Переживание сюрприза: временная динамика его воздействия на память. Часть 3

В совокупности эти результаты предполагают, что нарушение ожидания смещает обработку от поиска к кодированию, и что временная динамика мнемонических последствий этого сдвига отражается в памяти для последующего набора событий (эффекты первых установленных событий, изображенных на рис. 2D), как функция перцептивного сходства.

Прежде всего, воспринимаемое сходство относится к нашему восприятию сходства различных вещей, что напрямую влияет на нашу способность памяти. Когда мы сталкиваемся с похожими вещами, наш мозг автоматически группирует их, чтобы нам было легче понять и запомнить информацию. Например, если мы видим кучу чисел, и некоторые из них очень похожи, например 4, 6 и 9, мы будем качать головой влево и вправо, чтобы различить их. Это потому, что когда наш мозг обрабатывает эти числа, он группирует их в одно целое, а затем различает тонкие различия в каждом числе.

Кроме того, некоторые исследования показали, что когда мы изучаем новые знания, если они похожи на наши существующие знания, нам легче связать их с нашими существующими знаниями, что облегчает их запоминание и понимание. Вот почему учителя часто используют примеры в обучении, чтобы помочь ученикам понять новые знания.

Отношения между памятью и сходством восприятия взаимно усиливают друг друга. Наша память может быть улучшена только тогда, когда мы обращаем внимание, понимаем и сравниваем различную информацию и связываем ее с существующими знаниями. Различные сенсорные стимуляции, такие как звуки, изображения, слова и прикосновения, также улучшают нашу память. Поэтому нам следует понимать и запоминать знания с помощью различных методов, таких как диаграммы, изображения, звуки и т. д., чтобы улучшить эффект обучения.

Короче говоря, связь между сходством восприятия и памятью неразрывна. Когда мы умеем использовать принцип сходства восприятия, наша память будет лучше задействована, что позволит достичь лучших результатов в обучении. 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, включая кислоты, полисахариды, флавоноиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

help with memory

Нажмите «Знайте добавки для улучшения памяти»

Когда последующие события являются неожиданными (UprevUcurr), мы наблюдали плохую точность для фольг F1 и в меньшей степени для целей. С другой стороны, когда за неожиданным событием следует ожидаемое событие (UprevEcurr), для текущего события наблюдался прирост производительности, обусловленный главным образом реакцией на цели.

Чтобы изучить, затрагивают ли эти эффекты цепи, участвующие в формировании адаптивной памяти (включая гиппокамп и средний мозг (Shohamy and Adcock, 2010; Kafkas and Montaldi, 2018a), а также проверить гипотезу о том, что нарушение ожиданий задействует механизм кодирования, поддерживаемый нижним восходящий информационный поток (вентральный зрительный путь), в эксперименте 2 новая группа участников выполняла аналогичную задачу во время сбора данных фМРТ (незначительные корректировки задачи см. в разделе «Материалы и методы»).

Эксперимент 2

Поведенческие результаты

Повторяя эффекты, наблюдаемые в эксперименте 1, мы обнаружили основной эффект статуса ожидания предыдущего заданного события (b =0.309, X2(1)=4.13, p {{ 7}}.042), а также взаимодействие между статусом ожидания текущего и предыдущего событий (b =0.59, X2(1)=4.47, p { {15}}.034;рис.3А). Последующие контрастные тесты показали лучшую производительность памяти для ожидаемых событий, следующих за неожиданными, по сравнению с событиями, следующими за ожидаемыми событиями (UprevEcurr . EprevEcurr; z=2.55, p=0.011). Для заданных событий, следующих за неожиданными, память была лучше. также найдено ожидаемое по сравнению с неожиданным событием (UprevEcurr . UprevUcurr; z=2.68 p=0.007). Затем мы исследовали CR2 как функцию ранее увиденных целей и событий F1, а также их статуса ожидания. Для F2, следующих за целями, наблюдался основной эффект статуса ожидания цели (b =0.473, X2(1)=4.4, p=0.036), с большим количеством CR2, следующих за целями. неожиданные цели. Все остальные эффекты были незначительными (allps 0,169). На правильные ответы на события F2 не влияли предшествующие события F1 (все PS 0,263).

improve cognitive function

результаты фМРТ

Взаимодействия последовательности ожиданий задействуют области гиппокампа, среднего мозга и затылка для поддержки последующей мнемонической обработки. Сначала мы исследовали нейронные корреляты взаимодействия поведенческих контекстных ожиданий, о которых говорилось выше. Для текущих ожидаемых событий, последовавших за неожиданными событиями, по сравнению с событиями, последовавшими за ожидаемым событием (UprevEcurr. EprevEcurr; см. рис. 3B), мы обнаружили повышенную активацию в правом гиппокампе (x=36, y=33, z=12, k=12, SVC pFWE=0.04), SN/VTA (x=9, y=24, z=12, k=11, SVC pFWE=0.039) и левая нижняя затылочная извилина (BA 18; x=21, y=81, z=18, непараметрический кластер {{ 17}}.018). Для текущих неожиданных событий, следующих за предыдущими ожидаемыми, по сравнению с теми, которые последовали за неожиданным событием (EprevUcurr . UprevUcurr), что отражает более низкую производительность, мы также обнаружили повышенную активацию в правом гиппокампе (x=24, y=33, z { {21}}, k=10, SVCpFWE=0.045) и левый парагиппокамп (x=33, y=45, z =6, непараметрический кластер {{ 28}}.049). Крайне важно, что в обоих случаях текущий набор событий имел одинаковый статус ожидания и отличался только статусом ожидания предыдущего события.

ways to improve your memory

Сравнивая текущие ожидаемые и неожиданные события, следующие за ранее неожиданными событиями (UprevEcurr. UprevUcurr; рис.3D), выявили активацию в правой ретросплениальной коре/предклинье (x=24, y=45, z= 12 , непараметрический кластер=0.0213). Дополнительный контраст после ожидаемых событий EprevEcurr.EprevUcurr не выявил значительных эффектов. Для контраста UprevUcurr.EprevEcurr, в котором неожиданные события вызвали больше активаций, чем ожидалось, несмотря на снижение производительности памяти (рис. 3C), мы обнаружили повышенную активацию в правой затылочной коре (BA 18, x=18, y {{9) }}, z=12,непараметрический кластер=0.0318). Дополнительный контраст UprevUcurr. ЭпревУкурр не выявил существенных эффектов. Сравнение первого (предыдущего) события при различных условиях (первое ожидаемое и первое неожиданное) не выявило каких-либо существенных эффектов.

Статус ожидания по-разному затрагивает регионы, связанные с кодированием и поиском. Чтобы выяснить, вызывают ли ожидаемые и неожиданные события, различные типы событий, реакции и временные положения, дифференциальную активацию восходящего (вентральный визуальный поток) или восстановления (сеть поиска) способом, мы также сравнили два состояния (см. Рис. 4A). Мы обнаружили неожиданный рост активности. ожидаемые события в правой затылочной коре (BA 19, x=39, y =75, z=12 и BA 18, x=39, y=75, z {{ 10}}, непараметрический кластер=0.015) и правая веретенообразная извилина (x=27, y=48, z=18, непараметрический кластер =0.0173) . Ожидаемо. неожиданно мы наблюдали повышенную активацию в правой нижней теменной доле (угловая извилина; BA 39=48, y=48, z=33, непараметрический кластер=0.0206) и двустороннюю первичную двигательную активность. кора головного мозга (справа: x=60, y=03, z=18, непараметрический кластер FWE=0.045; слева: x=57, y {{30} }, z=24, непараметрический кластер=0.0339).

, z=24, непараметрический кластер=0.0339). Затылочная активация поддерживает взаимодействие между ожиданием и работой памяти для подобных событий. Чтобы раскрыть общий эффект «неожиданность.ожидаемость», мы протестировали, как контекстуальные ожидания взаимодействуют с успешными решениями по распознаванию (попадания и CR), в зависимости от порядка представления. Хотя не было обнаружено никаких дифференциальных нейронных ответов на ожидаемые и неожиданные попадания или правильное отклонение событий F2, мы наблюдали повышенную активацию в правой нижней затылочной извилине (BA 19, x=24, y=81, z=6 , непараметрический кластер=0.0345) для неожиданного CR1. ожидаемый CR1.

Повышенная перцептивная нагрузка взаимодействует со статусом ожидания, задействуя вентральные области зрительного потока. Наконец, мы исследовали взаимодействие между статусом ожидания и порядком представления (события в разных группах; рис. 4B). Мы снова наблюдали повышенную активность в двусторонней затылочной коре (BA 19, x=39, y=78, z=18, непараметрический кластер=0.008 и BA 18, x=18, y=57, z=21, непараметрический кластер=0.009; x=15, y=87, z=3 , непараметрический кластер=0.0129) для неожиданного. ожидаемые события представлены вторыми в наборе (для событий первого или третьего набора неожиданных ожидаемых эффектов обнаружено не было).

Обсуждение

Опыт удивления или нарушения ожиданий оказывает благотворное влияние на обучение, но остается неясным, вызывает ли удивление также реакцию кодирования, даже если доминирующей целью является извлечение. В двух экспериментах мы использовали контекстуальные манипуляции с ожиданиями, чтобы лучше понять динамическую природу механизма адаптивной памяти, запускаемого нарушением ожиданий во время воспроизведения, и его потенциальные мнемонические последствия для гиппокамп-зависимой памяти. Мы обнаружили, что столкновение с неожиданными событиями при воспроизведении вызывало повышенное вовлечение областей вдоль вентральный зрительный поток, даже когда работа памяти была плохой (UprevUcurr).

Интересно, что мы также обнаружили более поздний положительный эффект контекстуальной неожиданности, например, представление неожиданного события не способствовало его распознаванию, но повышало правильное распознавание следующих, ожидаемых и подобных установленных событий (UprevEcurr). Этот поведенческий эффект был связан с повышенной активностью в гиппокампе, дофаминергических областях среднего мозга (SN/VTA) и затылочной коре. Ожидаемые события, наоборот, были связаны с активностью в регионах сети, управляемых поиском. Учитывая наши повторные открытия модуляции памяти предыдущими неожиданными событиями, повышенное вовлечение вентральных областей зрительного потока и предыдущие исследования кодирования, модулированного ожиданием, мы постулируем, что взаимодействие с неожиданной информацией при извлечении задействует неявный восходящий механизм кодирования (рис. 5). Последствия этого взаимодействия становятся ясными в последующем испытании по распознаванию: результаты различаются, а паттерн активации фМРТ зависит от того, было ли последующее событие ожидаемым или неожиданным.

improve working memory

Нарушение ожиданий связано с улучшением характеристик памяти, что связано с формированием адаптивной памяти (Лисмананд Грейс, 2005; Кумаран и Магуайр, 2007; Шохами и Вагнер, 2008) и нарушением кодирования прогностической информации (Шерман и Тёрк-Браун, 2020). Наши результаты подтверждают эту точку зрения, но, что особенно важно, расширяют ее, чтобы учесть эффекты извлечения. В соответствии с идеей о том, что при обнаружении ошибки прогнозирования повышенный вес придается восходящим входным данным (Stoppel et al., 2009; Kafkas and Montaldi, 2018a), мы обнаружили повышенное вовлечение областей визуальной обработки в затылочной коре и веретенообразной извилине в случае неожиданных событий. Было обнаружено, что эти регионы повышают свою активность при более высоком уровне неожиданной новизны (Кафкас и Монтальди, 2014), что отражает усиление перцептивной обработки неожиданных событий.

improve brain

Хотя формирование памяти основано на восходящей обработке, наличие механизма кодирования требует демонстрации мнемонических последствий повышенной зависимости от сенсорных входных сигналов. Без последующих мнемонических выводов можно было бы утверждать, что встреча с неожиданным событием лишь модулирует онлайн-внимание (Poort et al., 2022). Действительно, мы наблюдали взаимодействие, при котором текущая производительность памяти модулировалась предыдущим неожиданным возникновением аналогичного события; когда предыдущее событие было ожидаемым, текущие ожидания не влияли на производительность (EprevEcurr EprevUcurr), тогда как когда предыдущее событие было неожиданным, мы обнаруживали расхождение в производительности (UprevEcurr .UprevUcurr).

В совокупности эти результаты позволяют предположить, что вызванное неожиданностью увеличение веса восходящих исходных данных не зависит от цели, но его мнемонические последствия, по-видимому, зависят от поставленной задачи. Во время обучения или исследования дальнейшее кодирование поддерживает более позднюю память о неожиданном событии (Li et al., 2003; Garrido et al., 2015; Long et al., 2016; Greve et al., 2017; Frank and Kafkas, 2021). Когда целью является извлечение (как в нынешней парадигме), неявный сдвиг в сторону кодирования, несмотря на усиление перцептивной обработки, приводит к численному ухудшению производительности памяти для текущей информации, подлежащей извлечению (Дункан и др., 2012; Ким и др., 2014). Это противоречит идее, что нарушение ожиданий всегда способствует улучшению памяти. Дальнейшее подтверждение роли, которую играет перцептивная нагрузка в задействовании состояния кодирования, можно увидеть в затылочных и веретенообразных эффектах для тех неожиданных событий, которые представлены вторыми в установленной последовательности, по сравнению с их ожидаемыми аналогами. Решения по распознаванию этих событий должны преодолевать помехи от первого установленного события, что, вероятно, потребует увеличения перцептивной обработки, чтобы лучше сравнивать текущие сенсорные входные данные с сохраненными представлениями.

При обнаружении первого неожиданного события (Uprev) сдвиг в сторону кодирования и отказа от извлечения может объяснить, почему мы не наблюдаем ускорения извлечения этих событий. Менее очевидно, почему этот сдвиг в сторону кодирования приводит к повышению производительности памяти только для последующих ожидаемых событий. Одна из возможностей заключается в том, что первоначальный сдвиг в сторону кодирования, вызванный нарушением ожиданий, приводит к более четкому представлению начального неожиданного события (Gilboa and Moscovitch, 2021), оптимизируя завершение шаблона второго аналогичного события (даже когда оно ожидаемо), поскольку сходство между кодированием и поисковые представления теперь выделяются. Поддержку этой учетной записи можно найти в результатах нашей МРТ; хотя вовлечение затылка наблюдалось как для событий UprevEcurr, так и для событий UprevUcurr (т.е. независимо от мнемонических последствий), только события UprevEcurr были связаны с активацией гиппокампа и SN/VTA. Это открытие, а также улучшение памяти для событий UprevEcurr, подчеркивает временную непредвиденность, вызванную Uprev, что индексируется совместной активацией SN/VTA и гиппокампа (Kafkas and Montaldi, 2015). Эта совместная активация, вероятно, указывает на управляемое ожиданием (пере)кодирование Uprev, которое затем увеличивает память для Ecurr.

Крайне важно, что взаимодействие между текущими и предыдущими ожиданиями событий наблюдалось только для целей и F1 (т.е. фольги, имеющей наибольшее сходство с закодированной целью). Более того, эти эффекты не изменились из-за мешающих событий из одного и того же набора (F2, F3) или событий из разных наборов, представленных во время выполнения задачи. мемориальная нагрузка необходима для запуска этого механизма кодирования, что согласуется с предыдущими выводами и расширяет их (Bein et al., 2020; Frank et al., 2020b). В таких ситуациях способность обрабатывать и сравнивать мелкие детали текущих входных данных и недавно сохраненных представлений лежит в основе правильных решений по распознаванию (Yassa and Stark, 2011). Таким образом, запуск усиленной перцептивной обработки в результате нарушения ожиданий служит адаптивной цели (Stoppel et al., 2009; Hawco and Lepage, 2014). Для менее похожих событий, которые легче распознать как новые, более четкое представление, вызванное нарушением ожиданий, не имеет большого эффекта (Frank et al., 2020b).

Важно также рассмотреть, как проявляется сдвиг в сторону кодирования при первом предъявлении события; только первые цели продемонстрировали преимущество для ожидаемых по сравнению с неожиданными предыдущими событиями (и при изучении только первых установленных событий). Хотя повышенная частота попаданий для первых ожидаемых целей соответствует нашей интерпретации данных, мы не наблюдали значительного эффекта для событий F1. . Мы предполагаем, что это может быть связано с небольшими внутренними различиями в перекрытии восприятия между встречей с целью и очень похожим противником. Возможно, что повышенная сложность, связанная с первым событием F1, вызванная высоким, но не полным перекрытием с кодируемым объектом, перевешивает любой потенциальный эффект неявного включения кодирования. С другой стороны, для целей существует полное перцепционное совпадение с закодированным объектом, что может облегчить распознавание ожидаемых целей, тогда как нарушение ожиданий будет сдерживать его. Подтверждение этой интерпретации можно найти в последующих контрастах взаимодействия в эксперименте 1, где цели доминируют над усилением UprevEcurr, тогда как F1, похоже, приводит к плохой памяти для UprevUcurr. Более того, как обсуждалось выше, отсутствие эффектов для фольг с меньшим сходством предполагает, что перцептивная нагрузка играет важную роль в том, как ожидание модулирует процессы памяти. Учитывая устойчивое поведенческое взаимодействие между последующими событиями и дополнительные результаты фМРТ, мы полагаем, что модулированный ожиданием сдвиг в сторону кодирования лучше всего объясняет наши данные.

Поскольку манипуляция ожиданиями имела место при извлечении информации, остается неясным, привело ли появление ожидаемых событий к извлечению, релевантному задаче, или к активному задействованию состояния поиска, независимо от требований задачи. Хотя вовлечение височно-теменных областей в поисковую сеть (Hayamaet al., 2012) указывает на восстановление, это не делает различий между двумя альтернативами. Будущие исследования могли бы ортогонализировать ожидания и мемориальные состояния, что позволит обеспечить афакторный дизайн цели (кодирование/извлечение) и статуса ожиданий. Изучение сдвигов в сторону состояния извлечения, возможно, в сочетании с проектами, оптимизированными для функциональной и эффективной связи, будет способствовать постоянным усилиям по объяснению того, как гиппокамп переключается между состояниями памяти (Colgin, 2016; Kafkas and Montaldi, 2018a; Bein et al., 2020). Хотя неожиданные события, во время которых вы испытываете сильное удивление, особенно запоминаются, еще предстоит определить, в какой степени явное осознание удивления модулирует этот механизм и как требования памяти могут направлять активность зрительной системы.

В заключение мы сообщаем о новых доказательствах повсеместного распространения механизма адаптивного кодирования, запускаемого при поиске из-за нарушения ожиданий, что приводит к различному влиянию на эффективность распознавания. Мы предполагаем, что повышенная потребность в восходящих затылочных входах вместе с активацией гиппокампа и среднего мозга являются маркерами состояния кодирования, вызванного нарушением ожиданий, даже в отсутствие явного вознаграждения или инструкций.

improve memory

Сложная временная динамика воздействия этого механизма на память демонстрирует, что вызванный ожиданием сдвиг в сторону состояния кодирования приводит к усилению перцептивной обработки, оказывая благотворное влияние на правильное распознавание последующих подобных событий. Эти результаты имеют важное значение для нашего понимания того, как наша обработка последовательных событий, ожидаемых или неожиданных, модулируется временной динамикой последовательности событий.