Изучение потока информации из заднемедиальной коры во время зрительно-пространственной рабочей памяти: исследование магнитоэнцефалографии, часть 1

Заднемедиальная кора (ПМК) является основным узлом сети режимов работы мозга по умолчанию и участвует в широком спектре внутренних познавательных процессов, включая зрительно-пространственную рабочую память.

Сеть режима по умолчанию (DMN) мозга относится к определенной системе нейронных цепей в человеческом мозге. DMN активна при отсутствии внешней стимуляции, поэтому ее еще называют «сетью самосознания» и она участвует в сложных действиях, таких как мышление, запоминание, планирование и самооценка. Растущее число исследований показывает, что DMN тесно связана с памятью.

Во-первых, DMN может играть ключевую роль в том, как мы помним прошлое. Исследователи обнаружили, что DMN активировался, когда испытуемые думали и описывали ранее пережитых людей, места и события. Эта форма, называемая «автобиографической памятью», основана на самосознании.

Во-вторых, DMN тесно связан с «правилом семи секунд» в мозгу. Так называемое «правило семи секунд» означает, что мозг людей будет работать автоматически и продолжать работу в течение примерно семи секунд без поступления стимулов. Этот процесс может помочь мозгу оптимизировать мышление и улучшить гибкость мышления и креативность. Это положительно влияет на улучшение памяти.

Наконец, ученые также обнаружили, что при меньшем фоновом шуме DMN может играть важную роль в том, как мы слышим и запоминаем новую информацию. Это означает, что когда мы пытаемся изучить новый контент, нам необходимо отделиться от отвлекающих факторов в нашем окружении, чтобы DMN могла эффективно обрабатывать и хранить информацию.

В совокупности DMN тесно связана с нашей памятью во многих отношениях. Поощрение самосознания и тренировка глубокого мышления, самоанализа и внимания окажут положительное влияние на развитие DMN и улучшение способностей памяти. Поэтому нам следует сосредоточиться на тренировке сети режима мозга по умолчанию, чтобы улучшить нашу память и когнитивные способности. Видно, что нам нужно 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 «Узнай 10 способов улучшить память»

Однако его точный вклад в эти когнитивные процессы остается неясным. Используя MEG, мы измерили активность PMC у здоровых участников (молодых людей обоих полов), когда они выполняли задачу на зрительно-пространственную рабочую память.

Анализ многомерной классификации паттернов выявил информацию, связанную со стимулами, во время кодирования и извлечения в наборе априорно определенных корковых областей интереса, включая префронтальную, затылочную и центротемпоральную кору, в дополнение к PMC.

Мы измерили степень, в которой эта информация о стимулах обменивалась между областями в ходе анализа информационных потоков, измеряя причинно-следственные связи по Грейнджеру между областями с течением времени. В соответствии с визуальным характером задачи, информация из затылочной коры формировала другие области в большинстве эпох. Тем не менее, PMC формировал представления объектов в затылочной и префронтальной коре во время зрительно-пространственной рабочей памяти, влияя на затылочную кору во время извлечения информации и PFC во все эпохи задач.

Наши результаты согласуются с предполагаемой ролью ПМК в репрезентации внутреннего содержания, включая запоминаемую информацию, а также в сравнении внешних стимулов с запоминаемым материалом.

Ключевые слова: эпизодическая память; анализ информационных потоков; МЭГ; задняя поясная извилина; зрительно-пространственная память.

Заявление о значении

Человеческий мозг функционирует как совокупность тесно взаимосвязанных областей. Картирование функции этой взаимосвязи, а также специализаций в различных регионах имеет центральное значение для понимания нейронных процессов, лежащих в основе познания.

Заднемедиальная кора (ПМК) представляет собой тесно связанную область коры, участвующую в зрительно-пространственной рабочей памяти, хотя ее точный вклад остается неясным.

Мы измерили активность PMC во время задачи зрительно-пространственной рабочей памяти, проверяя, как разные области представляют стимулы и управляются ли эти представления другими областями коры.

Мы обнаружили, что PMC влияет на информацию о стимулах в других регионах на всех этапах выполнения задачи, предполагая, что PMC играет ключевую роль в формировании представлений стимулов во время зрительно-пространственной рабочей памяти.

Введение

Заднемедиальная кора (PMC) включает заднюю поясную извилину и предклинье и, как широко распространено мнение, поддерживает множество внутренних форм познания (Andrews-Hanna, 2012).

Являясь центром сети режима по умолчанию, PMC демонстрирует обширные связи с медиальной височной долей, а также с лобно-теменными областями мозга, связанными с когнитивным контролем (Leech et al., 2012).

Исследования фМРТ, разграничивающие подразделения внутри ПМК, указывают на различные закономерности связей с другими областями в состоянии покоя (Margulies et al., 2009; Bzdok et al., 2015; Kernbach et al., 2018; Khan et al., 2020), а также Расходящиеся функциональные связи, связанные с задачами, по мере увеличения сложности задачи (Leechet al., 2011, 2012; Bzdok et al., 2015).

Учитывая богатство этих связей и гетерогенность субрегионов ПМК (Margulieset al., 2009; Leech et al., 2011), ПМК, что, возможно, неудивительно, вовлечена в широкий спектр когнитивных функций.

К таким функциям относятся обработка самореферентной информации, визуальные образы, перевод эгоцентрических представлений в аллоцентрические и модуляция форм познания, направленных внутрь или вовне (обзор см. в Bzdok et al., 2015).

Несмотря на отсутствие прямых связей с сенсорной корой, ПМК, по-видимому, идеально расположена для получения сходящихся сенсорно-перцептивных данных, в основном визуальных, для поддержки интеграции зрительно-пространственной информации (Conti and Irish, 2021).

Эти представления можно поддерживать в режиме онлайн и управлять ими (т. е. в виде рабочей памяти) (Kravitz et al., 2011; Hunsaker and Kesner, 2018) или интегрировать их в контекстуально богатые реконструкции прошлого опыта (т. е. эпизодическую память) (Lega et al., 2017; Нату и др., 2019).

В литературе по памяти постоянно обнаруживается значительная активация PMC во время задач, требующих восстановления контекстной информации (Bird et al., 2015).

Более того, было показано, что активность внутри субрегионов PMC параметрически масштабируется в зависимости от параметрической яркости получаемой информации, что указывает на важную роль в феноменологии памяти. Напротив, другим субрегионам PMC было предложено представлять уникальные конфигурации функций событий (Cooper and Ritchey, 2019).

В совокупности эти исследования указывают на центральную роль PMC в представлении и интеграции различных типов информации на службе памяти (обзор см. в Ritchey and Cooper, 2020).

Исследования, изучающие динамику активности PMC на разных этапах выполнения задач, последовательно демонстрировали «переворот кодирования/извлечения», при котором успешное запоминание связано с ослаблением активности PMC во время кодирования, но повышенной активностью во время извлечения (Daselaar et al., 2004, 2009; Huijbers et al. , 2012, 2013).

Важно отметить, что, сравнивая расположение вокселей, вызывающих ассоциации между производительностью и затуханием, а затем облегчением, Ваннини и др. (2011) продемонстрировали, что одни и те же субрегионы PMC модулируют переворот кодирования/извлечения. Также было показано, что паттерны функциональной связи с PMC развиваются на разных этапах выполнения задач по памяти (например, Piccoli et al., 2015).

Например, тетафазная медиальная височно-неокортикальная синхронность надежно предсказывает степень зрительных образов, вспоминаемых во время восстановления автобиографических воспоминаний, что конкретно коррелирует с активностью предклинья (Fuentemilla et al., 2014), что перекликается с предполагаемой ролью ПМК в восстановлении зрительно-пространственной сенсорики. -детали восприятия.

Таким образом, хотя есть данные, позволяющие предположить передачу информации между ПМК и другими областями мозга во время работы памяти (Canolty et al., 2006; Fell and Axmacher, 2011; Sauseng et al., 2019), направление этого обмена информацией остается плохо изученным.

Целью этого исследования было использовать временную точность МЭГ для установления закономерностей потока информации между ПМК и другими областями мозга во время работы зрительно-пространственной рабочей памяти.

Мы использовали новую меру обмена причинно-следственной информацией по Грейнджеру, чтобы проверить доказательства того, что ПМК кодирует атрибуты стимулов в различных фазах задачи, и определить, передается ли какая-либо такая информация из ПМК в другие области мозга.

Мы предсказали, что если связь между PMC и другими регионами отражает обмен информацией, который имеет решающее значение для производительности памяти, мы должны найти доказательства того, что PMC кодирует запомненный стимул и управляет кодированием этой информации в других регионах.

Материалы и методы

Участники. Мы собрали психофизические данные, данные МЭГ и МРТ у 12 участников (10 женщин, 2 мужчин, возраст 19-31 лет, в среднем=23,8 лет). Каждый участник завершил психофизический эксперимент за 1-часовой сеанс, а затем неделю спустя в эксперименте МЭГ в течение 2 часов.

Анатомические изображения МРТ были получены в течение получаса в отдельный день. Один участник досрочно вышел из исследования MEG из-за головной боли, поэтому его данные были исключены.

Все участники были здоровы, не имели в анамнезе неврологических и/или психических расстройств и предоставили информированное согласие. У каждого участника была нормальная или скорректированная до нормальной острота зрения.

Набор участников и эксперименты проводились с одобрения Комитета по этике человеческих исследований Университета Маккуори и в соответствии с Хельсинкской декларацией.

For more information:1950477648nn@gmail.com