυπτόμενων ζευγών στον οπίσθιο τριχωτό φλοιό, στον ινιακό φλοιό και στον βρεγματικό φλοιό (Εικ. 3Α).

Είναι σημαντικό ότι δεν υπήρχαν διαφορές στην ισχύ επανενεργοποίησης ως συνάρτηση της κατηγορίας στοιχείων Α (πρόσωπο, σκηνή) μεταξύ των περιοχών που προσδιορίστηκαν στην ανάλυση προβολέα (Εικ. 3Β). Μια ANOVA επαναλαμβανόμενων μετρήσεων με τους παράγοντες εντός των υποκειμένων της περιοχής (αριστερό βρεγματικό, δεξιό βρεγματικό, cingulate, άνω ινιακό, κάτω ινιακό) και κατηγορία ερεθίσματος (πρόσωπο, σκηνή) έδειξε ότι η επανενεργοποίηση διέφερε μεταξύ των περιοχών (κύρια επίδραση της περιοχής, F ( 4.100)=2.84, p=0.028, h2=0.102) αλλά δεν διέφερε ανά κατηγορία ερεθίσματος (κύρια επίδραση της κατηγορίας, F(1,25) {{13 }}.002, p=0.967, h2=0; αλληλεπίδραση περιοχής κατηγορίας, F(4.100)=0.375, p=0.826, h{{ 24}}.015). Έτσι, τα αποτελέσματά μας δεν οδηγήθηκαν από μία κατηγορία ερεθισμάτων και αντικατοπτρίζουν την επανενεργοποίηση της μνήμης παρά τη δέσμευση περιοχών επεξεργασίας συγκεκριμένης κατηγορίας.

Ελέγξαμε περαιτέρω εάν η οπτική ομοιότητα του κοινόχρηστου στοιχείου Β σε όλη τη μάθηση επηρέασε την ισχύ της επανενεργοποίησης της μνήμης για τα στοιχεία Α. Προβλέψαμε ότι η επανενεργοποίηση της μνήμης κατά τη διάρκεια της εκμάθησης θα ήταν ισχυρότερη για ζεύγη που συνδέονται με ένα πιο παρόμοιο οπτικά στοιχείο. Χρησιμοποιώντας μια παρόμοια προσέγγιση με την προηγούμενη ανάλυση, μια ξεχωριστή ανάλυση προβολέα εντόπισε περιοχές όπου τα στοιχεία ταξινομητή για το σχετικό στοιχείο Α ήταν μεγαλύτερα για τη συνθήκη ακριβούς αντιστοίχισης από τις συνθήκες υψηλής και χαμηλής ομοιότητας. Σύμφωνα με την υπόθεσή μας, βρήκαμε ότι η ομοιότητα των συστατικών του συμβάντος ρυθμίζει την ισχύ της επανενεργοποίησης της μνήμης στον αριστερό βρεγματικό φλοιό και στον ινιακό φλοιό (Εικ. 3C).

Η επανενεργοποίηση της μνήμης επηρεάζει τη νευρική κωδικοποίηση στα υποπεδία του ιππόκαμπου

Για να ελέγξουμε την υπόθεσή μας ότι η επανενεργοποίηση σχετικών μνημών κατά τη διάρκεια της νέας κωδικοποίησης θα οδηγούσε σε αναπαράσταση αλληλεπικαλυπτόμενων μνημών σε DG/CA2,3 και CA1, ποσοτικοποιήσαμε την κωδικοποίηση του υποπεδίου του ιππόκαμπου ως συνάρτηση της ισχύος επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της εκμάθησης. Τόσο πριν όσο και μετά την εκμάθηση των ζευγαριών, οι συμμετέχοντες σαρώθηκαν ενώ έβλεπαν μεμονωμένες εικόνες των στοιχείων Α και Γ από επικαλυπτόμενα ζεύγη σε συνθήκες υψηλής ομοιότητας (Εικ. 1Α). Ευρετηριάσαμε τη διαφοροποίηση και την ολοκλήρωση μετρώντας τις αλλαγές που σχετίζονται με τη μάθηση στην ομοιότητα προτύπων για έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία Α και Γ από την ίδια τριάδα (Schlichting et al., 2015). Οι αλλαγές ομοιότητας εντός της ίδιας τριάδας συγκρίθηκαν με μια βασική γραμμή αλλαγών ομοιότητας μεταξύ στοιχείων σε διαφορετικές τριάδες. Μετρήσαμε τη διαφοροποίηση δοκιμάζοντας για μείωση της ομοιότητας προτύπων μεταξύ των στοιχείων Α και Γ μετά την εκμάθηση (Εικ. 4Α). Αντίθετα, η ενοποίηση θα χαρακτηριζόταν από αυξημένη ομοιότητα προτύπων μεταξύ των έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων A και C, αντανακλώντας τον σχηματισμό αλληλοκαλυπτόμενων κωδικών για σχετικές μνήμες (Εικ. 4Α).

Για να αξιολογήσουμε τον αντίκτυπο της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της εκμάθησης στη νευρωνική κωδικοποίηση έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων μνήμης, υπολογίσαμε την αναπαραστατική αλλαγή για τις τριάδες με βάση την ισχύ της επανενεργοποίησης σε επικαλυπτόμενες δοκιμές μάθησης. Για κάθε συμμετέχοντα, ταξινομήσαμε τα επικαλυπτόμενα ζεύγη σε αυτά που σχετίζονται με ισχυρότερη και ασθενέστερη επανενεργοποίηση του αντίστοιχου αρχικού ζεύγους, με βάση μια διάμεση διάσπαση των μέσων δεικτών επανενεργοποίησης σε όλα τα συμπλέγματα που προσδιορίζονται στον προβολέα επανενεργοποίησης (Εικ. 3Α). Στη συνέχεια συγκρίναμε τη νευρωνική κωδικοποίηση μεταξύ έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων Α και Γ που σχετίζονται με διαφορετικά επίπεδα επανενεργοποίησης. Ουσιαστικά, όλες οι αναλύσεις που αξιολογούσαν την αναπαραστατική αλλαγή στα υποπεδία του ιππόκαμπου βασίστηκαν σε δεδομένα μόνο από τριάδες υψηλής ομοιότητας. Αυτή η προσέγγιση κρατά σταθερή την οπτική ομοιότητα του συνδετικού στοιχείου, παρέχοντας μια κρίσιμη δοκιμή για το εάν η επανενεργοποίηση της μνήμης μεσολαβεί αναπαραστατική αλλαγή πάνω και πέρα ​​από τις αλλαγές του φυσικού περιβάλλοντος.

Πραγματοποιήσαμε τέσσερις αναλύσεις προβολέα σε μεμονωμένα υποπεδία του ιππόκαμπου για να ελέγξουμε τις επιπτώσεις της επανενεργοποίησης σε αναπαραστατική αλλαγή που σχετίζεται με τη μάθηση για έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία μνήμης (Εικ. 4Β). Πρώτον, χρησιμοποιήσαμε δύο αναλύσεις προβολέα για να προσδιορίσουμε τις περιοχές του ιππόκαμπου που έδειξαν διαφοροποίηση ή ολοκλήρωση των στοιχείων Α και Γ, ανεξάρτητα από τον βαθμό επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης σε ζευγάρια επικαλυπτόμενων (DifferentiationOverall και IntegrationOverall, αντίστοιχα) και δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές επιπτώσεις στον ιππόκαμπο.

Εικόνα 4. Αξιολόγηση της αναπαραστατικής αλλαγής που σχετίζεται με τη μάθηση ως συνάρτηση της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης. Προβλέψεις για το σχηματισμό μνήμης μέσω της συνειρμικής μάθησης. Πριν από την εκμάθηση, μεμονωμένα στοιχεία Α και Γ στη φάση προέκθεσης δεν μοιράζονται καμία σχέση. Μετά την εκμάθηση, οι αναπαραστάσεις των στοιχείων Α και Γ μπορεί να αλλάξουν ως συνάρτηση των κοινών τους σχέσεων με τα στοιχεία Β. Δοκιμάσαμε για δύο νευρικά αποτελέσματα. Στην περίπτωση της διαφοροποίησης, τα νευρωνικά μοτίβα για έμμεσα σχετιζόμενα στοιχεία Α και Γ προβλέπεται να είναι λιγότερο παρόμοια στη φάση μετά την έκθεση σε σχέση με τις αναπαραστάσεις μάθησης. Αντίθετα, για την ενσωμάτωση μνήμης, η νευρωνική ομοιότητα των έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων A και C προβλέπεται να αυξηθεί από τη μάθηση στη μετα-μάθηση, αντανακλώντας τον σχηματισμό επικαλυπτόμενων νευρικών κωδίκων που συνδέουν στοιχεία που βιώνονται σε συμβάντα. Β, Τέσσερις αντιθέσεις προβολέα χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιοριστεί εάν η αναπαράσταση μνήμης στα υποπεδία του ιππόκαμπου ποικίλλει ανάλογα με την ισχύ επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης. Δύο από τους προβολείς εντόπισαν περιοχές στις οποίες σημειώθηκε διαφοροποίηση ή ενοποίηση σε όλους τους βαθμούς ισχύος επανενεργοποίησης. Ένα άλλο σύνολο προβολέων εντόπισε περιοχές στις οποίες η νευρωνική κωδικοποίηση ποικίλλει ως συνάρτηση της επανενεργοποίησης. Γ, Αναπαραστατική αλλαγή που σχετίζεται με τη μάθηση στον ιππόκαμπο. Οι υποπεριοχές του DG/CA2,3 και του υποσυστήματος έδειξαν διαφοροποίηση των έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων των επικαλυπτόμενων αναμνήσεων, αλλά μόνο όταν η επανενεργοποίηση ήταν ισχυρότερη κατά τη διάρκεια της μάθησης. Αντίθετα, μια υποπεριοχή του CA1 έδειξε στοιχεία ενσωμάτωσης μνήμης, αλλά και πάλι μόνο όταν η επανενεργοποίηση ήταν ισχυρότερη κατά τη διάρκεια της μάθησης επικαλυπτόμενων ζευγαριών. Οι περιοχές του ιππόκαμπου απεικονίζονται σε ένα πρότυπο ομάδας T2 ανοιχτού κώδικα υψηλής ανάλυσης που δημιουργήθηκε για αναλύσεις υποπεδίου ιππόκαμπου (Schlichting et al., 2019). D, Αλλαγή νευρωνικής ομοιότητας στα συμπλέγματα που προσδιορίστηκαν στην ανάλυση προβολέα (C) μετά από αντίστροφη κανονικοποίηση στον εγγενή χώρο, επιβεβαιώνοντας το προβλεπόμενο μοτίβο των αποτελεσμάτων από το B. Inset, Τα ίδια δεδομένα ξεχωριστά για τα μέτρα ομοιότητας εντός και τριάδας πριν τον υπολογισμό των βαθμών διαφοράς. Επειδή αυτή η ανάλυση βασίζεται σε voxels που προσδιορίζονται στην ανάλυση προβολέα, δεν είναι πλήρως ανεξάρτητη. Οι γραμμές σφάλματος υποδεικνύουν 6 SEM.

Αντίθετα, προβλέψαμε ότι η αναπαραστατική ομοιότητα των έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων στα υποπεδία του ιππόκαμπου θα εξαρτιόταν από την ισχύ της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά την εκμάθηση των επικαλυπτόμενων ζευγών. Για να ελέγξουμε αυτήν την υπόθεση, εκτελέσαμε δύο πρόσθετες αναλύσεις προβολέα που αναζήτησαν μια αλληλεπίδραση μεταξύ της αναπαραστατικής αλλαγής που σχετίζεται με τη μάθηση και της επανενεργοποίησης της μνήμης. Αυτοί οι προβολείς απομόνωσαν περιοχές του ιππόκαμπου που εμφανίζουν είτε διαφοροποίηση είτε ενσωμάτωση σε δοκιμές με ισχυρότερη επανενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της μάθησης επικαλυπτόμενων ζευγαριών (DifferentiationReactivation and IntegrationReactivation).

Βρήκαμε ότι η ισχυρότερη επανενεργοποίηση των αρχικών αναμνήσεων ζεύγους κατά την εκμάθηση των επικαλυπτόμενων ζευγών είχε διαφορετικές συνέπειες στην κατεύθυνση της αναπαραστατικής αλλαγής που παρατηρείται στα υποπεδία του ιππόκαμπου. Όταν οι αρχικές (Α) μνήμες επανενεργοποιήθηκαν έντονα κατά τη διάρκεια της μάθησης επικαλυπτόμενων (BC) ζευγαριών, η ομοιότητα προτύπων DG/CA2,3 μειώθηκε μεταξύ των στοιχείων Α και Γ από τη μάθηση έως τη μετά τη μάθηση (Εικ. 4C, D, DifferentiationReactivation). Το Subiculum παρουσίασε το ίδιο μοτίβο με το DG/CA2,3, με ισχυρότερη επανενεργοποίηση που οδήγησε σε μειωμένη ομοιότητα σχεδίων για τα στοιχεία Α και Γ. Αντίθετα, το CA1 έδειξε ένα αντίθετο μοτίβο αναπαραστατικής αλλαγής όταν η επανενεργοποίηση της μνήμης ήταν ισχυρότερη, με αυξημένη ομοιότητα μεταξύ των στοιχείων A και C μετά την εκμάθηση (Εικ. 4C, D; IntegrationReactivation). Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η αναπαράσταση επικαλυπτόμενων αναμνήσεων εντός των υποπεδίων του ιππόκαμπου εξαρτάται από την επανενεργοποίηση της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης, με τις ίδιες συνθήκες που οδηγούν σε διαχωρίσιμους αναπαραστατικούς κώδικες εντός των DG/CA2,3, CA1 και υποκλοπών.

Τέλος, πραγματοποιήσαμε μια σειρά από post hoc αναλύσεις σε κάθε υποπεδίο ιππόκαμπου που προσδιορίστηκε στην ανάλυση του προβολέα για να κατανοήσουμε περαιτέρω πώς η επανενεργοποίηση διαμορφώνει την κωδικοποίηση σε κάθε περιοχή. Αρχικά προσδιορίσαμε ποσοτικά εάν υπήρχαν σφαιρικές μετατοπίσεις στη νευρωνική ομοιότητα απλώς ως συνάρτηση της μάθησης, υπολογίζοντας την εγκάρσια τριάδα D για μη σχετιζόμενα στοιχεία Α και Γ (δηλαδή, η γραμμή βάσης κατά της τριάδας). Σε όλη την τριάδα D δεν διέφερε σημαντικά από το μηδέν στο CA1 (t(24)=0.383, p=0.705, d=0.077) ή στο υποσύνολο (t(25)=1.233, p=0.229, d=0.242), αλλά ήταν μεγαλύτερο από μηδέν για το DG/CA2,3 (t(25)=3.431 , p=0.002, d=0.673). Αυτά τα αποτελέσματα καταδεικνύουν τη σημασία της σύγκρισης της αλλαγής ομοιότητας για σχετικά συμβάντα με μια βασική γραμμή, καθώς ακόμη και άσχετα στοιχεία μπορεί να αλλάξουν σε ομοιότητα μετά τη μάθηση.

Στη συνέχεια, συγκρίναμε την εντός τριάδας D για τις τριάδες που σχετίζονται με ισχυρή επανενεργοποίηση με τη γραμμή βάσης μεταξύ της τριάδας D ως επικύρωση των αποτελεσμάτων του προβολέα μας (Εικ. 4D). Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μια προειδοποίηση σε αυτήν την ανάλυση είναι ότι τα αποτελέσματα είναι δυνητικά μεροληπτικά επιλέγοντας voxels που προσδιορίζονται στην ανάλυση του προβολέα νευρικής κωδικοποίησης. Σε συμφωνία με τα προβλεπόμενα μοτίβα των αντιθέσεων του προβολέα (Εικ. 4Β), βρήκαμε στοιχεία για διαφοροποίηση, σύμφωνα με τα οποία η αλλαγή της νευρικής ομοιότητας για τις τριάδες που σχετίζονται με την ισχυρή επανενεργοποίηση ήταν μικρότερη από τη βασική γραμμή βάσης μεταξύ τριάδας στο DG/CA2,3 (t(25)=2.298, p=0.030, d=0.451) και subiculum (t(25)=3.158, p=0.004, δ=0.619). Εντός του CA1, δείξαμε μια τάση για ενσωμάτωση με μεγαλύτερη ομοιότητα εντός τριάδων που σχετίζονται με ισχυρότερη επανενεργοποίηση μετά την εκμάθηση σε σχέση με τη βασική γραμμή βάσης μεταξύ τριάδας (t(24)=1.766, p=0.090, d=0.353). Μαζί, αυτές οι post hoc αναλύσεις υποστηρίζουν το αποτέλεσμα της ανάλυσης προβολέα και δείχνουν ότι η αναπαράσταση επικαλυπτόμενων γεγονότων σε υποπεδία επηρεάζεται από την επανενεργοποίηση σχετικών αναμνήσεων κατά τη διάρκεια της μάθησης.

Ως διερευνητική ανάλυση, προσδιορίσαμε επίσης ποσοτικά εντός της τριάδας D για τριάδες που σχετίζονται με ασθενέστερη επανενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της μάθησης. Βρήκαμε στοιχεία για ενσωμάτωση στο DG/CA2,3 (t(25)=3.709, p=0.001, d=0.727) και μια τάση στο υποσύνολο (t( 25)=1.849, p=0.076, d=0.363), όπου το D για τις τριάδες που συσχετίζονται με ασθενέστερη επανενεργοποίηση ήταν μεγαλύτερο από αυτό που παρατηρήθηκε για τη γραμμή βάσης μεταξύ τριάδας. Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι οι αναπαραστατικές μετατοπίσεις στη ΓΔ/CA2,3 μπορεί να ποικίλλουν ως συνάρτηση του επιπέδου ανταγωνισμού, το οποίο μπορεί να είναι διαφορετικό όταν οι μνήμες επανενεργοποιούνται έντονα ή ασθενώς. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές από την αρχική τιμή για τριάδες που σχετίζονται με ασθενέστερη επανενεργοποίηση στο CA1 (t(24)=1.062, p=0.299, d=0.212).

Η ολοκλήρωση μνήμης υποστηρίζει αποφάσεις συμπερασμάτων Χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο πολλαπλών επιπέδων Bayes για να εξετάσουμε τη σχέση μεταξύ της αλλαγής ομοιότητας μετά την εκμάθηση (δηλαδή, ολοκλήρωση ή διαφοροποίηση) και της απόδοσης στη δοκιμή συμπερασμάτων AC. Εξετάσαμε επίσης τη σχέση μεταξύ της επανενεργοποίησης των σχετικών αναμνήσεων κατά τη διάρκεια της μάθησης και της απόδοσης συμπερασμάτων. Ένας συμμετέχων αποκλείστηκε από αυτήν την ανάλυση λόγω ανεπαρκούς αριθμού voxels στο CA1 (10 voxels). Χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο LBA για να μοντελοποιήσουμε ταυτόχρονα την ακρίβεια συμπερασμάτων και τους χρόνους απόκρισης. Χρησιμοποιήσαμε τη δειγματοληψία Bayes με το μοντέλο για να εκτιμήσουμε την κλίση των σχέσεων μεταξύ της απόδοσης συμπερασμάτων και της μεταβλητότητας σε επίπεδο τριάδας στην αλλαγή ομοιότητας και στην επανενεργοποίηση της μνήμης. Αρχικά αξιολογήσαμε εάν η δειγματοληψία Bayes ήταν σύγκλιση. Δεν υπήρξαν αποκλίσεις κατά τη δειγματοληψία. για κάθε παράμετρο στο μοντέλο, το [Rhat] ήταν 1,00102 και το πραγματικό μέγεθος δείγματος ήταν τουλάχιστον 5225. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η δειγματοληψία συνέκλινε επιτυχώς και ότι υπήρχαν επαρκή δείγματα για την εκτίμηση κάθε παραμέτρου.

Χρησιμοποιήσαμε μέσες μεταγενέστερες παραμέτρους για να προσομοιώσουμε τις αποκρίσεις του μοντέλου και διαπιστώσαμε ότι υπήρχε καλή προσαρμογή στην παρατηρούμενη ακρίβεια (Εικ. 5Α) και στους χρόνους απόκρισης (Εικ. 5Β) στη δοκιμή συμπερασμάτων, με εξαίρεση έναν μικρό αριθμό δοκιμών με πολύ μεγάλοι χρόνοι απόκρισης. Οι παράμετροι μέσης κλίσης για την αλλαγή που σχετίζεται με τη μάθηση (Εικ. 5Γ) ήταν θετικές για το υποσύνολο (95 τοις εκατό HDI=[0.043, 0.477], d {{10}}.37) και επανενεργοποίηση μνήμης (HDI=[0).0{{30}}5, {{ 43}}.437], d=1.51). Οι παράμετροι κλίσης για CA1 (HDI {{20}} [ 0.189, 0.244], d=0.15) και DG/CA2,3 (HDI=[ 0.393, 0.102], d=0.5{0) δεν διέφεραν από το μηδέν . Τα 95 τοις εκατό HDI για τις υπόλοιπες παραμέτρους του μοντέλου ήταν τα εξής: A=[2.059, 5.601], t=[{{7{{{{ 72}}}}.00,009, 0,515], m2=[0,130, 0,812], s2=[0,191, 0,831] , s CA1=[0,004, 0,458], s DG/CA2,3=[0,010, 0,577], sSubiculum=[0,002, 0,408] και sReact=0,0002, 0,327]. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η μεγαλύτερη ενεργοποίηση της μνήμης κατά τη διάρκεια της μάθησης και η μεγαλύτερη ομοιότητα AC μετά τη μάθηση στο υποσύνολο προβλέπουν ταχύτερα και ακριβέστερα συμπεράσματα σε επίπεδο μεμονωμένων δοκιμών.

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΟΥ CISTANCHE: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΝΗΜΗΣ

Συζήτηση

Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι επανενεργοποιημένες μνήμες καθοδηγούν τον τρόπο με τον οποίο οργανώνονται αναπαραστάσεις σχετικών γεγονότων μέσα στο κύκλωμα του ιππόκαμπου. Η επανενεργοποίηση προηγούμενων μνημών κατά την κωδικοποίηση νέων, επικαλυπτόμενων γεγονότων προέβλεπε την απόδοση συμπερασμάτων σε όλα τα επεισόδια και είχε διαφορετικές συνέπειες για την αναπαράσταση στα υποπεδία του ιππόκαμπου. Η ισχυρή επανενεργοποίηση οδήγησε στη διαφοροποίηση των αλληλεπικαλυπτόμενων μνημών εντός του DG/CA2,3 και του subiculum, ενώ ταυτόχρονα προώθησε την ενσωμάτωση αυτών των ίδιων μνημών στο CA1. Η προηγούμενη εργασία επικεντρώθηκε στην εξήγηση της κωδικοποίησης του υποπεδίου του ιππόκαμπου με όρους μιας συνάρτησης μεταφοράς μέσω της οποίας οι αλλαγές στα περιβαλλοντικά σημάδια οδηγούν σε διαφορική νευρική έξοδο (Leutgeb et al., 2004, 2007; Lacy et al., 2011; Yassa and Stark, 2011). Εδώ, δείχνουμε ότι οι αλλαγές στην αντιληπτική είσοδο δεν είναι ο μόνος παράγοντας που καθορίζει την εκμάθηση αναπαράστασης εντός των υποπεδίων του ιππόκαμπου. Αντίθετα, τα δεδομένα μας δείχνουν ότι η κωδικοποίηση του υποπεδίου του ιππόκαμπου καθοδηγείται περαιτέρω από το βαθμό στον οποίο μια νέα εμπειρία ενεργοποιεί την επανενεργοποίηση σχετικών επεισοδίων. Τα αποτελέσματά μας επεκτείνουν έτσι τα προηγούμενα ευρήματα για να δείξουν, σε αναπαραστατικό επίπεδο, ότι η επανενεργοποίηση της μνήμης του φλοιού οδηγεί σε διαχωρισμούς στην κωδικοποίηση του υποπεδίου του ιππόκαμπου ενόψει του ανταγωνισμού μεταξύ πολύ όμοιων αναμνήσεων.

Προηγούμενη εργασία για την αναπαράσταση του ιππόκαμπου είχε πρωταρχικά εννοιολογήσει την κωδικοποίηση υποπεδίου ως μια αυτόματη διαδικασία ως απόκριση στις περιβαλλοντικές αλλαγές, όπου οι αισθητηριακές εισροές θεωρείται ότι είναι ο κύριος οδηγός των αποκρίσεων του ιππόκαμπου. Για παράδειγμα, πρώιμες ηλεκτροφυσιολογικές μελέτες σε τρωκτικά μέτρησαν τον τρόπο τοποθέτησης των αποκρίσεων πεδίου σε υποπεδία του ιππόκαμπου που επαναχαρτογραφήθηκαν καθώς τα ζώα περιηγήθηκαν σε περιβάλλοντα με σταδιακά μεταβαλλόμενα αντιληπτικά χαρακτηριστικά (Guzowski et al., 2004; Lee et al., 2004; Leutgeb et al., 2004, 2007 Vazdarjanova και Guzowski, 2004). Μια τέτοια εργασία αποκάλυψε ότι μικρές αλλαγές στα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά οδήγησαν σε δραματικές αλλαγές στις αποκρίσεις των ΓΔ και CA3, αντανακλώντας την ορθογωνοποίηση των προτύπων εισαγωγής. Αντίθετα, οι αποκρίσεις CA1 άλλαξαν σταδιακά, κλιμακώνοντας γραμμικά με την ποσότητα της αντιληπτικής αλλαγής μεταξύ των περιβαλλόντων. Για περιβάλλοντα που ήταν πιο παρόμοια αντιληπτικά, η δραστηριότητα CA1 έδειξε μεγαλύτερη επικάλυψη στην απόκριση. Η προηγούμενη εργασία σε ανθρώπους είχε μια παρόμοια προσέγγιση, παρουσιάζοντας στους συμμετέχοντες ζεύγη πολύ όμοιων οπτικών εικόνων (π.χ. εικόνες δύο διαφορετικών μήλων) και μετρώντας το μέγεθος των αποκρίσεων του υποπεδίου του ιππόκαμπου και στις δύο εικόνες (Bakker et al., 2008· Lacy et al. , 2011). Σε αυτές τις μελέτες, το DG/CA2,3 έδειξε μια καινοτομία και για τις δύο πολύ παρόμοιες εικόνες, υποδηλώνοντας ξεχωριστή κωδικοποίηση των δύο εικόνων. Οι αποκρίσεις CA1 και υποκοιλίου στη δεύτερη, πολύ παρόμοια εικόνα από ένα ζεύγος, ωστόσο, αποσιωπήθηκαν σε σχέση με την παρουσίαση του πρώτου μέλους ζεύγους, υποδηλώνοντας παρόμοια αναπαράσταση των ζευγαρωμένων εικόνων.

Ενώ προηγούμενες εργασίες σε ζώα και ανθρώπους έχουν αποκαλύψει σημαντικούς διαχωρισμούς μεταξύ της επεξεργασίας του υποπεδίου του ιππόκαμπου, τα ευρήματά μας βασίζονται σε αυτήν την εργασία για να δείξουν ότι η εκμάθηση αναπαράστασης του ιππόκαμπου δεν είναι απλώς μια παθητική διαδικασία αλλά αντίθετα επηρεάζεται ενεργά από την επανενεργοποίηση της μνήμης (Hulbert and Norman, 2015; Kim et al., 2017; Ritvo et al., 2019). Δείχνουμε ότι οι διαχωρισμοί του υποπεδίου του ιππόκαμπου είναι πιο εμφανείς όταν οι μνήμες του παρελθόντος επανενεργοποιούνται έντονα, δημιουργώντας μια ανταγωνιστική κατάσταση μάθησης που προάγει τη διαφοροποίηση στο DG/CA2,3 και στο subiculum, ταυτόχρονα με την ενσωμάτωση στο CA1. Τα δεδομένα μας υποδεικνύουν έτσι την ανάγκη να ποσοτικοποιηθεί τόσο η αντιληπτική ομοιότητα μεταξύ των γεγονότων όσο και ο τρόπος με τον οποίο τα αλληλεπικαλυπτόμενα αντιληπτικά χαρακτηριστικά πυροδοτούν την επανενεργοποίηση της μνήμης για να εξηγηθεί πλήρως ο τρόπος με τον οποίο αναδύονται αναπαραστάσεις μέσα στο κύκλωμα του ιππόκαμπου. Μια ενδιαφέρουσα πτυχή της προηγούμενης ανθρώπινης εργασίας που περιγράφεται παραπάνω είναι ότι οι διαχωρισμοί μεταξύ των υποπεδίων εξαρτώνται από τη φύση της εργασίας που εκτελείται (Kirwan and Stark, 2007; Bakker et al., 2008; Lacy et al., 2011). Όταν ο κρίσιμος πειραματικός χειρισμός (δηλ. η οπτική ομοιότητα μεταξύ των στοιχείων) ήταν τυχαίος με την εργασία που εκτελούσαν οι συμμετέχοντες, παρατηρήθηκαν διαχωρισμοί μεταξύ των υποπεδίων (Bakker et al., 2008· Lacy et al., 2011). Ωστόσο, όταν τα ίδια ερεθίσματα και οι ίδιες διαδικασίες παρουσίασης συνδυάστηκαν με μια σκόπιμη εστίαση εργασίας, οι διαχωρισμοί ήταν λιγότερο εμφανείς (Kirwan και Stark, 2007). Η μηχανιστική πηγή αυτών των διαφορετικών ευρημάτων δεν έχει ακόμη αποκαλυφθεί. Με την ποσοτικοποίηση της επανενεργοποίησης της μνήμης κατά τη διάρκεια εργασιών με σκόπιμη ή τυχαία εστίαση, μπορούν να αποκτηθούν περαιτέρω γνώσεις σχετικά με το πώς οι στόχοι των εργασιών επηρεάζουν τη δυναμική του τρόπου με τον οποίο ο ανταγωνισμός μνήμης επηρεάζει τη νευρική αναπαράσταση (Richter et al., 2016).

Τα ευρήματά μας μπορούν να αντιληφθούν με όρους εποπτευόμενων και μη εποπτευόμενων μοντέλων μάθησης, τα οποία το καθένα εστιάζεται σε διαφορετικούς μαθησιακούς στόχους. Ενώ η εποπτευόμενη μάθηση κατευθύνεται με αντιστοίχιση αναπαραστάσεων με αισθητηριακές ενδείξεις που παρατηρούνται απευθείας στο περιβάλλον, η μη εποπτευόμενη μάθηση προσαρμόζει τις αναπαραστάσεις για να μειώσει τον ανταγωνισμό μεταξύ μιας τρέχουσας εμπειρίας και των αναπαραστάσεων επανενεργοποιημένης μνήμης που ενεργοποιούνται από το νέο συμβάν (Ritvo et al., 2019) μέσω ολοκλήρωσης ή διαφοροποίησης. Ενώ η μάθηση πιθανότατα αντανακλά μια ισορροπία μεταξύ εποπτευόμενων και μη εποπτευόμενων μηχανισμών, τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι οι επανενεργοποιημένες μνήμες είναι μια σημαντική πτυχή του τρόπου με τον οποίο αναδύονται στρατηγικές κωδικοποίησης διαχωρισμού στα υποπεδία του ιππόκαμπου.

Μέχρι σήμερα, μόνο μία άλλη μελέτη σε ανθρώπους έχει χρησιμοποιήσει πολυμεταβλητές αναπαραστατικές αναλύσεις για να ποσοτικοποιήσει μια διάσταση μεταξύ των υποπεδίων του ιππόκαμπου, ειδικά όταν τα άτομα ανακτούσαν πληροφορίες σχετικά με κοινά ή διαφορετικά χωρικά πλαίσια (Dimsdale-Zucker et al., 2018). Αυτή η μελέτη έδειξε ότι τα στοιχεία που μαθαίνονται μέσα στο ίδιο χωρικό πλαίσιο προκάλεσαν επικαλυπτόμενα μοτίβα ενεργοποίησης στο CA1 και διαφοροποιημένα μοτίβα στο DG/CA2,3 κατά την ανάκτηση σε σχέση με στοιχεία που δεν μοιράζονταν πληροφορίες σχετικά με τα συμφραζόμενα. Τα παρόντα ευρήματα διαφέρουν από αυτή τη μελέτη με πολλούς βασικούς τρόπους. Πρώτον, η προηγούμενη μελέτη μέτρησε τους κωδικούς υποπεδίων κατά την ανάκτηση μνήμης, ενώ η εργασία μας αποκαλύπτει τις ενεργές διαδικασίες μάθησης που οδηγούν στο σχηματισμό αναπαραστάσεων υποπεδίων που μπορούν να διαχωριστούν. Συγκεκριμένα, αυτή η προηγούμενη μελέτη δεν ποσοτικοποίησε τον τρόπο με τον οποίο η επανενεργοποίηση παρόμοιων αναμνήσεων, είτε κατά τη διάρκεια της μάθησης είτε κατά την ανάκτηση, σχετίζεται με την κωδικοποίηση του υποπεδίου του ιππόκαμπου. Εδώ, δείχνουμε μια διάσταση στην κωδικοποίηση του υποπεδίου του ιππόκαμπου ως αποτέλεσμα της επανενεργοποίησης της μνήμης. Επιπλέον, δείχνουμε ότι οι νευρικοί κώδικες που σχηματίζονται από υποπεριοχές του ιππόκαμπου όχι μόνο υποστηρίζουν την απλή αναγνώριση (Dimsdale-Zucker et al., 2018) ή τη χωρική μνήμη (Leutgeb et al., 2004, 2007), αλλά και συμπέρασμα σχετικά με τις σχέσεις μεταξύ των αναμνήσεων (βλ. επίσης Schlichting et al., 2014). Οι αποφάσεις συμπερασμάτων ήταν πιο γρήγορες και ακριβείς με αυξανόμενη ομοιότητα μεταξύ των έμμεσων στοιχείων μετά την εκμάθηση στο υποσύνολο, υποδεικνύοντας πώς οι επικαλυπτόμενοι κώδικες προωθούν την εξαγωγή γνώσης πέρα ​​από την άμεση εμπειρία.

Η διαπίστωσή μας ότι οι αναπαραστάσεις του υποσκύλου παρακολουθούν τις αποφάσεις συμπερασμάτων μπορεί να αντικατοπτρίζει ότι το υποσύνολο είναι η δομή εξόδου του κυκλώματος του ιππόκαμπου (O'Mara et al., 2001), το οποίο παίζει βασικό ρόλο στην ανάμνηση (Viskontas et al., 2009; Lindberg et al. , 2017). Ενώ το υποσύνολο έδειξε στοιχεία διαφοροποίησης που σχετίζεται με τη μάθηση για επικαλυπτόμενα ζεύγη συνολικά, τα δεδομένα μοντελοποίησης υποδεικνύουν ότι η αναπαραστατική αλλαγή στο υποσύνολο αντανακλά μια συνέχεια απαντήσεων. Η αυξημένη ολοκλήρωση (η οποία μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως λιγότερη διαφοροποίηση) προώθησε ταχύτερα και ακριβέστερα συμπεράσματα. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι, όταν οι μνήμες είναι πιο ολοκληρωμένες (ή λιγότερο διαφοροποιημένες), το συμπέρασμα διευκολύνεται με την ανάκτηση μιας αποθηκευμένης σύνδεσης μεταξύ έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων (Shohamy and Wagner, 2008; Schlichting et al., 2014). Αντίθετα, η διαφοροποίηση μπορεί να επιβραδύνει το συμπέρασμα μεταξύ δύο ξεχωριστών ιχνών που θα έπρεπε να ανακτηθούν και να ανασυνδυαστούν στη δοκιμή (Koster et al., 2018).

Όπως το subiculum, το DG/CA2,3 εμφάνισε διαφοροποίηση που σχετίζεται με τη μάθηση των έμμεσα σχετιζόμενων στοιχείων μνήμης όταν η επανενεργοποίηση της μνήμης ήταν ισχυρότερη κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διαφοροποίηση των επικαλυπτόμενων στοιχείων μνήμης DG/CA2,3 παρατηρήθηκε μόνο σε σχέση με τη μη σχετιζόμενη, μεταξύ τριάδας βασική γραμμή. Δεν υπήρξε καμία αλλαγή στην ομοιότητα από τη μάθηση στη μετα-μάθηση για τα έμμεσα σχετιζόμενα αντικείμενα από μόνα τους (Εικ. 4Δ, ένθετο). Αυτό το εύρημα συνάδει με προηγούμενες εργασίες που έδειχναν διαφοροποίηση του ιππόκαμπου για σχετικά σχετικά με άσχετα γεγονότα μετά τη μάθηση (Favila et al., 2016; Dimsdale-Zucker et al., 2018), ενώ ελέγχονται επίσης οι βασικές αλλαγές στην ομοιότητα που συμβαίνουν με την πάροδο του χρόνου. Επιπλέον, το DG/CA2,3 έδειξε στοιχεία για ενσωμάτωση μνήμης όταν η επανενεργοποίηση της μνήμης ήταν ασθενέστερη κατά τη διάρκεια της εκμάθησης, υποδηλώνοντας τη δυνατότητα για πιο διαφοροποιημένη αναπαραστατική δυναμική σε αυτήν την περιοχή. Για παράδειγμα, ο ανταγωνισμός μνήμης που προκαλείται από την επανενεργοποίηση μπορεί να έχει μια μη μονοτονική σχέση με την αναπαραστατική αλλαγή στο DG/CA2,3 (Ritvo et al., 2019). Η ισχυρότερη επανενεργοποίηση μπορεί να προάγει την ενεργό διαφοροποίηση. Ασθενέστερα ή ενδιάμεσα επίπεδα επανενεργοποίησης μπορεί να οδηγήσουν σε ολοκλήρωση και καμία επανενεργοποίηση δεν μπορεί να παράγει μη επικαλυπτόμενες αναπαραστάσεις που διαχωρίζονται μέσω παθητικής ορθογωνοποίησης. Αυτή η σύνθετη στρατηγική κωδικοποίησης θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η ΓΔ/CA2,3 παρουσιάζει στοιχεία διαφοροποιημένων (Kim et al., 2017) και ολοκληρωμένων (Schapiro et al., 2012) αναπαραστάσεων υπό διαφορετικές συνθήκες. Εναλλακτικά, τα αποτελέσματά μας μπορεί να αντικατοπτρίζουν τη χρήση μιας συνδυασμένης περιοχής DG/CA2,3, τα στοιχεία της οποίας πιστεύεται ότι εμφανίζουν διαφορετικές λειτουργίες μεταφοράς μεταξύ περιβαλλοντικών ενδείξεων και προκύπτουσες αναπαραστάσεις μνήμης (Yassa and Stark, 2011). Το παρατηρούμενο μοτίβο των αποτελεσμάτων δείχνει ότι ο ποσοτικός προσδιορισμός της επανενεργοποίησης της μνήμης μαζί με την αναπαραστατική αλλαγή είναι απαραίτητος για την πλήρη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο ανταγωνισμός μνήμης επηρεάζει την εκμάθηση αναπαράστασης στη ΓΔ/CA2,3.

Συμπερασματικά, τα εμπειρικά μας ευρήματα υποστηρίζουν ένα πρόσφατα προτεινόμενο υπολογιστικό μοντέλο του κυκλώματος του ιππόκαμπου (Schapiro et al., 2017). Οι προσομοιώσεις από αυτό το μοντέλο υποδηλώνουν ότι το CA1 μπορεί να αντιπροσωπεύει σχέσεις μεταξύ συμβάντων, ενώ οι αναπαραστάσεις του DG και του CA3 μπορεί να τονίζουν διαφορές μεταξύ παρόμοιων επεισοδίων. Τα ευρήματά μας ευθυγραμμίζονται με αυτές τις υπολογιστικές προβλέψεις, με το CA1 να σχηματίζει ολοκληρωμένες αναπαραστάσεις για παρόμοιες μνήμες, ενώ το DG/CA2,3 και το subiculum διαφοροποιούν αυτές τις ίδιες εμπειρίες. Επιπλέον, δείχνουμε ότι οι αναπαραστάσεις του ιππόκαμπου υποστηρίζουν νέα συμπεράσματα, διευκολύνοντας την ανακάλυψη απαρατήρητων σχέσεων μεταξύ διαφορετικών αλλά σχετικών εμπειριών. Η παρούσα εργασία δείχνει περαιτέρω ότι οι διαχωρισμοί του ιππόκαμπου υποπεδίου δεν είναι μια απλή συνάρτηση αισθητηριακής εισροής, αλλά προκύπτουν από ανταγωνισμό που βασίζεται στη μνήμη κατά τη διάρκεια της μάθησης. Μαζί, η παρούσα μελέτη προάγει την κατανόησή μας για το πώς η προηγούμενη γνώση διαμορφώνει τον τρόπο με τον οποίο αναπαρίστανται νέα γεγονότα μέσα στο κύκλωμα του ιππόκαμπου, παρέχοντας μια εμπειρική δοκιμή βασικών προβλέψεων υπολογιστικών μοντέλων της λειτουργίας της μνήμης του ιππόκαμπου.

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΟΣ CISTANCHE: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΝΗΜΗΣ