Dynamiikka on ainoa vakio työmuistissa
Jun 01, 2023
Abstrakti
Tässä lyhyessä perspektiivissä pohdimme taipumustamme käyttää liian yksinkertaistettuja ja omituisia tehtäviä pyrkiessämme löytämään työmuistin yleisiä mekanismeja. Keskustelemme siitä, kuinka Mark Stokesin ja yhteistyökumppaneiden työ on katsonut paikallisen, ajallisesti jatkuvan hermotoiminnan ulkopuolelle ja siirtänyt huomion hajautettujen, dynaamisten hermokoodien tärkeyteen työmuistissa. Kriittinen opetus tästä työstä on, että yksinkertaistettujen tehtävien käyttäminen ei automaattisesti yksinkertaista hermolaskutoimien tukikäyttäytymistä (vaikka toivomme sen olevan niin). Lisäksi Stokesin näkemykset moniulotteisesta dynamiikasta korostavat kognition taustalla olevien hermokoodien joustavuutta ja ovat saaneet kentän katsomaan työmuistin staattisten mittareiden ulkopuolelle.
Cistanche tubulosa-Anti Alzheimerin taudin edut
Työmuistitutkimuksen keskeinen tavoite on ymmärtää, kuinka pidämme tietoa tilapäisesti mielessämme kulkiessamme maailmassa saavuttaaksemme käyttäytymistavoitteemme. Työmuisti on kriittinen kognitiivinen toiminto, jonka avulla voimme yhdistää kokemuksemme yhtenäiseksi kertomukseksi. Ei siis ole yllättävää, että me tiedemiehinä pidämme keskusteluissa ja luokkahuoneluennoissa työmuistista, ja me kaikki haluamme aloittaa mielenkiintoisilla tosielämän esimerkeillä. Saatamme näyttää ahtaan supermarketin käytävän, joka on täynnä värikkäitä vihanneksia ja korostaa, kuinka käytät työmuistia pitääksesi päivittäistavaraluettelosi mielessäsi etsiessäsi täydellisiä mansikoita. Tai voimme näyttää vilkkaan kaupungin kadun ja selittää, kuinka voit löytää ystävän joukosta visualisoimalla hänen kasvonsa tai vaaleanpunainen baretti. Elävistä esimerkeistä puhediojen avaamiseen ei ole pulaa. Dian 5 tienoilla kuitenkin käännymme aina seuraavaan: muutama erillinen harmaa laatikko, jotka edustavat tietokoneen näyttöä, joka on asetettu peräkkäin aikajanalle. Yhdessä ensimmäisistä laatikoista on pyyhkäisy raitoja tai väriroiskeet, jotka ihmisiä pyydetään muistamaan. Sitten on harmaa laatikko, joka on tarkoitettu osoittamaan työmuistin viivettä. Ja viimeisessä laatikossa on taas joitain raitoja tai värejä testinä.
Fenyylietanoliglykosidi on Cistanche deserticolan tärkein aktiivinen komponentti
Me työmuistin tutkimukseen osallistuvat tuntevat tämän käänteen todellisesta maailmasta laboratorioon niin hyvin, että tuskin huomaamme sitä. Ensimmäistä kertaa kuuntelevilla voi kuitenkin olla vaikeuksia nähdä yhteyttä. Tietysti on syy, miksi me kaikki rakastamme keinotekoisia tehtäviämme, ja niillä on suuri arvo. Psykologeina opimme, että tehtävä on keino suorittaa kokeellista kontrollia naturalismin kustannuksella. Neurotieteilijöinä havaitsemme, että keinotekoiset tehtävät ovat erityisen hyödyllisiä paimentaessa ihmisten aivot suunnilleen samaan tilaan yhä uudelleen ja uudelleen, jotta voimme poimia signaalin melusta. Sitä vastoin, jos huomaat vaeltelevasi supermarketin käytävällä eräänä kauniina aamuna dian 1 esimerkin mukaisesti, neurotieteilijän on vaikeaa (tällä hetkellä lähes mahdotonta) poimia tietoja mielestäsi.
Cistanche deserticolan tärkeimmät kemialliset ainesosat
Koska ne ovat yksinkertaisia, pidämme tyypillisiä työmuistitehtäviämme ennustettavina ja keskenään vaihdettavissa olevina. Kuten keittiössä reseptiä noudattaessasi, voit ennustaa käyttäytymistä koodaukseen ja säilyttämiseen varatun ajan perusteella. Kuten IKEA-hyllyjen osia, voit sekoittaa tehtäväkomponentteja saadaksesi halutun vaikutuksen. Jatkuva työ on kuitenkin osoittanut, että yksinkertaisimmatkaan tehtäväkomponentit eivät ole niin kaavallisia. Esimerkiksi yksi pitkäaikainen kysymys, joka vaikutti kognitiivisen psykologian jakautumiseen behaviorismista, on se, kuinka yksi ärsyke voi kartoittaa monia erilaisia käyttäytymismuotoja. Ässän nostaminen pakasta on joskus paras kortti ja joskus huonoin – kaikki riippuu siitä, mitä korttipeliä pelaat tällä hetkellä. Teknisesti sanottuna sama ärsyke laukaisee erilaisia henkisiä toimintoja ja käyttäytymismalleja eri yhteyksissä.
Yksittäisten hermosolujen näkökulmasta tarkasteltuna erityisen haastava ongelma on sen ymmärtäminen, kuinka yksi ärsyke voidaan sovittaa joustavasti erilaisiin käyttäytymismuotoihin. Visuaalisen neurotieteen alalla on usein hedelmällistä karakterisoida neuronien virityspreferenssit. On helppo kuvitella mentaalisia esityksiä, jotka syntyvät vakaasti viritetyistä hermosoluista – jos haluat edustaa "pystysuoraa" kohdetta, voit teoriassa saavuttaa tämän antamalla pystysuuntaisia mieluummin käyttäviä hermosoluja jatkuvasti ampumaan ylittääkseen viiveen. Kuitenkaan tällainen järjestelmä ei voi täysin ottaa huomioon työmuistin joustavuutta: Joskus "pysty" voi tarkoittaa "paina painiketta A" ja toisinaan se voi tarkoittaa "katso oikealle". Satunnaisten tietojen nopea linkittäminen yhteen vaatii joustavia muutoksia tiedon esittämisessä. Keskeinen näkemys Stokesilta et al. (2013) on, että moniulotteinen maisema syntyy, kun yksittäisen hermosolun toimintaa tarkastellaan kaikkien muiden hermosolujen aktiivisuutena. Tässä maisemassa jokainen neuroni kulkee yhden ulottuvuuden läpi ajan kuluessa, ja kaikki neuronit yhdessä kulkevat erittäin dynaamisen liikeradan läpi, joka voi asettua vakaisiin tiloihin työmuistitehtävän eri aikakausina. Tämä dynaaminen ja moniulotteinen tila-avaruus voidaan ottaa huomioon kaikissa hermosoluissa, mutta se voidaan myös tiivistää takaisin harvempiin ulottuvuuksiin tarkastelemalla vain niitä komponentteja, jotka selittävät suurimman osan tietyn tehtävän varianssista (käyttäen ulottuvuuden vähentämistekniikkaa, kuten PCA). Julkaisusta Stokes et ai. (2013), opimme, että työmuistin ylläpidon aikana voidaan havaita alemman ulottuvuuden vakaa aktivointitila, joka heijastaa tilapäisesti konfiguroitua verkon tilaa, joka on viritetty dynaamisesti tehtävätavoitteiden mukaan. Esimerkiksi vakaa tila voi kartoittaa, kuinka muistiin tallennettu ärsyke liittyy sopivaan päätökseen, joka vaaditaan vasteen aikana. Kriittisesti ottaen huomioon hermokoodien moniulotteisuuden monet joustavat käyttäytymiset voivat yhtäkkiä sopia melko vaivattomasti työmuistia koskeviin teorioihimme.
Cistanche-lisä lähellä minua - Paranna muistia
Napsauta tästä nähdäksesi Cistanche Improve Memory -tuotteet
【Kysy lisää】 Sähköposti:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Työ moniulotteisten koodien parissa yhden ärsykkeen yhdistämisen yhteydessä useisiin käyttäytymismalleihin on osoittanut, kuinka pieniulotteisia tiloja voidaan joustavasti koota ja koota uudelleen sopeutuakseen hetkellisiin käyttäytymisvaatimuksiin. Vielä merkittävämpää on, että myöhempi työ on paljastanut, että aktiivisuus suurissa neuronipopulaatioissa voi pysyä erittäin dynaamisena, vaikka ärsyke- ja tehtävävaatimukset pidetään vakioina (Wolff, Jochim, Akyürek, Buschman ja Stokes, 2020; Murray et al., 2017; Spaak, Watanabe, Funahashi ja Stokes, 2017). Visuaalisessa työmuistitehtävässä tarkkailijoita pyydettiin muistamaan yksinkertainen ärsyke (kuten suunnattu hila tai spatiaalinen sijainti). Neuraalitoiminnan yleinen kuvio muistiviiveen aikana muuttuu ajan myötä tapahtuvien muutosten kautta. Huolimatta näistä nopeasta ajallisesta dynamiikasta koko populaatiossa, koodausjärjestelmä tai yksinkertaista ärsykettä edustava pieniulotteinen aliavaruus pysyi huomattavan vakaana ja osoitti vain pieniä ajautumia ajan myötä (Wolff et al., 2020; Murray et al., 2017). Tietoisesta näkökulmastamme yksinkertaisen ärsykkeen, kuten suuntauksen, muisti on kuin patsas, jota pidetään "kiinteänä" mielemme silmässä. Neuraalisen tiedonkäsittelyn näkökulmasta se on kuin joki, joka löytää tiensä alas maiseman eri uria pitkin – ja samalla pitää muistot pinnalla vakaalla veneellä (Panichello & Buschman, 2021; Panichello, DePasquale, Pillow ja Buschman, 2019).
Työmuistikoodien ymmärtäminen erittäin dynaamisina ja ajan myötä kehittyvinä oli Stokesin ja kollegoiden (2013) mullistava idea, ja alamme vasta hitaasti ymmärtää enemmän siitä, kuinka muistoja ylläpidetään tästä uudesta näkökulmasta. Esimerkiksi viimeaikaisissa töissä on omaksuttu Stokesin kehittämä dynaaminen koodauskehys vastaamaan yhteen filosofian, kognitiivisen psykologian ja neurotieteen klassisista kysymyksistä: Kun pidät muistia mielessäsi, mistä tiedät, että se on muisto eikä saapuvan aistitiedon esitys? Toisin sanoen, kuinka aivosi vaimentavat sisäisten ajatusten ja aistitietojen välistä häiriötä? Libby ja Buschman (2021) osoittivat moniyksikkötallenteiden tilaavaruutta tutkimalla, että joidenkin hermosolujen sensorinen viritys on vakaata muistissa olevan tiedon säilyessä, kun taas muiden hermosolujen viritys on käänteinen aistivirityksen suhteen. Nettotulos on muistikoodin tila-avaruusesityksen kierto aistikoodin suhteen, mikä tarjoaa mekanismin muistiesitysten erottamiseksi sensorisista esityksistä. Vaikka tämä havainto ehdottaa keinoa lieventää häiriöitä muistojen ja aistinvaraisten tulojen välillä, tämä dynamiikka vaikeuttaa muistin dekoodausta käyttäytymisen ohjaamiseksi. Kuinka tietty muistettu piirre voidaan "lukea", kun se ei ole enää alkuperäisessä aistimaisessa muodossaan? Useat tutkimukset – jotka ovat jälleen Stokesin lähestymistavasta dynaamisiin koodeihin inspiroineet – ovat osoittaneet, että hermovastekuviot voivat olla erittäin dynaamisia ajan mittaan, samalla kun ne säilyttävät rakenteellisen suhteen muistettavien ärsykkeiden välillä, jotta ne pysyvät erotettavissa vakaassa aliavaruudessa (esim. Wolff et ai., 2020; Bouchacourt & Buschman, 2019; Murray ym., 2017; Spaak ym., 2017).
Dynaamisten koodien idean synnyttämä inspiraatio (tosin eri analyysimenetelmiä hyödyntäen) on tasaisesti tunkeutunut neurotieteelliseen ajatteluun yhtä pitkään jatkuneesta kysymyksestä: Missä on muistoesitysten kortikaalinen lokus? Klassinen tarina on, että pFC:n jatkuva piikkitoiminta on avainmekanismi, joka tukee vakaata muistiesitystä ohjaamassa käyttäytymistä. Stokesin dynaamisten koodien esittely pakotti kuitenkin kentän harkitsemaan uudelleen. Kun lähtökohtana on käsitys moniulotteisista ja dynaamisista aliavaruuksista, pitäisikö meidän edes odottaa, että jokin yksittäinen hermosolu (esim. pFC) tai yksittäinen mekanismi (esim. jatkuva piikitys) on työmuistin paikka? Sen sijaan missä tahansa työmuistitehtävässä – olipa kyseessä värillisten neliöiden muistaminen tai päivittäistavaraluettelosi muistaminen – pitäisi sen sijaan olla jokin hajautunut ja ajallisesti kehittyvä hermotoiminnan malli, joka rekrytoi joustavasti työn suorittamiseen tarvittavat aivoalueet ja hermomekanismit (Courtney, 2022; Iamshchinina, Christophel, Gayet ja Rademaker, 2021; Lorenc & Sreenivasan, 2021; Christophel, Klink, Spitzer, Roelfsema ja Haynes, 2017; Sreenivasan, Vytlacil ja D'Esposito, 2014). Viimeaikaiset työt ovatkin osoittaneet, että tiedot visuaalisista ärsykkeistä voidaan koodata uudelleen motorisiksi esityksiksi, jos vaste tiedetään etukäteen (Henderson, Rademaker & Serences, 2022; Boettcher, Gresch, Nobre ja van Ede, 2021) tai voidaan koodattu uudelleen abstraktoituun muistomuotoon (Kwak & Curtis, 2022; Rademaker, Chunharas ja Serences, 2019). Yhteenvetona voidaan todeta, että Stokesin työ inspiroi ajatusta, ettei ole olemassa yhtä paikkaa tai yhtä mekanismia, joka olisi vakio työmuistin aikana. Sen sijaan ainoa vakio on joustavuus ja ajallinen dynamiikka, joka yhdistää aistisyötteet kontekstikohtaisiin käyttäytymistavoitteisiin.
Teräsmies yrtit cistanche
Yksi dynaamisen koodauskehyksen seuraus on, että työmuistin "ongelmaan" ei ole yleistä ratkaisua. Ymmärtääksemme työmuistia meidän on otettava suoraan huomioon sen valtava joustavuus. Tämä edellyttää sekä uusien tehtävien suunnittelua että tarkkaa pohdintaa, kuinka muuttuvat mielentilat ja käyttäytymiskontekstit vaikuttavat prosessointiin yksinkertaisimmissakin tehtävissä. Tämä ei tarkoita, että jotkin työmuistin periaatteet eivät yleistyisi – jotkin "ratkaisut" voivat olla enemmän tai vähemmän samanlaisia, kun otetaan huomioon eri kontekstien välinen suhde. Kuitenkin parempi ymmärrys työmuistin dynamiikasta – kuten Stokes ja muut ovat paljastaneet kuluneen vuosikymmenen aikana – motivoisivat pohtimaan enemmän tehtäviemme suunnittelua ja merkitystä jokapäiväisessä elämässä ja auttaisivat meitä karkottamaan houkuttelijan kaltaisesta ilmiöstä. ajattelutila, että on vain yksi tapa toteuttaa työmuisti aivoissa.
VIITTEET
Boettcher, SEP, Gresch, D., Nobre, AC ja van Ede, F. (2021). Tuotoksen suunnittelu syöttövaiheessa visuaaliseen työmuistiin. Science Advances, 7, eabe8212. https://doi.org/10 .1126/sci-adv.abe8212, julkaisunumero: 33762341
Bouchacourt, F., & Buschman, TJ (2019). Joustava työmuistin malli. Neuron, 103, 147-160. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2019.04.020, Julkaistu: 31103359
Christophel, TB, Klink, PC, Spitzer, B., Roelfsema, PR ja Haynes, J.-D. (2017). Työmuistin hajautettu luonne. Trends in Cognitive Sciences, 21, 111–124. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2016.12.007, PubMed: 28063661
Courtney, SM (2022). Työmuisti on hajautettu dynaaminen prosessi. Cognitive Neuroscience, 13, 208–209. https://doi.org /10.1080/17588928.2022.2131747, Julkaistu: 36200905
Henderson, MM, Rademaker, RL ja Serences, JT (2022). Tila- ja moottoripohjaisten koodien joustava käyttö visuospatiaalisen tiedon tallentamiseen. eLife, 11, e75688. https:// doi.org/10.7554/eLife.75688, julkaisunumero: 35522567
Iamshchinina, P., Christophel, TB, Gayet, S. ja Rademaker, RL (2021). Olennaisia näkökohtia tutkittaessa visuaalista työmuistia ihmisen aivoissa. Visual Cognition, 29, 425–436.https://doi.org/10.1080/13506285.2021.1915902
Kwak, Y. ja Curtis, CE (2022). Muistoesitysten abstraktin muodon paljastaminen. Neuron, 110, 1822–1828. https:// doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.016, Julkaistu: 35395195
Libby, A. ja Buschman, TJ (2021). Pyörimisdynamiikka vähentää häiriöitä aisti- ja muistiesitysten välillä. Nature Neuroscience, 24, 715–726. https://doi.org/10.1038 /s41593-021-00821-9, julkaisunumero: 33821001
Lorenc, ES ja Sreenivasan, KK (2021). Keskustelun uudelleenkehystäminen: Työmuistin hajautettu järjestelmä. Visual Cognition, 29, 416–424. https://doi.org/10.1080 /13506285.2021.1899091
Murray, JD, Bernacchia, A., Roy, NA, Constantinidis, C., Romo, R., & Wang, X.-J. (2017). Työmuistin vakaa populaatiokoodaus esiintyy rinnakkain heterogeenisen hermodynamiikan kanssa prefrontaalisessa aivokuoressa. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 114, 394–399. https://doi.org/10 .1073/pnas.1619449114, PubMed: 28028221
Panichello, MF ja Buschman, TJ (2021). Yhteiset mekanismit ovat työmuistin ja huomion hallinnan taustalla. Nature, 592, 601–605. https://doi.org/10.1038/s41586-021 -03390-w, PubMed: 33790467
Panichello, MF, DePasquale, B., Pillow, JW ja Buschman, TJ (2019). Virheenkorjaus dynamiikkaa visuaalisessa työmuistissa. Nature Communications, 10, 3366. https://doi.org/10.1038 /s41467-019-11298-3, julkaisunumero: 31358740
Rademaker, RL, Chunharas, C. ja Serences, JT (2019). Aisti- ja muistitiedon rinnakkaiset esitykset ihmisen näkökuoressa. Nature Neuroscience, 22, 1336–1344. https://doi.org/10.1038/s41593-019-0428-x, PubMed: 31263205
Spaak, E., Watanabe, K., Funahashi, S., & Stokes, MG (2017). Vakaa ja dynaaminen koodaus työmuistille kädellisten prefrontaalissa aivokuoressa. Journal of Neuroscience, 37, 6503–6516. https://doi.org/10.1523/ JNEUROSCI.3364-16.2017, Julkaistu: 28559375
Sreenivasan, KK, Vytlacil, J., & D'Esposito, M. (2014). Työmuistin ärsyketietojen hajautettu ja dynaaminen tallennus ekstrastriaattiseen aivokuoreen. Journal of Cognitive Neuroscience, 26, 1141–1153. https://doi.org/10 .1162/jocn_a_00556, julkaisunumero: 24392897
Stokes, MG, Kusunoki, M., Sigala, N., Nili, H., Gaffan, D., & Duncan, J. (2013). Dynaaminen koodaus kognitiiviseen ohjaukseen prefrontaalisessa aivokuoressa. Neuron, 78, 364-375. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2013.01.039, Julkaistu: 23562541
Wolff, MJ, Jochim, J., Akyürek, EG, Buschman, TJ ja Stokes, MG (2020). Koodit ajautuvat työmuistin vakaan koodausjärjestelmän sisällä. PLoS Biology, 18, e3000625. https://doi .org/10.1371/journal. bio.3000625, Julkaistu: 32119658
