Двойная диссоциация между сбережениями и долговременной памятью в двигательном обучении. Часть 5.

Механизмы модуляции скорости обучения при временно-изменчивой адаптации

Каковы механизмы повышения скорости обучения при временной адаптации?

Время – волшебное существование. Оно может исцелить боль прошлого и изменить судьбу будущего. В нашей повседневной жизни течение времени часто влияет на нашу память. Иногда нам кажется, что мы не можем вспомнить конкретный момент события, или мы можем обнаружить, что наша память угасает. Хотя эти явления могут показаться тревожными, колебания времени оказывают много положительного воздействия на нашу память.

Во-первых, течение времени помогает нам лучше обрабатывать и хранить информацию. Иногда в какой-то момент мы узнаем что-то новое, но в тот момент не до конца понимаем это. Однако со временем мы перевариваем эти знания и сохраняем их в своем мозгу. Этот процесс обработки и хранения информации чрезвычайно важен для нашей памяти. В этом процессе мы можем постепенно закреплять полученные знания, пока они в конечном итоге не станут нашим здравым смыслом и навыками.

Во-вторых, временные колебания также могут помочь нам лучше выражать и рассказывать истории. Мы часто слышим, как кто-то говорит: «Я помню, что сделал что-то интересное на прошлой неделе, но не могу это ясно выразить». На этот раз нам поможет ход времени. Со временем детали этого события станут нам ясны, и мы сможем лучше понять его посредством постоянной практики. Таким образом, мы сможем лучше выразить и рассказать историю в будущих разговорах.

Наконец, временные колебания нашей памяти также могут помочь нам лучше запоминать переживания и чувства. Кто-то может сказать, что со временем наши чувства и переживания становятся размытыми. Но на самом деле время делает наши переживания более глубокими. Например, мы часто можем вспоминать захватывающие или удивительные моменты из нашего прошлого опыта и чувств. Эти моменты постепенно останутся глубоко в наших сердцах и станут нашими вечными воспоминаниями.

Короче говоря, временные колебания имеют очень тесную связь с памятью. Хотя течение времени может иметь некоторое влияние на нашу память, мы должны рассматривать его как положительную силу. Со временем мы учимся лучше обрабатывать и хранить информацию, лучше выражать и рассказывать истории, лучше запоминать переживания и чувства. Именно благодаря этим положительным эффектам мы можем лучше использовать нашу мощную память в нашей жизни. Видно, что нам необходимо улучшить память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​различными содержащимися в нем активными ингредиентами, в том числе кислотами, полисахаридами, флавоноидами и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите, чтобы узнать, как улучшить работу мозга

Недавние работы показывают, что такое увеличение скорости обучения может быть обусловлено средой обучения с повышенной статистической согласованностью, определяемой как положительная корреляция между последовательными возмущениями (т. е. автокорреляция с задержкой -1) в динамике окружающей среды или ошибками от одного испытания к следующему [ 52–54].

Этот эффект, обусловленный согласованностью, еще больше усиливается, когда среда повторяет одно и то же возмущение [54], при этом высокосогласованные, повторяющиеся среды переключения увеличивают скорость обучения до 3 раз по сравнению с исходным уровнем, а крайне противоречивые — снижают ее до 5 раз.

Критически важно, что начальные периоды обучения в сберегательных парадигмах, в том числе и в нынешней, характеризуются как последовательностью, так и повторением, поскольку обычно состоят из большого количества испытаний с одинаковыми возмущениями, что приводит к увеличению рейтинга обучения при переподготовке.

Экономия и явная адаптация

Эксперимент 3 показал, что наблюдаемая нами временная экономия возникает в результате неявной адаптации. Это дополняет недавние доказательства [19,20] против идеи о том, что сбережения обусловлены исключительно явной адаптацией [18,43–45].

Хотя экономия может быть достигнута благодаря явным стратегиям, в нашем эксперименте мы этого не наблюдали. Хотя это может частично отражать значительную вариабельность баланса между неявной и явной адаптацией у разных людей[74,86], отсутствие явной экономии в нашем исследовании, вероятно, было связано с экспериментальным дизайном, который способствовал неявной адаптации и свела к минимуму явную стратегию и, таким образом, предоставила мало возможностей для выявления явной экономии.

Элементы дизайна включали отсутствие инструкций по прицеливанию, отсутствие маркеров рабочего пространства, расположенных для облегчения повторного прицеливания, использование движений «точка-точка», а не стрельбы, а также разработку низкой (около 25 мс) задержки визуальной обратной связи для движения курсора на экране. все это может способствовать неявному обучению [76,80–83].

Напротив, исследования, в которых большинство этих элементов дизайна были полностью изменены, вызвали в первую очередь явную адаптацию и обнаружили явную явную экономию [44].

В совокупности данные теперь позволяют предположить, что как неявная, так и явная адаптация могут привести к экономии, хотя и с помощью разных механизмов.

Текущее исследование показывает, что неявная экономия обусловлена, в частности, более быстрым переобучением временно-зависимой памяти, тогда как предыдущая работа предоставляет доказательства того, что явная экономия обусловлена ​​временно-устойчивой памятью, а явная экономия наблюдается в многоцелевых парадигмах, которые минимизируют временно-зависимую память. память [44,45].

Как следствие, для экспериментальных парадигм, которые в первую очередь вызывают явное обучение, мы ожидаем, что экономия будет в первую очередь обусловлена ​​этой устойчивой во времени адаптацией, а для экспериментальных парадигм, которые вызывают баланс неявного и явного обучения, мы ожидаем дихотомии между устойчивым во времени и изменчивым во времени. вклады в сбережения должны быть размыты.

Однако, поскольку мы не исследовали эти случаи, мы не можем знать, оправдаются ли наши ожидания или могут ли сложные взаимодействия между неявным и явным обучением привести к различным результатам, которые невозможно предсказать на основе текущих результатов.

Параллели между нестабильным во времени/постоянным во времени обучением и быстрыми/медленными процессами обучения двигательной адаптации.

Другое направление работы анализировало двигательную адаптацию, но не экспериментально, а на основе вычислительной модели с двумя различными адаптивными процессами: быстрый адаптивный процесс, который быстро обучается и демонстрирует слабое запоминание, и медленный адаптивный процесс, который обучается медленно и демонстрирует сильное запоминание [10]. .

Манипулируя продолжительностью обучения, чтобы вызвать различное количество быстрого и медленного обучения, последующее исследование показало, что 24-часовое удержание было конкретно предсказано количеством медленного обучения, а не количеством быстрого обучения или общей адаптации [60].

Интересно, что этот анализ на основе модели отражает наш анализ, основанный на временной стабильности, поскольку медленный процесс, такой как временная адаптация, приводит к сохранению 24- часов, тогда как быстрый процесс, такой как временная адаптация, не приводит.

Существует заметное соответствие между исследованием Джойнера и его коллег, которое показало, что 49 ± 6% (95% достоверность) медленного обучения в первый день сохраняется через 24 часа, и экспериментом 4 в текущем исследовании, в котором было обнаружено, что 46 ± 9% стойкое обучение в первый день сохраняется через 24 часа. Более того, характеристики обучения от испытания к испытанию для быстрых и медленных процессов отражают характеристики нестабильной и постоянной адаптации соответственно. В частности, медленная адаптация демонстрирует более медленное обучение и лучшее запоминание, чем быстрая адаптация, точно так же, как устойчивая во времени адаптация демонстрирует более медленное обучение и лучшее запоминание, чем неустойчивая во времени адаптация (см. Рис. 3C, 3D и 2A соответственно).

Эти параллели доказывают, хотя и спекулятивно, что изменчивое во времени и постоянное во времени обучение, полученное в результате нашего анализа адаптации, соответствует неявным компонентам быстрых и медленных процессов из модели двух состояний. Эта возможность бросает вызов двум известным идеям из современной литературы. Во-первых, возможное соответствие между быстрым процессом и неявным, изменчивым во времени обучением бросает вызов идее о том, что быстрое обучение является синонимом явной адаптации [18,43,87].

Во-вторых, возможность измеримой реализации быстрого и медленного процесса обучения из модели с двумя состояниями ставит под сомнение утверждение о том, что модели контекстно-ориентированного обучения и переключения между ними должны заменять модели адаптивных процессов с разными скоростями обучения [41].

Сосуществование временно-изменчивых и временно-постоянных воспоминаний обеспечивает механизм контекстуального вмешательства.

Возможное сопоставление изменчивой во времени адаптации с быстрым процессом обучения/низким запоминанием и устойчивой во времени адаптации с медленным процессом обучения/высоким запоминанием обеспечивает интригующее потенциальное объяснение предыдущих работ по контекстуальному вмешательству как в двигательные, так и в когнитивные задачи. Контекстуальная интерференция относится к явлению, при котором воспоминания, сформированные в средах с высоким уровнем помех, где выполняемая задача случайным образом переключается с одного испытания на другое, усваиваются медленнее, но демонстрируют более высокую степень сохранения, чем воспоминания, сформированные в средах с низким уровнем помех, где одна задача выполняется последовательно. практикуется[88–93].

Если, как в изученной здесь задаче адаптации VMR, как изменчивые во времени, так и постоянные во времени воспоминания способствуют обучению в задачах, где наблюдается контекстуальное вмешательство, то эффекты контекстуального вмешательства можно предсказать исключительно на основе временного интервала, присущего парадигмам, которые его вызывают.

Идея здесь заключается в том, что условия с высоким уровнем вмешательства, в которых задачи случайным образом переплетаются от одного испытания к другому, обязательно увеличивают временной интервал между испытаниями в рамках каждого задания по сравнению с состоянием с низким уровнем вмешательства, в котором задания выполняются последовательно. Такое увеличение временного интервала приведет к распаду временно-зависимых воспоминаний, по крайней мере частично, и, таким образом, уменьшит объем временно-изменчивого обучения, что замедлит общее обучение и будет способствовать увеличению времени-устойчивого обучения.

Более того, результирующее сокращение обучения, не зависящего от времени, и увеличение обучения, устойчивого во времени, будут способствовать увеличению доли обучения, которое является постоянным во времени в условиях высоких помех, что, в свою очередь, увеличит долгосрочное удержание в соответствии с текущие выводы. Замедленное общее обучение и повышенное запоминание, предсказанное здесь для условий с высоким уровнем помех, на самом деле являются определяющими чертами контекстуального вмешательства.

Соответственно, обратное, более быстрое общее обучение, но уменьшенное запоминание, будет предсказано для условий с низким уровнем помех, когда серийно выполняемые задачи с уменьшенным временным интервалом позволят быстро изменить временные воспоминания во время тренировки для улучшения производительности, но будут разрушаться перед сохранением или передачей. тест, что приводит к плохому сохранению.

Таким образом, сосуществование временно изменчивых и временно устойчивых воспоминаний объясняет контекстуальную интерференцию, которая сама по себе не требует никакого вмешательства. Потребуется дальнейшая работа, чтобы определить долю наблюдаемых контекстных интерференционных эффектов, обусловленных этим механизмом.

Материалы и методы

Заявление об этике

Это исследование было одобрено Комитетом Гарвардского университета по использованию человеческих субъектов (CUHS). Участники не знали цели экспериментов и предоставили письменное информированное согласие в соответствии с политикой CUHS.

Участники

Всего в настоящем исследовании приняли участие 118 испытуемых (48 мужчин в возрасте 22,6 ± 4,7, 13 левш) (по 20 в экспериментах 1 и 2, 12 в эксперименте S1, 41 в эксперименте 3 и 25 в эксперименте 4).

Аппарат

Мы использовали ту же экспериментальную установку, что и в недавней работе [62,63]. Испытуемые сидели перед устройством, состоящим из планшета с частотой 200 Гц (Wacom Intuos 3 12" × 19", разрешение данных о местоположении: 0,005 мм; точность: 0,25 мм). ниже 23-дюймового ЖК-монитора с частотой 120 Гц.

Во время эксперимента испытуемые перемещали изготовленную на заказ ручку со стилусом поверх планшета, что позволяло нам фиксировать положение рук. Видение руки было закрыто монитором, и вместо этого испытуемые наблюдали за ее движением на экране с помощью белого курсора, обозначающего положение руки.

For more information:1950477648nn@gmail.com