Posteromediaalisesta aivokuoresta tulevan tietovirran tutkiminen visuospatiaalisen työmuistin aikana: Magnetoenkefalografiatutkimus, osa 1

Posteromedial cortex (PMC) on aivojen oletusmoodiverkon tärkeä keskus, ja se liittyy laajaan valikoimaan sisäisesti ohjattuja kognitioita, mukaan lukien visuospatiaalinen työmuisti.

Aivojen oletusmoodiverkko (DMN) viittaa tiettyyn hermopiirijärjestelmään ihmisen aivoissa. DMN on aktiivinen ilman ulkoista stimulaatiota, joten sitä kutsutaan myös "itsetietoisuuden verkostoksi" ja se on mukana monimutkaisissa toimissa, kuten ajattelussa, muistamisessa, suunnittelussa ja itsearvioinnissa. Yhä useampi tutkimus osoittaa, että DMN liittyy läheisesti muistiin.

Ensinnäkin DMN:llä voi olla keskeinen rooli siinä, kuinka muistamme menneisyyden. Tutkijat havaitsivat, että DMN aktivoitui, kun koehenkilöt ajattelivat ja kuvasivat aiemmin kokeneita ihmisiä, paikkoja ja tapahtumia. Tämä muoto, jota kutsutaan "omaelämäkerralliseksi muistiksi", perustuu itsetietoisuuteen.

Toiseksi, DMN liittyy läheisesti "seitsemän sekunnin sääntöön" aivoissa. Niin sanottu "seitsemän sekunnin sääntö" tarkoittaa, että ihmisten aivot toimivat automaattisesti ja jatkuvat noin seitsemän sekuntia ilman ärsykettä. Tämä prosessi voi auttaa aivoja optimoimaan ajatteluaan ja parantamaan ajattelun joustavuutta ja luovuutta. Tällä on positiivinen vaikutus muistin paranemiseen.

Lopuksi tiedemiehet ovat myös havainneet, että pienemmällä taustamelulla DMN voi olla tärkeä rooli siinä, kuinka kuulemme ja muistamme uutta tietoa. Tämä tarkoittaa, että kun yritämme oppia uutta sisältöä, meidän on erotettava itsemme ympäristössämme olevista häiriötekijöistä, jotta DMN voi käsitellä ja tallentaa tiedot tehokkaasti.

Yhdessä DMN liittyy läheisesti muistiimme monin tavoin. Itsetietoisuuden rohkaiseminen ja syvän ajattelun, itsetutkiskelun ja huomion harjoittaminen vaikuttavat positiivisesti DMN-kehitykseen ja parantuneisiin muistikykyihin. Siksi meidän tulisi keskittyä aivojen oletusmoodiverkoston harjoittamiseen muistin ja kognitiivisten kykyjemme parantamiseksi. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche deserticola voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanche deserticola on perinteinen kiinalainen lääkeaine, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Jauhetun lihan teho perustuu sen sisältämiin erilaisiin vaikuttaviin ainesosiin, mukaan lukien happo, polysakkaridit, flavonoidit jne. Nämä ainesosat voivat edistää aivojen terveyttä monin tavoin.

Napsauta Tiedä 10 tapaa parantaa muistia

Sen tarkka panos näihin kognitiivisiin prosesseihin on kuitenkin edelleen epäselvä. Mittasimme MEG:n avulla PMC-aktiivisuutta terveillä ihmisillä (molempien sukupuolten nuorilla aikuisilla), kun he suorittivat visuospatiaalista työmuistitehtävää.

Monimuuttujakuvioiden luokitteluanalyysit paljastivat ärsykkeisiin liittyviä tietoja koodauksen ja haun aikana joukossa etukäteen määritellyt aivokuoren ROI-alueet, mukaan lukien prefrontaaliset, takaraivo- ja sentrotemporaaliset aivokuoret, PMC:n lisäksi.

Mittasimme, missä määrin tätä ärsyketietoa vaihdettiin alueiden välillä tietovirta-analyysissä, mittaamalla Granger-syy-suhteita alueiden välillä ajan myötä. Tehtävän visuaalisen luonteen mukaisesti takaraivokuoresta saadut tiedot muovasivat muita alueita useimpien aikakausien aikana. Kuitenkin PMC muokkasi objektien esityksiä takaraivo- ja prefrontaalikuoressa visuospatiaalisen työmuistin aikana, mikä vaikutti takaraivokuoreen noudon ja PFC:n aikana kaikissa tehtävävaiheissa.

Tuloksemme ovat yhdenmukaisia ​​PMC:n ehdotetun roolin kanssa sisäisen sisällön, mukaan lukien muistettavan tiedon, esittämisessä ja ulkoisten ärsykkeiden vertailussa muistettuun materiaaliin.

Avainsanat: episodinen muisti; tietovirta-analyysi; MEG; posterior cingulate cortex; visuospatiaalinen muisti.

Merkityslausunto

Ihmisen aivot toimivat kokoelmana hyvin toisiinsa yhteydessä olevia alueita. Tämän yhteenliitettävyyden toiminnan sekä eri alueiden erikoisalojen kartoittaminen on keskeistä kognition taustalla olevien hermoprosessien ymmärtämisessä.

Theposteromedial cortex (PMC) on pitkälle yhteydessä oleva aivokuoren alue, joka liittyy visuospatiaaliseen työmuistiin, vaikka sen tarkka osuus on edelleen epäselvä.

Mittasimme PMC:n aktiivisuutta visuospatiaalisen työmuistitehtävän aikana, testaamalla, kuinka eri alueet edustivat ärsykkeitä ja olivatko nämä esitykset muiden aivokuoren alueiden ohjaamia.

Havaitsimme, että PMC vaikutti ärsyketietoihin muilla alueilla kaikissa tehtävän vaiheissa, mikä viittaa siihen, että PMC:llä on keskeinen rooli ärsykeesityksen muovaamisessa visuospatiaalisen työmuistin aikana.

Johdanto

Posteromedial cortex (PMC) käsittää posteriorisen cingulaattisen aivokuoren ja precuneuksen, ja sen katsotaan laajalti tukevan erilaisia ​​sisäisesti ohjattuja kognition muotoja (Andrews-Hanna, 2012).

Aivojen oletustilan verkon keskipisteenä PMC osoittaa laajat yhteydet mediaaliseen ohimolohkoon sekä kognitiiviseen kontrolliin liittyviin frontoparietaalisiin aivoalueisiin (Leech et al., 2012).

fMRI-tutkimukset, jotka määrittävät PMC:n alajaot, viittaavat erilaisiin yhteysmalleihin muiden alueiden kanssa lepotilan aikana (Margulies et al., 2009; Bzdok et al., 2015; Kernbach et al., 2018; Khan et al., 2020) sekä Erilaiset tehtäviin liittyvät toiminnalliset yhteydet tehtävän vaikeuden kasvaessa (Leechet al., 2011, 2012; Bzdok et al., 2015).

Kun otetaan huomioon näiden yhteyksien rikkaus ja PMC-alialueiden heterogeenisyys (Margulieset al., 2009; Leech et al., 2011), PMC liittyy ehkä yllättäen moniin erilaisiin kognitiivisiin toimintoihin.

Tällaisia ​​toimintoja ovat itsereferenssikäsittely, visuaaliset kuvat, itsekeskeisten esitysten muuntaminen allosentrisiksi sekä sisäisesti ja ulkoisesti ohjattujen kognitiomuotojen modulointi (katso Bzdok et al., 2015).

Huolimatta suorista yhteyksistä sensoriseen aivokuoreen, PMC näyttää ihanteellisesti sijoitetulta vastaanottamaan lähentyvää sensorista havainnointia, suurelta osin visuaalista, visuospatiaalisen tiedon integroinnin tukemiseksi (Conti ja Irish, 2021).

Näitä esityksiä voidaan ylläpitää verkossa ja niitä voidaan käyttää (ts. työmuistilla) (Kravitz et al., 2011; Hunsaker ja Kesner, 2018) tai integroida kontekstuaalisesti rikkaisiin menneiden kokemusten rekonstruktioihin (eli episodikemuistiin) (Lega et al., 2017; Natu et al., 2019).

Johdonmukainen havainto muistikirjallisuudessa on merkittävä PMC-aktivoituminen tehtävissä, jotka edellyttävät kontekstuaalisen tiedon palauttamista (Bird et al., 2015).

Lisäksi PMC-alialueiden toiminnan on osoitettu muuttuvan parametrisesti haetun tiedon elävyyden kanssa parametrisesti, mikä viittaa tärkeään rooliin muistifenomenologiassa. Sitä vastoin PMC:n muiden osa-alueiden on ehdotettu edustavan ainutlaatuisia tapahtumaominaisuuksien kokoonpanoja (Cooper ja Ritchey, 2019).

Yhdessä nämä tutkimukset osoittavat PMC:n keskeisen roolin erityyppisten tietojen edustamisessa ja integroimisessa muistin palvelukseen (katso Ritchey ja Cooper, 2020).

Tutkimukset, jotka tutkivat PMC-aktiivisuuden kehittyvää aikakulkua tehtävän eri vaiheissa, ovat johdonmukaisesti osoittaneet "koodaus/hakukäännön", jossa onnistunut muistaminen liittyy heikentyneeseen PMC-aktiivisuuteen koodauksen aikana, mutta lisääntyneeseen aktiivisuuteen noudon aikana (Daselaar et al., 2004, 2009; Huijbers et al. , 2012, 2013).

Tärkeää on, että vertaamalla vokseleiden sijaintia, jotka yhdistävät suorituskyvyn ja vaimennuksen, sitten helpotuksen, Vannini et al. (2011) osoittivat, että samat PMC-alialueet moduloivat koodaus/hakukäännettä. Toiminnallisten yhteyksien mallien PMC:n kanssa on myös osoitettu kehittyvän yli muistitehtävävaiheiden (esim. Piccoli et al., 2015).

Esimerkiksi thetafaasi mediaalinen ajallinen lohko-neokortikaalinen synkronointi ennustaa luotettavasti omaelämäkerrallisen muistinhaun aikana palautetun visuaalisen kuvan asteen, mikä korreloi nimenomaan precuneuksen aktiivisuuden kanssa (Fuentemilla et al., 2014) ja resonoi PMC:n ehdotetun roolin kanssa visuaalisten patioiden palauttamisessa. - havainnollisia yksityiskohtia.

Näin ollen vaikka on näyttöä, joka viittaa tiedonsiirtoon PMC:n ja muiden aivoalueiden välillä muistin suorituskyvyn aikana (Canolty et al., 2006; Fell ja Axmacher, 2011; Sauseng et al., 2019), tämän tiedonvaihdon suunta on edelleen huonosti ymmärretty.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli hyödyntää MEG:n ajallista tarkkuutta, jotta saataisiin selville tiedonkulkumallit PMC:n ja muiden aivoalueiden välillä visuospatiaalisen työmuistin suorituskyvyn aikana.

Käytimme uutta Grangerin kausaalitiedon vaihdon mittaa testataksemme todisteita siitä, että PMC koodaa ärsykeattribuutteja tehtävän eri vaiheissa, ja määrittääksemme, siirretäänkö tällaista tietoa PMC:n toisilta aivoalueilta.

Ennustimme, että jos PMC:n ja muiden alueiden välinen yhteys heijastaa muistin suorituskyvyn kannalta ratkaisevaa tiedonvaihtoa, meidän pitäisi löytää todisteita siitä, että PMC koodaa muistetun ärsykkeen ja ohjaa tämän tiedon koodausta muilla alueilla.

Materiaalit ja menetelmät

Osallistujat. Keräsimme psykofyysisiä, MEG- ja MRI-tietoja 12 osallistujalta (10 naista, 2 miestä, ikä 19-31 vuotta, keskiarvo=23,8 vuotta). Jokainen osallistuja suoritti psykofyysisen kokeen 1 tunnin istunnossa, jota seurasi. viikkoa myöhemmin MEG-kokeella 2 tunnin istunnossa.

Teanatomiset MRI-kuvat otettiin puolen tunnin istunnossa erillisenä päivänä. Yksi osallistuja vetäytyi MEG-tutkimuksesta aikaisin päänsäryn vuoksi, joten heidän tiedot jätettiin pois.

Kaikki osallistujat olivat terveitä, heillä ei ollut aiempia neurologisia ja/tai psykiatrisia häiriöitä, ja he antoivat tietoisen suostumuksen. Jokaisella osallistujalla oli normaali tai normaaliksi korjattu näöntarkkuus.

Osallistujien rekrytointi ja kokeet toteutettiin Macquarien yliopiston HumanResearch Ethics Committeen hyväksynnällä ja Helsingin julistuksella.

For more information:1950477648nn@gmail.com