A dinamika az egyetlen állandó a munkamemóriában

Absztrakt

Ebben a rövid perspektívában arra a hajlamunkra gondolunk, hogy túlságosan leegyszerűsített és egyedi feladatokat alkalmazzunk a munkamemória általános mechanizmusainak feltárása érdekében. Megbeszéljük, hogy Mark Stokes és munkatársai munkája miként nézett túl a lokalizált, időlegesen állandó neurális tevékenységen, és hogyan helyezte át a hangsúlyt az elosztott, dinamikus neurális kódok fontossága felé a munkamemóriában. A munka kritikus tanulsága, hogy az egyszerűsített feladatok használata nem egyszerűsíti le automatikusan a neurális számítások támogató viselkedését (még ha szeretnénk is). Sőt, Stokes többdimenziós dinamikával kapcsolatos meglátásai rávilágítanak a kogníció alapjául szolgáló neurális kódok rugalmasságára, és arra késztették a területet, hogy a munkamemória statikus mértékein túl nézzen.

A cistanche tubulosa-Anti Alzheimer-kór előnyei

A munkamemória-kutatás központi célja annak megértése, hogyan tartjuk ideiglenesen szem előtt az információkat, miközben a világban haladunk, hogy elérjük viselkedési céljainkat. A munkamemória egy kritikus kognitív funkció, amely lehetővé teszi, hogy tapasztalatainkat koherens narratívává kapcsoljuk össze. Nem meglepő tehát, hogy azokon a beszélgetéseken és tantermi előadásokon, amelyeket mi, tudósok a munkamemóriáról tartunk, mindannyian szeretünk lebilincselő valós példákkal kezdeni. Megjeleníthetünk egy zsúfolt szupermarket folyosót, tele színes zöldségekkel, és kiemeljük, hogyan használja a munkamemóriát az élelmiszerek listájának szem előtt tartásához, miközben a tökéletes szamócát keresi. Vagy mutathatunk egy forgalmas városi utcát, és elmagyarázhatjuk, hogyan találhat barátot a tömegben az arcuk vagy a jellegzetes rózsaszín svájcisapkájuk megjelenítésével. Élénk példákban sincs hiány a beszéddiák megnyitására. Az 5. dia körül azonban változatlanul a következőkhöz fordulunk: néhány különálló szürke doboz, amely egy idővonalon egymás után elhelyezett számítógép képernyőjét ábrázolja. Az első dobozok egyikében csíkok vagy színfoltok láthatók, amire kérik az embereket, hogy emlékezzenek rá. Ezután van egy szürke doboz, amely a munkamemória késleltetését jelzi. És az utolsó dobozban ismét van néhány tesztként használt csík vagy szín.

A fenil-etanol-glikozid a Cistanche deserticola fő aktív összetevője

Mi, akik foglalkozunk a munkamemória kutatásával, annyira ismerik ezt a fordulatot a való világtól a laboratóriumig, hogy szinte észre sem vesszük. Az első hallgatóknak azonban nehézséget okoz, hogy meglássák az összefüggést. Természetesen megvan az oka annak, hogy mindannyian szeretjük a mesterséges feladatainkat, és nagy értékük van. Pszichológusként megtanuljuk, hogy a feladat a naturalizmus árán végzett kísérleti irányítás eszköze. Idegtudósként azt tapasztaljuk, hogy a mesterséges feladatok különösen hasznosak ahhoz, hogy az emberek agyát újra és újra megközelítőleg ugyanabba az állapotba tereljük, hogy ki tudjuk vonni a jelet a zajból. Ezzel szemben, ha egy szép reggelen az 1. dián látható példa szerint a szupermarket folyosóján bolyongunk, akkor egy idegtudósnak nehéz (jelenleg szinte lehetetlen) információkat gyűjteni az elmédből.

A Cistanche deserticola fő kémiai összetevői

Mivel egyszerűek, szeretjük a tipikus munkamemória-feladatainkat kiszámíthatónak és felcserélhetőnek gondolni. Mint egy recept követése a konyhában, megjósolhatja a viselkedést a kódolásra és a megőrzésre szánt idő alapján. Az IKEA polcok alkatrészeihez hasonlóan összekeverheti a feladat összetevőit a kívánt hatás elérése érdekében. A folyamatban lévő munka azonban megmutatta, hogy a legegyszerűbb feladatkomponensek sem annyira képletek. Például az egyik régóta fennálló kérdés, amely hozzájárult a kognitív pszichológia és a behaviorizmus elszakadásához, az, hogy egy inger hogyan tud leképezni sok különböző viselkedést. Az ász húzása a pakliból néha a legjobb, néha pedig a legrosszabb lap – minden attól függ, hogy éppen melyik kártyajátékot játszod. Technikai értelemben ugyanaz az inger különböző szellemi műveleteket és viselkedéseket vált ki különböző kontextusokban.

Az egyes neuronok szemszögéből nézve különösen nagy kihívást jelent annak megértése, hogyan lehet egy ingert rugalmasan hozzárendelni a különböző viselkedésekhez. A vizuális idegtudományban gyakran hasznos az idegsejtek hangolási preferenciáinak jellemzése. Könnyű elképzelni a stabilan hangolt neuronokból származó mentális reprezentációkat – ha egy „függőleges” elemet akarunk ábrázolni, elméletileg ezt úgy érhetjük el, hogy a függőlegest preferáló neuronok folyamatosan tüzelnek, hogy áthidalják a késleltetést. Egy ilyen séma azonban nem tudja teljes mértékben figyelembe venni a munkamemória rugalmasságát: néha a „függőleges” azt jelentheti, hogy „nyomja meg az A gombot”, máskor pedig azt, hogy „nézzen jobbra”. Tetszőleges információrészek gyors összekapcsolásához rugalmas eltolódásra van szükség az információ reprezentációjában. Egy kulcsfontosságú betekintés Stokes et al. (2013) szerint egy többdimenziós tájkép alakul ki, amikor az egyes neuronok tevékenységét az összes többi neuron tevékenységének tekintjük. Ezen a tájon minden idegsejt egyetlen dimenziót halad át az idő múlásával, és az összes neuron együtt egy rendkívül dinamikus pályán halad át, amely stabil állapotba kerülhet a munkamemória-feladat különböző korszakai során. Ez a dinamikus és többdimenziós állapottér az összes neuronon áttekinthető, de kevesebb dimenzióba is visszasűríthető, ha csak azokat a komponenseket nézzük, amelyek az adott feladatban a legtöbb eltérést megmagyarázzák (egy dimenziócsökkentési technika, például a PCA segítségével). Stokes et al. (2013) megtudjuk, hogy a munkamemória karbantartása során egy alacsonyabb dimenziós stabil aktiválási állapot figyelhető meg, amely az ideiglenesen konfigurált hálózati állapotot tükrözi, amely dinamikusan hangolódik a feladat céljainak megfelelően. Például egy stabil állapot feltérképezheti, hogy egy memorizált inger hogyan kapcsolódik a válasz során szükséges megfelelő döntéshez. Kritikusan, ha figyelembe vesszük a neurális kódok többdimenziós természetét, sok rugalmas viselkedés hirtelen meglehetősen könnyedén illeszkedik a munkamemóriával kapcsolatos elméleteinkbe.

Cistanche kiegészítő a közelemben – Javítsa a memóriát

Kattintson ide a Cistanche Improve Memory termékek megtekintéséhez

【Kérjen többet】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

A többdimenziós kódokon végzett munka egy inger több viselkedésre való leképezésével összefüggésben megmutatta, hogy az alacsony dimenziós állapotok rugalmasan összeállíthatók és újra összeállíthatók, hogy alkalmazkodjanak a pillanatról pillanatra érvényes viselkedési igényekhez. Még figyelemreméltóbb, hogy a későbbi munkák feltárták, hogy a neuronok nagy populációiban végbemenő aktivitás rendkívül dinamikus maradhat még akkor is, ha az ingerek és a feladatigények állandóak (Wolff, Jochim, Akyürek, Buschman és Stokes, 2020; Murray et al., 2017; Spaak, Watanabe, Funahashi és Stokes, 2017). A vizuális munkamemória feladatban a megfigyelőket arra kérték, hogy emlékezzenek egy egyszerű ingerre (például egy orientált rácsra vagy térbeli helyre). Az idegi aktivitás általános mintázata a memória késleltetése során az idő múlásával egy sor változáson keresztül változik. A nagy populációban tapasztalható gyors időbeli dinamika ellenére a kódolási séma vagy az egyszerű ingert képviselő alacsony dimenziós altér figyelemreméltóan stabil maradt, és az idő múlásával csak kis eltolódásokat mutatott (Wolff et al., 2020; Murray et al., 2017). Tudatos perspektívánkból egy egyszerű inger, például egy tájékozódás emléke olyan, mint egy szobor, amelyet „rögzítve” tartunk a tudatunkban. Neurális információfeldolgozás szempontjából olyan, mint egy folyó, amely utat talál a táj különböző barázdáiban – miközben az emlékeket egy stabil hajón tartja a felszínen (Panichello és Buschman, 2021; Panichello, DePasquale, Pillow és Buschman, 2019).

Stokes és munkatársai (2013) a munkamemória-kódok rendkívül dinamikusnak és az idő múlásával fejlődőnek való felfogása volt, és csak lassan kezdünk jobban megérteni az emlékek karbantartásának módját ebből az újszerű perspektívából. Például a közelmúltban végzett munkák a Stokes által kifejlesztett dinamikus kódolási keretrendszert alkalmazták a filozófia, a kognitív pszichológia és az idegtudomány egyik klasszikus kérdésének megválaszolására: Amikor egy emléket tartasz szem előtt, honnan tudod, hogy az emlék, és nem a bejövő szenzoros információ reprezentációja? Más szóval, hogyan csillapítja az agyad a belső gondolatok és az érzékszervi információk közötti interferenciát? Libby és Buschman (2021) a több egységből álló felvételek állapotterének vizsgálatával kimutatták, hogy egyes neuronok szenzoros hangolása stabil az információ tárolása során, míg más neuronok hangolása fordított a szenzoros hangolás tekintetében. A végeredmény a memóriakód szenzoros kódra vonatkozó állapottér-reprezentációjának elforgatása, amely mechanizmust biztosít a memóriareprezentációk és a szenzoros reprezentációk elválasztására. Bár ez a megállapítás az emlékek és az érzékszervi bemenetek közötti interferencia csökkentésére utal, ez a dinamika bonyolítja az emlékezett információ dekódolásának folyamatát a viselkedés irányításához. Hogyan lehet egy konkrét emlékezett jellemzőt „felolvasni”, amikor az már nem az eredeti érzékszervi formátumban? Számos tanulmány – amelyet ismét Stokes dinamikus kódokkal kapcsolatos megközelítése ihletett – kimutatta, hogy a neurális válaszmintázatok nagyon dinamikusak lehetnek az idő múlásával, miközben megőrzi az emlékezett ingerek közötti strukturális kapcsolatot, így azok egy stabil altérben elválaszthatók maradnak (pl. Wolff és mtsai, 2020; Bouchacourt és Buschman, 2019; Murray és mtsai, 2017; Spaak és mtsai, 2017).

A dinamikus kódok ötlete által kiváltott ihlet (bár különböző elemzési megközelítéseket alkalmazva) folyamatosan beszivárgott az idegtudományi gondolkodásba egy ugyanilyen régóta fennálló kérdéssel kapcsolatban: hol van a mnemonikus reprezentációk agykérgi helye? A klasszikus történet az, hogy a pFC-ben a tartós spiking aktivitás a kulcsmechanizmus, amely támogatja a stabil memóriareprezentációkat, amelyek irányítják a viselkedést. Stokes dinamikus kódjainak bemutatása azonban újragondolásra kényszerítette a területet. A többdimenziós és dinamikus alterek kiindulópontjaként számíthatunk arra, hogy egyetlen neurális lókusz (pl. pFC) vagy egyetlen mechanizmus (pl. tartós tüskézés) legyen a munkamemória székhelye? Ehelyett minden adott munkamemória-feladathoz – legyen az a színes négyzetek emlékezése vagy az élelmiszerlista emlékezése – léteznie kell az idegi tevékenységnek valamilyen elosztott és időlegesen változó mintázatának, amely rugalmasan toborozza a munka elvégzéséhez szükséges agyterületeket és idegi mechanizmusokat (Courtney, 2022; Iamshchinina, Christophel, Gayet és Rademaker, 2021; Lorenc és Sreenivasan, 2021; Christophel, Klink, Spitzer, Roelfsema és Haynes, 2017; Sreenivasan, Vytlacil és D'Esposito, 2014). Valójában a közelmúltban végzett munkák kimutatták, hogy a vizuális ingerekre vonatkozó információk átkódolhatók motoros reprezentációkba, ha a válasz előre ismert (Henderson, Rademaker és Serences, 2022; Boettcher, Gresch, Nobre és van Ede, 2021), vagy absztrahált mnemonikus formátumba átkódolva (Kwak & Curtis, 2022; Rademaker, Chunharas és Serences, 2019). Összefoglalva, Stokes munkája azt az elképzelést inspirálja, hogy nincs egyetlen hely vagy egyetlen mechanizmus, amely állandó a munkamemória során. Ehelyett az egyetlen állandó a rugalmasság és az időbeli dinamika, amely összekapcsolja az érzékszervi bemeneteket a kontextus-specifikus viselkedési célokkal.

Superman gyógynövények cistanche

A dinamikus kódolási keretrendszer egyik következménye, hogy nincs általános megoldás a munkamemória "problémájára". A munkamemória megértéséhez közvetlenül számolnunk kell annak óriási rugalmasságával. Ehhez egyrészt új feladatok kidolgozására, másrészt annak alapos mérlegelésére van szükség, hogy a változó mentális állapotok és viselkedési kontextusok miként befolyásolják a feldolgozást még a legegyszerűbb feladatoknál is. Ez nem jelenti azt, hogy a munkamemória egyes elvei ne általánosítanának – egyes „megoldások” többé-kevésbé hasonlóak lehetnek a különböző kontextusok közötti kapcsolat miatt. A munkamemória dinamikájának jobb megértése azonban – amint azt Stokes és mások az elmúlt évtizedben felfedték – több megfontolást kell, hogy ösztönözzön feladataink tervezésével és relevanciájával a mindennapi életben, és segítsen kiűzni minket az attraktor-szerűségből. azt a gondolkodási állapotot, hogy a munkamemória megvalósításának csak egy módja van az agyban.

IRODALOM

Boettcher, SEP, Gresch, D., Nobre, AC és van Ede, F. (2021). Kimenet tervezése a bemeneti szakaszban a vizuális munkamemóriában. Science Advances, 7, eabe8212. https://doi.org/10 .1126/sci-adv.abe8212, PubMed: 33762341

Bouchacourt, F. és Buschman, TJ (2019). A munkamemória rugalmas modellje. Neuron, 103, 147–160. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2019.04.020, Megjelenés: 31103359

Christophel, TB, Klink, PC, Spitzer, B., Roelfsema, PR és Haynes, J.-D. (2017). A munkamemória elosztott természete. Trends in Cognitive Sciences, 21, 111–124. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2016.12.007, PubMed: 28063661

Courtney, SM (2022). A munkamemória egy elosztott dinamikus folyamat. Cognitive Neuroscience, 13, 208–209. https://doi.org /10.1080/17588928.2022.2131747, PubMed: 36200905

Henderson, MM, Rademaker, RL és Serences, JT (2022). Tér- és motoralapú kódok rugalmas felhasználása vizuális térinformáció tárolására. eLife, 11, e75688. https:// doi.org/10.7554/eLife.75688, PubMed: 35522567

Iamshchinina, P., Christophel, TB, Gayet, S. és Rademaker, RL (2021). Alapvető szempontok az emberi agy vizuális munkamemória tárolásának feltárásához. Vizuális megismerés, 29, 425–436.https://doi.org/10.1080/13506285.2021.1915902

Kwak, Y. és Curtis, CE (2022). A mnemonikus ábrázolások absztrakt formátumának leleplezése. Neuron, 110, 1822–1828. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.016, Megjelenés: 35395195

Libby, A. és Buschman, TJ (2021). A forgási dinamika csökkenti az interferenciát az érzékszervi és a memória reprezentációi között. Nature Neuroscience, 24, 715–726. https://doi.org/10.1038 /s41593-021-00821-9, PubMed: 33821001

Lorenc, ES és Sreenivasan, KK (2021). A vita újrakeretezése: A munkamemória elosztott rendszerszemlélete. Vizuális megismerés, 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). A munkamemória stabil populációja a prefrontális kéreg heterogén idegi dinamikájával párhuzamosan létezik. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 114, 394–399. https://doi.org/10 .1073/pnas.1619449114, PubMed: 28028221

Panichello, MF és Buschman, TJ (2021). Közös mechanizmusok állnak a munkamemória és a figyelem szabályozásának hátterében. Természet, 592, 601–605. https://doi.org/10.1038/s41586-021 -03390-w, PubMed: 33790467

Panichello, MF, DePasquale, B., Pillow, JW és Buschman, TJ (2019). Hibajavító dinamika a vizuális munkamemóriában. Nature Communications, 10, 3366. https://doi.org/10.1038 /s41467-019-11298-3, PubMed: 31358740

Rademaker, RL, Chunharas, C. és Serences, JT (2019). Szenzoros és mnemonikus információk együttélő reprezentációi az emberi látókéregben. Nature Neuroscience, 22, 1336–1344. https://doi.org/10.1038/s41593-019-0428-x, PubMed: 31263205

Spaak, E., Watanabe, K., Funahashi, S. és Stokes, MG (2017). Stabil és dinamikus kódolás a munkamemória számára főemlős prefrontális kéregben. Journal of Neuroscience, 37, 6503–6516. https://doi.org/10.1523/ JNEUROSCI.3364-16.2017, Megjelenés: 28559375

Sreenivasan, KK, Vytlacil, J. és D'Esposito, M. (2014). A munkamemória inger információinak elosztott és dinamikus tárolása az extrastriate cortexben. Journal of Cognitive Neuroscience, 26, 1141–1153. https://doi.org/10 .1162/jocn_a_00556, PubMed: 24392897

Stokes, MG, Kusunoki, M., Sigala, N., Nili, H., Gaffan, D. és Duncan, J. (2013). Dinamikus kódolás a kognitív kontrollhoz a prefrontális kéregben. Neuron, 78, 364–375. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2013.01.039, PubMed: 23562541

Wolff, MJ, Jochim, J., Akyürek, EG, Buschman, TJ és Stokes, MG (2020). Kódok sodródása a munkamemória stabil kódolási sémáján belül. PLoS Biology, 18, e3000625. https://doi .org/10.1371/journal. bio.3000625, Megjelenés: 32119658