Tiedot

Onko (visuaalisen) työmuistin lisäksi jotain kognitiivista testiä, jossa jotkut eläimet ovat parempia kuin ihmiset?

Onko (visuaalisen) työmuistin lisäksi jotain kognitiivista testiä, jossa jotkut eläimet ovat parempia kuin ihmiset?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Olettaen Matsuzawan et ai. (2007) (katso myös BBC: n video (2013)) ei ole harhaanjohtava, onko muita kognitiivisia alueita, joilla simpanssien (tai muiden kädellisten) on havaittu ylittävän ihmiset?

Lisää kontekstia: koulutetut simpanssit näyttävät pystyvän muistamaan satunnaisen sijainnin numeronäytöllä 1-9 erittäin lyhyessä ajassa ja voittamaan ihmiset samassa testissä. On kuitenkin yksi raportti yhdysvaltalaisilta tutkijoilta, jotka eivät kuitenkaan pystyneet toistamaan tätä.

Näiden havaintojen perusteella Matsuzawa on kehittänyt kognitiivisen kompromissin (evoluution) hypoteesin (siitä on pidempi Vsauce-video): Pohjimmiltaan ajatus on, että ihmiset "luopuivat" hyvästä visuaalisesta muistista parantaakseen muita kognitiivisia kykyjä (Tämä muotoilu on hieman väärä, koska simpanssit kehittyivät erillään yhteisestä esi -isästämme, joten pelottavat lainaukset.)

Joka tapauksessa haluan tietää, onko tämä ainoa tunnettu kognitiivinen ilmiö, jossa (jotkut) eläimet lyövät ihmisiä. Koska koulutuksella on merkittävä rooli edellä mainitussa tutkimuksessa (ja tämä näyttää olevan ympäröivän kiistan ydin), lasken riman kysymään, voivatko koulutetut eläimet voittaa kouluttamattomat ihmiset jossakin muussa kognitiivisessa tehtävässä. Uskon edelleen, että tämä kysymys on informatiivinen (esim. Oppimisen voiman suhteen), jopa pinottu kannella harjoittelun kannalta.


Percept -muistin vertailun hermomekanismit visuaalisessa työmuistissa

Tutkijat ovat paljastaneet, että havainnointitulojen vertaaminen visuaaliseen työmuistiin tallennettuihin esityksiin käynnistää nopean huomionmuutoksen, joka johtuu pääasiassa asiaankuuluvan ominaisuuden muutoksesta. Muutoksen sisällön ymmärtäminen edellyttää lisäksi jatkovertailua, joka on ristiriidassa kaikkien objektiominaisuuksien kanssa tehtävän osuvuudesta riippumatta. Kuitenkin, onko tällainen erillinen vaihe olemassa ja miten prosessia jatketaan, on tarkistettava edelleen. Tutkimme tätä asiaa tutkimalla havainto -muistin vertailun taustalla olevia hermomekanismeja. Tallentamalla EEG: n havaitsimme, että sekä tehtävään liittyvät että asiaan liittyvät ominaisuuksien muutokset saivat aikaan merkittävästi enemmän negatiivisia etu -N2 -aaltoja (230–340 ms), jotka juurtuvat etupuolen aivokuoreen (ACC), ja aktivoivat samalla etuosan teeta (5–8) Hz, 250–550 ms). Nämä tulokset viittaavat siihen, että on olemassa erillinen vertailuvaihe, jota tukevat etummainen N2, ACC ja etuosa.

Kohokohdat

► Etuosa N2, jonka hermolähde on anteriorisessa cingulate cortexissa (ACC), heijastaa epäsuhdan vertailuprosessia, kun sitä verrataan eri tavalla kuin huomion siirtymisestä tulevan havaintotulon ja visuaalisen työmuistin välillä. ► Visuaalisen havainnon ja muistin vertailun aikana esiintyneet epäsuhta -tiedot aktivoivat etuosan teeta (5–8 Hz) tehtävän osuvuudesta riippumatta. ► Selkeä vertailuvaihe huomionsiirtovaiheen jälkeen, joka aloitettiin noin 230 ms: n kuluttua.


Parannuksia visuaalisen työmuistin suorituskykyyn harjoittelun ja palautteen avulla

Yhteistyö Psykologian laitos, Chicagon yliopisto, Chicago, Illinois, Yhdysvallat, Institute for Mind and Biology, Chicagon yliopisto, Chicago, Illinois, Yhdysvallat

Roolit Käsitteellistäminen, rahoituksen hankinta, metodologia, valvonta, kirjoittaminen - tarkistus ja muokkaus

Yhteyshenkilöiden psykologian laitos, Chicagon yliopisto, Chicago, Illinois, Yhdysvallat Chicagosta, Chicagosta, Illinoisista, Yhdysvalloista


Tausta

Kromosomin 22q11.2 deleetio -oireyhtymä (22q11.2DS), joka tunnetaan myös nimellä DiGeorge -oireyhtymä [1] tai velocardiofacial -oireyhtymä [2], vaikuttaa 1: 2000 elävään synnytykseen [3] ja ylittää 1: 1000 synnytysdiagnoosiin lähetetyissä lähetyksissä [4]. Useimmissa tapauksissa oireyhtymä johtuu hemisygoottisesta 3 megabaseen mikrodeletiosta kromosomin 22 pitkällä varrella [5]. 22q11.2DS: n fyysinen fenotyyppi sisältää kallon ja kasvojen sekä sydän- ja verisuonitaudit, immuunivajavuuden, lyhyen kasvun, hypokalsemian ja aivojen poikkeavuudet [3]. Oireyhtymään liittyy usein myös psykiatrisia ilmenemismuotoja, kuten tarkkaavaisuus-/hyperaktiivisuushäiriö, ahdistuneisuus, mielialahäiriöt ja skitsofreniaspektrin häiriöt, jotka ilmaantuvat murrosiässä ja varhaisessa aikuisuudessa [6].

Useimmat tutkimukset raportoivat, että yksilöt, joilla on 22q11.2DS, osoittavat henkisen tason, joka on raja-alueella (täysimittainen henkinen osamäärä (FSIQ) välillä 70–84), vaikka monilla kognitiivisilla aloilla esiintyy suurta heterogeenisyyttä [7]. Oireyhtymästä kärsivillä potilailla on erityisiä vaikeuksia visuaalisen tiedon, kuten kasvojen, kohtausten tai geometristen ärsykkeiden, käsittelyssä [8 �]. Useat kirjoittajat jopa kuvailivat 22q11.2DS: n olevan luonteenomaista ei-verbaalisen oppimisvaikeuden oireyhtymälle (NLD), vaikka jotkin verbaalialueen näkökohdat ovat edelleen heikentyneet [11, 12]. Anatomisesti visuaalinen tietojenkäsittelyjärjestelmä on jaettu kahteen aivojen hierarkkisesti järjestettyyn ja erikoistuneeseen verkkoon: a “ventral stream ” ja 𠇍orsal stream ” [13]. Vaikka nämä kaksi reittiä ovat vuorovaikutuksessa [14], ventraalivirta, joka tunnetaan myös nimellä “what ”, välittää tietoa ventraaliseen ja huonompaan ajalliseen kuoreen, mukaan lukien fusiform gyrus, ja tukee objektin tunnistamista ja kasvojentunnistusta [15, 16]. Sitä vastoin selkävirta, joka tunnetaan nimellä “where ” -reitti, välittää tietoa posterioriseen parietaalilohkoon ja palvelee avaruudellisesti ohjattavan toiminnan tilakäsittelyä ja visuaalista hallintaa [17, 18]. Nämä kaksi hermostoa välittävät myös muistikykyjä [19 �]. Alemman ajallisen aivokuoren ja fusiformisen gyrusin aktivoituminen havaitaan, kun yksilöiden on haettava ja koodattava visuaalisten ärsykkeiden (esim. Muodot, värit, tekstuurit) tai kasvojen esineidentiteetti, kun taas parietaalinen kuori ja ylempi gyrus aktivoituvat koodauksen ja hakea alueellisia lokalisointeja, kohteiden suuntauksia ja kohteiden tilavuusominaisuuksia [23 �].

Aiemmat tutkimukset korostivat merkittäviä näköhäiriöitä yksilöillä, joilla on 22q11.2DS [26, 27], kuten kasvojen, muotojen, viivan suunnan tai alueellisten lokalisoinnin vaikeudet [28 �]. Mielenkiintoista on, että ärsykkeiden luonne vaikuttaa vaikuttavan muistihäiriöiden laajuuteen. Todisteet viittasivat siihen, että 22q11.2DS -potilaat, joilla on 22q11.2DS, ovat heikentyneet vatsavirtaan liittyvissä muistitehtävissä verrattuna selkävirtaan liittyviin tehtäviin. Itse asiassa potilailla, joilla on 22q11.2DS, on suurempia vaikeuksia tallentaa kasvoja tai esineitä, kun taas heidän muistinsa paikallisesta paikantumisesta näyttää osittain heikentyneeltä tai jopa säilyneeltä [32 �]. Nämä aiemmat tutkimukset ovat kuitenkin sisältäneet vain rajoitetun määrän tehtäviä kahden virran arvioimiseksi ja tutkineet osallistujia, joiden keski -ikä on 10-12,6 ja#x000a0 vuotta. Tämän dissosiaation tarkempi tarkastelu on siksi perusteltua. Lisäksi tietämyksemme mukaan missään aiemmassa tutkimuksessa ei tutkittu 22q11.2DS: n tällaisten näkömuistihäiriöiden suhdetta ja niiden mahdollisia yhteyksiä vatsan ja selän aivojen rakenteisiin. Neuronitasolla on havaittu poikkeavuuksia ajallisilla ja parietaalisilla alueilla potilailla, joilla on t he 22q11.2DS [35 �]. Näitä poikkeavuuksia on ehdotettu ylläpitämään oireyhtymässä havaittuja näkövammoja.

Kehityksen kannalta on tällä hetkellä tuntematonta, onko näillä muistitoiminnoilla epätyypillinen kehitys 22q11.2DS: ssä. On osoitettu, että kognitiivinen profiili ei ole vakaa 22q11.2DS: ssä, ja eri vahvuuksia ja heikkouksia on havaittu ajan mittaan [39, 40]. Erityisesti, vaikka globaali kognitiivinen (FSIQ) heikkeneminen on havaittu potilailla, joita asia koskee, sanallisten ja suorituskykyisten IQ -pisteiden nähtiin kehittyvän eri tavalla lapsuudesta aikuisuuteen, ja suorituskyvyn älykkyysosamäärä oli vakaampi kuin sanallinen IQ [41, 42]. Tarkastelemalla syvemmälle ei-sanallista alaa, Duijff et ai. [43] osoitti merkittävää laskua lohkosuunnittelutestissä lapsilla, joilla oli 22q11.2DS välillä 7,5–9,5 ja#x000a0 vuotta, vaikka muut suorituskyvyn IQ -alitestit eivät osoittaneet kehitystä. Tällä hetkellä on kuitenkin epäselvää, miten selkä- ja vatsamuistitoiminnot kehittyvät lapsuudessa oireyhtymästä kärsivillä potilailla.

Tässä tutkimuksessa tutkimme tutkittavien kykyä muistaa kasvot ja alueelliset lokalisoinnit. Analysoimme myös virheitä, jotka liittyivät visuaalisten ärsykkeiden alueellisten tai objektiominaisuuksien käsittelyn epäonnistumiseen, kun kohteiden piti muistaa ja kopioida geometrisia malleja. Tutkimuksia tehtiin kahdenlaisia. Ensimmäinen hypoteesiryhmä tehtiin suurelle otokselle lapsista ja nuorista, joita 22q11.2DS sairastaa, ja tyypillisesti kehittyville yksilöille, joiden ikä on 9–16 ja#x000a0 vuotta. Ensimmäinen tavoite oli toistaa dissosiaatio tehtävien välillä, jotka tyypillisesti liittyivät ventraalivirtaan ja selkävirtoihin. Sitten, kun otetaan huomioon aiempi tutkimus, joka osoitti, että kehitysvammaisuus voi vaikuttaa 22q11.2DS: n [34] yksilöiden neuropsykologiseen profiiliin, suoritettiin lisäanalyysejä visuaalisen muistikapasiteetin ja älykkyysosamittausten välisen yhteyden tutkimiseksi. Lopuksi tutkimme myös, liittyivätkö näkömuistivajeet 22q11.2DS -potilailla aivojen morfologisiin muutoksiin vatsassa (huonompi ja ventraalinen ajallinen aivokuori) ja dorsaalisissa aivoalueissa (ylempi parietaalinen kuori). Teimme erityisesti seuraavat hypoteesit: (1) yksilöillä, joilla on 22q11.2DS, olisi pienemmät pisteet kaikista visuaalisen muistin tehtävistä kuin tyypillisesti kehittyville yksilöille (2) syntyisi erityinen visuaalinen muistiprofiili, mikä heikentäisi paremmin ventraalisen virran arviointitehtäviä (3) 22q11.2DS-ryhmässä IQ-mittarit yhdistettäisiin visuo-spatiaaliseen muistiin, mutta eivät visuaalisen esineen muistiin (4) muuttunut visuaalinen muisti liittyisi muutoksiin taustalla olevien aivojen aivokuoren morfologiassa osallistujilla, joilla on 22q11. 2DS. Lopuksi, koska mikään aikaisempi tutkimus ei tutkinut tätä näkökohtaa 22q11.2DS: ssä, tämän tutkimuksen toinen tavoite oli tutkia visuaalisen muistikapasiteetin pituussuuntaista kehitystä 9-16 ja#x000a0 vuotta vanhoilla (5).


Menetelmät

Osallistujat

Tallennimme 13 osallistujaa muistitehokokeeseen ja 19 osallistujaa vain saccade-kokeeseen, samanlainen kuin aikaisemmat tutkimukset sakkadin sopeutumisesta. Osallistujat, joilla oli alle 45% kelvollisista kokeista (eli tutkimuksista, joita ei suljettu pois analyysistä, katso Silmien liike ja tietojen analyysi) vähintään yhdessä tilassa, suljettiin pois analyyseistä. Tämä koskee yhtä osallistujaa muistitehokokeessa ja viittä vain saccade-kokeen osallistujaa. Kaksi muuta osallistujaa (vain saccade) suljettiin pois, koska he kieltäytyivät vapaaehtoisesti ensimmäisen istunnon jälkeen. Vain saccade-kokeessa osallistujien 19 (viivästetty valinta ja viivästetty virhe), 11 (välitön virhe) ja 15 (viivästetty virhe) oli toistettava vastaavan mittauksen ensimmäinen lohko tietojen aiheuttamien ongelmien vuoksi kokoelma. Muistitehokokeessa jäljellä olevien 12 osallistujan keski-ikä oli 24 vuotta (vaihteluväli: 20–30, kahdeksan naista). Loput 12 osallistujaa vain saccade-kokeessa olivat keski-ikä 23 vuotta (vaihteluväli: 20–28, 9 naista).

Kaikki osallistujat antoivat tietoisen suostumuksensa ennen testausta ja olivat naiiveja kokeiden tarkoitukseen. Kaikki kokeet suoritettiin vuoden 1964 Helsingin julistuksessa vahvistettujen eettisten ohjeiden mukaisesti, ja Marburgin yliopiston psykologian laitoksen eettinen komitea hyväksyi ne (ehdotus 2017-27 k). Kaikilla osallistujilla oli normaali tai normaalikorjattu näkökyky sekä heikentynyt värinäkö. Osallistujat joko saivat kurssiluottoa tai heille maksettiin korvausta 8 €/h.

Laitteet

Kaikki kokeet suoritettiin käyttäen Psychtoolbox 66: ta MATLAB R2016b: ssä (The MathWorks, Natick, MA, USA). Ärsykkeet esiteltiin taustaprojisoinnissa käyttäen PROPixx-projektoria (VPixx Technologies Inc., Saint-Bruno, Quebec, Kanada) ja Stewart Filmscreen -näyttöä (Stewart Filmscreen Corporation, Torrance, Kalifornia, USA). Näytön koko oli 90,7 × 51,0 cm, alueellinen resoluutio 1920 × 1080 pikseliä ja virkistystaajuus 120 Hz. Katseluetäisyys oli 106 cm. Taustan luminanssi oli 70 cd/m 2 ja näyttö kalibroitiin lineaarisen gammakorjauksen varmistamiseksi. Hotspot -korjausta käytettiin varmistamaan sama kirkkaus koko näytöllä. Oikean silmän liikkeet rekisteröitiin EyeLink 1000 +: lla (SR Research Ltd., Ontario, Kanada) näytteenottotaajuudella 1000 Hz. Eyelink Toolboxia käytettiin silmäseurannan ohjaamiseen 67. Kuulokojeet esiteltiin Sennheiser HD 280 Pro -kuulokkeilla (Sennheiser Electronic GmbH and Co. KG, Wedemark, Saksa), joita osallistujat käyttivät koko mittauksen ajan.

Stimuli

Kiinnitysristinä 68 käytettiin ristin ja härän silmän yhdistelmää (halkaisija: 0,6 °). Gabor -laastareita käytettiin ärsykkeinä kaikissa olosuhteissa. Taustalla olevan siniaaltohilan spatiaalinen taajuus oli 1,5 sykliä astetta kohti (cpd) ja Michelson-kontrasti 0,6. Ritilät nähtiin Gaussin ikkunasta, jonka keskihajonta oli 0,4 °.

Kussakin viivästetyn valinnan olosuhteiden kokeessa molemmat ärsykkeet näytettiin eri suunnilla (mahdolliset suuntaukset: 22,5 °, 45 °, 67,5 °, 112,5 °, 135 °, 157,5 °). Sen varmistamiseksi, että tietyn kokeen ärsykkeitä ei koskaan näytetty samassa suunnassa, käytettiin 90 °: n etäisyyttä niiden kahden vastaavan suunnan välillä. Viitteellä oli joko sama suunta kuin ärsykkeellä, joka arvioitiin tehtävän kannalta relevantiksi, tai sitä kallistettiin ± 22,5 ° suhteessa tehtävään liittyvään ärsykkeen suuntautumiseen. Siksi, vaikka viitteellä voisi olla sama suunta kuin cused-ärsykkeellä, sillä ei koskaan ollut samaa suuntausta kuin ei-cued-ärsykkeellä. Välittömän virheen ja viivästyneen virheen tilassa käytettiin samoja ärsykkeitä, mutta vain yksi Gabor-laastari näytettiin tietyssä kokeessa. Kaikissa kolmessa tilanteessa musta rengas, jonka säde oli 4 ° ja viivan paksuus 0,05 °, toimi silmien liikkeen kohteena.

Design

Muistitehtäväkokeessa oli kolme ehtoa: viivästetty valinta, viivästetty virhe ja välitön virhe. Lisäksi yksi kontrollikokeilu, vain saccade-koe, kirjattiin erillisellä osallistujaryhmällä. Vain saccade-koe oli enimmäkseen identtinen muistitehokokeilun kanssa, ja suurin ero oli se, että osallistujien ei tarvinnut suorittaa muistitehtävää (katso Osallistujien menettely ja ohjeet).

Molemmissa kokeissa käytettiin osallistujan sisäistä suunnittelua. Jokainen osallistuja osallistui neljään istuntoon ja suoritti yhden ehdon istuntoa kohden. Ensimmäinen istunto oli koulutusehto osallistujien perehtymiseen muistitehtävään. Istunnoissa 2–4 ​​osallistujaa suorittivat yhden kokeellisista ehdoista (eli ehtoa manipuloitiin istuntojen välillä), jolloin järjestys tasapainotettiin osallistujien kesken. Istunnot pidettiin eri päivinä ja yksittäisten istuntojen välillä oli vähintään yksi päivä.

Osallistujien opastus

Molempien kokeiden osallistujia kehotettiin ensinnäkin katsomaan keskuskiinnitysristiä ja toiseksi tekemään sakkadi silmien liikkeen kohteeseen (musta rengas) heti, kun se ilmestyi kehälle. Muistitehokokeessa osallistujia kehotettiin lisäksi arvioimaan myöhemmin esitetyn riisutun kuvion suunta. Tämä lisäohje jätettiin pois vain saccade-kokeen osallistujille. Molemmissa kokeissa osallistujat eivät saaneet ohjeita siitä, miten käyttäytyä viivästysten aikana, jolloin he voivat katsella ympärilleen vapaasti. Osallistujia kehotettiin katsomaan takaisin näytön keskustaan ​​viittauspoikkeaman jälkeen, jossa palautetta esitettiin.

Muistitehtävän kokeen ohje sisälsi lisätietoa muistitehtävästä (mikä ärsyke määritetään millä kuuloäänellä, mitä näppäimiä käytetään vastaukseen, miten tulkintanäyttö tulkitaan ja missä olosuhteissa osallistujat saivat/menettävät pisteitä) . Vain saccade-ohje viittasi palautesanomaan "satunnaiseksi numerosarjaksi" "palautteen" sijaan.

Menettely

Koulutustila

Koulutustila koostui 96 kokeesta. Jokaisen kokeilun alussa näytön keskellä näytettiin kiinnitysristi. Yhdenmukaisen satunnaisen aikavälin 0,5-1 sekunnin jälkeen silmän liikkeen kohde, tyhjä rengas, ilmestyi 10 ° kiinnitysristin oikealle puolelle. Osallistujia kehotettiin sakkaamaan kohti rengasta heti, kun se ilmestyi. Sakkadin havaitsemisen jälkeen ja sakkadin lennon aikana renkaan keskellä oli Gabor -laastari. Gaborin laastari ja rengas poistettiin näytöltä 150 ms saccade -offsetin jälkeen. Jos sakkadia ei havaittu 500 ms: n kuluttua silmän liikkeen kohteen alkamisesta, tyhjä rengas poistettiin.

Ärsykkeen poiston jälkeen esitettiin 2 sekunnin viive (viive 1), jonka aikana osallistujat näkivät harmaan, mutta muuten tyhjän näytön. Jälkeenpäin esitettiin epäinformatiivinen kuuloinen jälki-vihje: Vihje oli joko korkea ( (_= 250 ) Hz) tai matala ( (_= 150 ) Hz) ja sen kesto oli 150 ms. Vihjeesityksen jälkeen esitettiin toinen viive (viive 2), joka kesti 1,5 sekuntia. Toisen viiveen jälkeen Gaborin laastari (viite) ilmestyi renkaan entiseen keskelle ja osallistujia kehotettiin arvioimaan painikkeen painalluksella, onko viitteellä sama suunta kuin aiemmin nähtyllä Gabor -laastarilla. Osallistujille annettiin vastauksesta 1,5 sekuntia.

Ärsykkeen suuntautumisen arvioinnin jälkeen osallistujat saivat visuaalista palautetta kokeilusuorituksestaan. Palaute sisälsi nykyisen kokeen pisteet sekä kokonaispistemäärän (esimerkiksi "+ 1 | 42"). Osallistujat saivat yhden pisteen, jos he arvioivat viitteen suunnan oikein ja menettivät pisteen virheellisestä vastauksesta. Vastauksesta riippumatta osallistujat eivät saaneet pistettä, jos suoritettu sakkadi oli virheellinen (katso Silmien liike ja tietojen analysointi) tai jos he eivät arvioineet viittausten suuntausta annetussa aikataulussa. Jälkimmäisessä tapauksessa kokeilun lopussa annettu palaute näytettiin punaisena mustan sijasta. Silmien liikkeen käyttäytymiseen liittyvistä virheistä palautteen sijasta näytettiin viesti, jossa kerrottiin osallistujille virheistään. Jotta saavutettaisiin jatkuva intertrial -aikaväli, palautteen näytön kesto oli vaihteleva.Siinä oli vähimmäisarvo (500 ms), johon voidaan lisätä enintään kolme arvoa: ero (1) suurimman ja todellisen satunnaisen kiinnitysvälin välillä, (2) perifeerisen kohteen enimmäis- ja todellisen näyttöajan kesto ja (3 ) enimmäis- ja todellisen vasteajan välillä. Tämän ansiosta kahden peräkkäisen kiinnitysristin esityksen välinen aika oli vakio.

Viivästynyt valinta

Viivästyneen valinnan ehto koostui 200 kokeesta. Kaksi taukoa otettiin kokeiden 67 ja 134 jälkeen. Taukojen aikana osallistujat saivat nousta seisomaan ja poistua huoneesta. Jokaisen tauon jälkeen silmäseurantakalibroitiin uudelleen. Viivästyneen valintaolosuhteen kokeilumenettely oli ajoituksen ja palautteen suhteen identtinen harjoitusolosuhteiden kanssa, mutta se poikkesi esitettyjen ärsykkeiden ja muistitehtävän suhteen. Viivästetyssä valinnassa renkaassa esiteltiin kaksi Gabor-laikkua, jotka olivat siirtyneet pystysuunnassa ± 2 ° renkaan keskipisteestä sakkadin alkamisen jälkeen. Osallistujille kerrottiin, että yksi näistä kahdesta Gabor -laastareista on merkityksellinen myöhemmässä muistitehtävässä. Kuitenkin kumpi Gaborin laastareista oli merkityksellinen, paljastui vasta viiveen 1 jälkeen soittamalla joko korkean äänen (ylempi ärsyke merkityksellisenä) tai matalaääninen kuulo-jälki (alemman ärsykkeen merkitys) . Vihjeen suunta satunnaistettiin kokeiden välillä, joka perustuu vakiintuneisiin satunnaisvaiheisiin, joita käytettiin aikaisemmin sakkadisopeutumisen 21,22 tutkimiseen. Ennen tehtävää osallistujat suorittivat 20 esittelykokeita.

Välitön ja viivästynyt virhetila

Välittömän virheen ja viivästyneen virheen tila koostui 200 kokeesta ja kahdesta tauosta. Molemmat ehdot olivat kaikilta osin identtisiä viivästyneen valinnan ehdon kanssa, paitsi ärsykkeen esittely. Välittömän virheen tilassa kahden Gabor-laastarin sijasta renkaassa näytettiin yksi Gabor-laastari, joka ilmestyi satunnaisesti joko + 2 °-tai-2 ° -asentoon, pystysuunnassa siirtyneenä näytön keskeltä. Tässä kuulo-jälki-merkki vastasi aina Gabor-laastarin asentoa (esimerkiksi korkean sävyn soitettiin, kun Gabor-laastari ilmestyi + 2 °: n asentoon). Siten välittömän virheen tilassa olevat osallistujat, toisin kuin viivästetty valinta, voivat arvioida sakkadin tarkkuuden välittömästi silmän liikkeen siirtymisen jälkeen.

Samoin viivästetyssä virhetilassa näytettiin vain yksi Gabor-laastari. Sitä ei kuitenkaan näytetty suoraan saccade-siirtymän jälkeen, vaan sen sijaan viiveen 1 jälkeen yhdessä kuuloäänen kanssa. Tässä tilassa rengas ei kadonnut saccade-offsetin jälkeen, vaan pysyi näytöllä koko viiveen 1. Rengas ja Gabor-laastari katosivat kuulokojeen toiston jälkeen. Samanlainen kuin välitön virhe -tila, kuulon jälki-signaali viivästetyssä virhetilassa vastasi Gabor-laastarin asemaa.

Vain saccade-kokeilu

Vain saccade-kokeeseen sisältyi myös kolme kokeellista ja yksi koulutustila. Kaikki olosuhteet olivat identtiset muistitehokokeen kanssa kokeilunumeron, menettelyn ja ärsykkeiden suhteen. Kuitenkin vain saccade-kokeessa osallistujien ei tarvinnut ratkaista muistitehtävää. Jotta voisimme sulkea pois sen mahdollisuuden, että kuuloinen retroviiva voisi yksinään johtaa kokeiden välisiin amplitudimuutoksiin, esittelimme retrovihjeitä samalla logiikalla kuin muistitehtäväkokeessa. Jotta testit vastaisivat mahdollisimman paljon ajoitusta ja palautetta, jokainen vain saccade-kokeen osallistuja testattiin viitteen näytön kestolla (vastaavan osallistujan keskimääräisen vasteajan perusteella) ja testin vastauspalautteella. vastaava osallistuja muisti-tehtäväkokeessa. Osuvat osallistujat valittiin satunnaisesti.

Silmien liike ja tietojen analysointi

Saccade -aloitukset ja -poikkeamat havaittiin EyeLink -algoritmilla. Harkitsimme vain kokeita, joiden ensisijainen sakkadin latenssi oli 80–400 ms, vaakasuuntainen amplitudi 7–13 ° ja jos katse ei poikennut enemmän kuin 2 ° keskikiinnitysrististä aikaikkunassa - 20–80 ms suhteessa silmän liikkeen kohteen alkaminen. Lisäksi poissuljimme kokeilut vilkkuvana ensisijaisen saccaden aikana ja tutkimukset ilman havainnollista arviointia (vain muistitehokokeilu). Näitä ehtoja sovellettaessa keskimäärin 90,00% (viivästetyn valinnan ehto), 89,79% (viivästetty virhe) ja 91,04% (välitön virhe) päteviä (eli ei suljettuja pois) kokeita muistitehtäväkokeessa ja 86,54% ( viivästetty valinta), 89,29% (viivästetty virhe) ja 88,29% (välitön virhe) päteviä kokeita vain saccade-kokeessa. Kaikissa kuvatuissa analyyseissä otettiin huomioon kelvolliset kokeet, ainoana poikkeuksena oli kokeiden väliset amplitudimuutokset. Tässä jätimme lisäksi pois kaikki tapaukset, joissa ei ollut kelvollisia silmäliikkeen tietoja kahdessa seuraavassa kokeessa n ja n + 1. Tämän lisäkriteerin soveltaminen jätti keskimäärin 81,20% (viivästetty valinta), 81,16% (viivästetty virhe) ja 83,08% ( välitön virhe) päteviä kokeilukokeita muistitehtäväkokeessa ja 77,14% (viivästetty valinta), 80,78% (viivästetty virhe) ja 79,98% (välitön virhe) päteviä kokeita vain saccade-kokeessa. Oikeita ja vääriä havaintoja koskevia kokeita analysoitiin yhdessä.

Katseen harha

Katsellaksemme katseen harhaa, tarkastimme jokaisen osallistujan silmien liikejäljen pystysuoran komponentin aikaikkunassa, joka oli primaarisen sakkadin alkamisen välillä kokeessa n ja 700 ms: n kuluttua vertailuajankohdasta kokeessa n + 1. Katsejäljet ​​cue-down-kokeissa koodattiin uudelleen ja analysoitiin yhdessä cue-up-kokeiden jälkien kanssa. Siksi positiivinen katseen esijännitys viittaa aina katseen esijännitykseen kohti kiihdytettyä ärsykettä, kun taas negatiivinen katseen esijännitys osoittaa katseen esijännityksen poispäin lasketusta ärsykkeestä.

Tilastollinen analyysi

Käytimme lineaarisia sekamalleja tilastollisiin päätelmiin. Sekamallit laskettiin käyttämällä nmle -pakettia 69. Kokeilun ja tilan kiinteät vaikutukset koodattiin kategorisesti. Satunnaistehosteet rakennettiin satunnaisiksi sieppauksiksi jokaiselle osallistujalle, lukuun ottamatta muiden sakkadien aiheuttaman häiriön analysointia, jossa ne rakennettiin satunnaisiksi sieppauksiksi ja rinteiksi tilan ja välin mukaan.


Työmuistin ja kognitiivisen hallinnan teoriat terveen ihmisen aivoissa

Tärkein ehdotus tai ‘punainen viiva ’ tässä artikkelissa on, että WM -kapasiteettia ei ehkä rajoiteta, kuten “ on perinteisesti esittänyt Miller (1956)maaginen numero seitsemän, plus tai miinus kaksi” muistettavat kohteet. Pikemminkin sitä WM -kapasiteettia voidaan lopulta laajentaa, syventää tai kehittää joustavammin impulsiivisuuden kognitiivisen hallinnan parantamiseksi käyttämällä toistuvia WM -strategioita. Aiemmin on osoitettu, että impulsiivisuuden ja#x2013 hallintaa pitämällä tulevaisuuden tavoitteet mielessä, kun teemme päätöksiä sisäisten ja/tai ulkoisten, usein palkitsevien/herättävien häiriötekijöiden edessä, ja#x2013 Yantis (2000) edistää prosessit, jotka liittyvät johtotehtäviin, kuten WM (Bechara, 2005). Ehdotamme toistuvaa ja yhä monimutkaisempaa tai vaikeampaa WM: n sitoutumista. heikentynyt ohjaus). Tämä ajattelu on kognitiivisen ohjauksen kaksoisprosessimallin mukaista, jossa kylmiä, hitaampia, heijastavia, ylhäältä alas, tietoisia, selkeitä toimeenpanotoimintoja käytetään maltillisuuden ylläpitämiseen kuumalla, nopeammalla, heijastavalla, alhaalta ylöspäin, tajuttomalla, epäsuoralla kiihottumisella vastaukset (Bechara, 2005 Kahneman, 2011 Sofuoglu et ai., 2016). On ollut tiedossa vuosikymmeniä, että prefrontal cortex -aktivoinnin kynnys tarvitaan alhaalta ylöspäin suuntautuvien prosessien tehokkaaseen modulointiin ja liittyy WM: ään (esim. Goldman-Rakic, 1995, 1998). Tällaisten alhaalta ylöspäin suuntautuvien prosessien ylhäältä alaspäin suuntautuvaa kognitiivista hallintaa voitaisiin pitää 𠇏ree won ’t ” tai tietoisena veto-oikeutena (Wegner, 2002) vastauksena automaattiseen valmiuspotentiaali aivoissa (ehkä muistuttaa impulsiivisuutta), joka esiintyy jopa puoli sekuntia ennen tietoista kokemusta (Libet, 1985). Väitämme, että tietoisen veto -oikeuden käyttäminen voi tukea WM -prosesseja, jotka kääntyvät toiminta -taipumuksiin (Eimer ja Schlaghecken, 2003), käyttäytymisen hallintaan ja muistin noutamisen tukahduttamiseen (Anderson et al., 2016). Tässä artikkelissa tarkastellut WM -prosessit voivat kuitenkin olla toimintahäiriöisiä ja johtaa psyykkisiin häiriöihin, kuten AN ja SUD.

Työmuistimalli (Baddeley ja Hitch, 1974)

Yrittäessämme korostaa mekanismeja, jotka voivat käynnistää impulssien hallinnan, mukaan lukien vuorovaikutus alhaalta ylöspäin suuntautumattomien, tajuttomien prosessien ja ylhäältä alaspäin, tietoisten kognitiivisten prosessien välillä terveessä ihmisen aivoissa, siirrymme WM-mallin neurokognitiiviseen kuvaukseen Baddeley ja Hitch (1974) (kuva 2). Tässä mallissa keskusjohto (joka ei sinänsä ole synonyymi tietoisuudelle tai kognitiiviselle ohjaukselle, vaan pikemminkin järjestelmien välinen vuorovaikutus), joka asuu etupuolen aivokuoren verkoissa, johtaa orjajärjestelmät. Nämä orjajärjestelmät ovat mallin mukaan kolmiosaisia, vuorovaikutuksessa olevia osastoja, jotka tunnetaan nimellä fonologinen silmukka (Kieli), visuaalinen raaputuslevy (visuaalinen semantiikka) ja episodinen puskuri (lyhytaikainen ja jaksollinen muisti). Näitä kolmea WM -osajärjestelmää ja niiden neurobiologisia substraatteja tarkastellaan nyt perusteellisemmin.

KUVA 2. (A) Neurobiologinen kuvaus WM -mallista. Punainen neliö edustaa prefrontaalista aivokuorta (oranssina) ja keskushallinnon vasen sininen neliö edustaa fonologisen silmukan taustalla olevaa kieliverkostoa, nimittäin puhetuotantoa (Broca ’s -alue etukuorella) ja puheen ymmärtämistä (Wernicke ’s -alue ajallisessa aivokuori) keskimmäinen sininen neliö edustaa visuaalista verkkoa, joka on visuaalisen luonnoslevyn ja semantiikan taustalla.Se sisältää selkä- (“where ”) ja ventraalisen (“what ”) -reitin, oikea sininen neliö edustaa episodista puskuria ja lyhytaikaista muistia , jota tukee hippokampuksen aktivointi. Etuosan aivokuoren kuva Wikimediasta Gray (1918): Brodmannin alueet 8 = ensisijainen motorinen kuori (silmäkentät), 9 = dorsolateraalinen, 10 = frontopolaarinen, 11 = orbitofrontal, 44/45 = huonompi etuosa (Broca ’s -alue), 46 = dorsolateral, 47 = orbitofrontal. Broca ’s/Wernicke ’s -alueen kuva Wikimediasta. Anatomia ja fysiologia, Connexions -verkkosivusto. http://cnx.org/content/col11496/1.6/ Selkä- ja ventraalinen visuaalinen stream -kuva Wikimediasta Anatomian ja fysiologian hyväksi, Connexions -verkkosivuston Hippocampus -kuva Wikimediasta Grayn hyväksi, 1918. (B) Baddeleyn ja Hitchin alkuperäinen WM -malli (1974), toistettu Wikimedian kautta.

Ensinnäkin fonologiseen silmukkaan, joka voi tukea kognitiivisia mietiskelyjä ja joka kattaa artikulaatiosilmukan ja akustisen myymälän, sisältyy toistuvia, tietoisia henkisiä harjoitusstrategioita, jotka edistävät uskomusten vahvistamista (esim. Mantrat) ja joissa on kaksiverkko, nimittäin Broca &# x2019s -alue etupuolessa (artikulatiivinen silmukka) ja Wernicken ’s -alueen puheen ymmärtäminen ajallisessa aivokuoressa (akustinen varasto). Toiseksi vuorovaikutuksessa fonologisen silmukan kanssa on kaksi visuaalista semanttista verkkoa, nimittäin selkä- ja ventraaliset visuaaliset virrat toimintaan ja havaintoon (Goodale ja Milner, 1992), tai “where ” ja “what ” (Mishkin ja Ungerleider, 1982). Selän “where ” -virta on ensisijaisesti aistillinen ja seuraa polkua ensisijaisen visuaalisen kuoren alueelta V1 (joka voidaan aktivoida tietoisesti käsittelemättömillä ärsykkeillä, katso Brooks et ai., 2012c) parietaaliseen kuoreen, mikä mahdollistaa henkilö visualisoida uskomusjärjestelmien itsensä merkityksellisyyttä ajassa ja avaruudessa. On huomattava, että perinteisesti frontoparietal -verkko aktivoituu WM: n toiminnallisen magneettikuvauksen (fMRI) tutkimusten aikana (Rottschy et ai., 2012). Päinvastoin, ventraalinen ja#x201Cwhat ” -virta seuraa polkua, joka on peräisin V1: stä ajalliseen kuulokuoreen (sisältäen Wernicken alueen), ja yhteydet interoceptiiviseen (aivokuori) ja episodiseen muistiin (hippocampal). ymmärrettävä, konkreettinen visuaalinen muoto mielessä. Kolmanneksi episodinen puskuri voidaan aktivoida myös tajuttomilla ärsykkeillä (Brooks et ai., 2012c) ja se on vuorovaikutuksessa fonologisen silmukan ja visuaalisten semanttisten verkkojen kanssa hippokampuksen ja amygdala-verkon kautta, joka sijaitsee lähellä Wernicken aluetta mediaalisessa ajallisessa kuorissa . Hippokampuksen ja amygdalan verkosto on olennainen osa mesolimbista palkitsemis-/motivaatiopolkua ja vuorovaikutusta prefrontaalisen kuoren kanssa, etenkin rakennettaessa suolaisuutta ja prioriteettikarttoja, jotka vaikuttavat avoimiin ja salaisiin huomiojärjestelmiin (Zelinsky ja Bisley, 2015). Kiusallista on, että eläimiin ja ihmisiin kerääntyvät neurobiologiset todisteet osoittavat suoria prefrontaalisia ja#x2013 hippokampuksen hermopiirejä, jotka tukevat alhaalta ylöspäin suuntautuvien prosessien ylhäältä alas -modulaatiota (Anderson et al., 2016). Lisäksi V1: stä ja dopaminergisestä mesolimbisesta reitistä peräisin olevien silmiinpistävien visuaalisten ärsykkeiden tajuton käsittely voi tapahtua jopa puoli sekuntia ennen tietoisia toimintatapoja (Libet, 1985), mikä voi valaista näiden ala- WM -järjestelmät vastauksena stimulaatioon (kuva 3).

KUVA 3. Libetin puolen sekunnin tutkimus. Aivokuoren ulkoinen ärsyke ja sisäinen kokemus. Kortikaalista stimulaatiota tarvittiin vähintään 500 ms ennen subjektiivista kokemusta.

Baars ’ Global Workspace Theory (Baars ym., 2013)

Maailmanlaajuisen työtilateorian hyödyntäminen (Baars et al., 2013) voi auttaa ymmärtämään, miten WM -mallin keskusjohto voi johtaa näitä orjajärjestelmiä hallitakseen häiritseviä ärsykkeitä tietoisesti kognitiivisesti. Keskushallinto voisi myös liittyä toimeenpanovalvontaverkkoon (ECN), joka toimii antagonistisesti oletustilan verkkoon (DMN) nähden. ECN liittyy yleensä ulkoisesti keskittyviin tavoitteisiin liittyviin kognitioihin, kun taas DMN heijastaa itsetutkiskelua, päiväunia ja yleistä itsensä seurantaa. Lyhyesti sanottuna Global Workspace Theory olettaa, että tietoisen käsityksen vaihtelu vaihtelevasta sisäisestä (liittyy DMN: ään) ja ulkoisesta (liittyy ECN: ään) stimulaatiosta (esim. Epävarmuuden olosuhteissa) syntyy backstage-tiedostamattomasta käsittelystä. Toisin sanoen tietoinen vaihe ottaa vastaan ​​signaaleja tai vastaanottaa niitä ohimenevä näyttelijät (erilaisista aistinvaraisista muodoista, esim. kuulo-, tunto- ja visuaaliset), joita ohjaavat a) ensisijaiset kartat ja kontekstiasetukset itsestä, maailmasta ja muista (esim. Zelinsky ja Bisley, 2015 Trask et al., 2016) jotka voivat ajan myötä tulla tajuttomiksi ja (b) tajuton yleisö (itsesäännökset, automatismit, muistot ja kieli). Viimeaikaiset toiminnalliset liitettävyysanalyysit (esim. Keskittimien havaitseminen ja verkkopohjaiset tilastot) ovat tukeneet globaalia työtilateoriaa, mikä osoittaa, kuinka aivojen toiminnalliset verkostot järjestyvät uudelleen suuremman kognitiivisen kuormituksen mukaan, erityisesti n-takaisin WM -tehtävä (Finc et al., 2017). Erityisesti näyttää siltä, ​​että verkon modulaarisuus pienenee kognitiivisen kuormituksen vuoksi ( n-back WM -tehtävä) kasvaa erityisesti, kauaskantoiset verkkokeskittymät lisääntyvät, mutta paikalliset keskittimet vähenevät yhdessä suuremman maailmanlaajuisen yhteyden kanssa DMN: ään (Finc et al., 2017). Nämä viimeisimmät havainnot ovat merkityksellisiä, kun tarkastellaan WM: n roolia kognitiivisessa hallinnassa, mikä viittaa laajan kulman, tietoisten hermoprosessien laajempaan rekrytointiin kognitiivisen kysynnän kasvaessa.

Bayesin todennäköisyyslaskelma tai �yesin aivot ’

Maailmanlaajuisen työtilateorian, Bayesin todennäköisyysperiaatteen tai Bayesin aivojen edistyminen (Nilsson, 1986 Friston, 2012) noudattaa kolmea pääperiaatetta, jotka koskevat sitä, miten tajuttomien kulissien takana tapahtuva WM -järjestelmän keskusjohto voi ohjata päätöksiä epävarmuus. Ensinnäkin hermoverkkojen aktivointi prefrontaalisessa aivokuorella (esim. Anteriorinen cingulaatti ja mediaalinen prefrontal) ja hippokampuksessa (joka tukee tajuttomia, episodisia ja tärkeitä muistoja) todennäköisesti noudattavat todennäköisyysperiaate. Toisin sanoen ennustusvirheen laskeminen ja johtaminen (generatiivisilla malleilla) nykyisten kokemusten (interoceptive ja exteroceptive) arviointi aiemman kokemuksen perusteella (ȁOlenko nähnyt sen aiemmin? ”). Toiseksi hermosysteemit prefrontaalisessa aivokuorella (esim. Dorsomedial ja orbitofrontal), saariskuoressa ja basaaliganglioissa (esim. Ventral striatum, hippocampus ja amygdala) käsittelevät ärsykkeiden sulavuutta taajuutta tai toisin sanoen tuttuus, yhdistämällä aiemmat kokemukset ärsykkeen nykyisiin uskomuksiin (𠇍id Pidin siitä ennen? ”). Lopuksi, Bayesianismi antaa uskomusjärjestelmiä, ehkä aktivoimalla dorsolateraalisen prefrontaalisen kuoren (DLPFC), visuaaliset ja kielelliset verkostot, ja altistumistaajuuden tietylle tapahtumalle, jotta päivitetään ennusteet ja toimintatrendit epävarmuuden olemassaolosta (ȁKuinka minun pitäisi vastata nyt uudelleen ? ”).

Kun Bayesin aivojen prosessit ja Global Workspace Theory yhdistetään, tapahtuu episteeminen ruokinta tiedoksi (näytteenotto sisäisistä ja ulkoisista ärsykkeistä), kunnes löydetään paras ennuste epävarmasta tulevaisuudesta, joka perustuu aiempiin uskomuksiin ja vähentää samalla virhettä ja vapaata energiaa (Friston et al., 2015). Episteemisen ruokinnan yhdistäminen liialliseen kognitiiviseen hallintaan, kuten nähdään esimerkiksi AN: ssa, voisi heijastaa lisääntynyttä mietiskelyä, paikallista tai globaalia ajattelua ja huomiota yksityiskohtiin (Kothari et al., 2013), jotka tukevat aiempien, jäykkien kognitiivisten mallien päivittämistä, jotka koskevat syömistä, painoa , muoto ja ruoka (Dell ’Osso ym., 2016). Sitä vastoin tutkimuksissa, joissa mitataan ‘ johtopäätöksiin hyppäämistä (JTC) ’ harhaa –, jotka osoittavat vähemmän episteemistä ruokintaa ja alentunutta kognitiivista kuormitusta – AN -potilailla ei ole tällaista harhaa (Wittorf et al., 2012 McKenna et ai., 2014). JTC -ennakkoluulottomat ovat kuitenkin vähentäneet episteemista etsimistä ja keränneet vähemmän tietoja päätöksen tekemiseksi, mikä liittyy WM -alijäämiin ja harhaanjohtavaan ajatteluun (Garety et al., 2013). Sellaisena SUD -potilaat, jotka ovat vaarassa harha- ja psykoottisiin häiriöihin, käyttäytyvät yleensä tavanomaisella, mallittomalla tavalla ja ‘ hyppäävät johtopäätöksiin ’ (Wittorf ym., 2012 Voon ym., 2015). Kun otetaan huomioon toistaiseksi terveet aivot, WM: n ohimenevä vaihe ja tietoinen kognitiivisen hallinnan illuusio, jotka johtavat PFC -piireissä ja ovat vuorovaikutuksessa alemman asteen piirien kanssa, koetaan tietoisesti harkitsevana, generatiivisena johtopäätöksenä (varsinkin jos ennustusvirhe/vapaa energia on suuri ), joka muokkaa ennusteita tulevista tapahtumista/tavoitteista (Schwartenbeck et al., 2015).Tämä havaitaan erityisesti, jos kognitiivinen kuormitus on korkea, mikä pakottaa aivot etsimään episteemisesti johtopäätöksen, joka kiinteyttää tai päivittää ennusteen. Aivomme mittaavat, missä määrin ennustuksemme epävarmoista tapahtumista ovat virheellisiä, ottamalla lisää mittauksia, jotka viivästyneet interneuronit pitävät mielessä (katso alla), jotta voimme päivittää aikaisemmat uskomuksemme. Tämä dynaaminen päivitys koetaan tietoisesti ja vahvistetaan episodisessa muistissa (joka lopulta tulee tajuton) sisäisten (ali) optimaalisten kognitiivisten malliemme rakentamiseksi.

Työmuistin hermoprosessit terveen ihmisen aivoissa

Usein WM -tutkimukset raportoivat merkityksettömyydestä käyttäytymissuorituskyvyssä terveiden kontrolliryhmien ja mielenterveyshäiriöpopulaatioiden välillä, mutta kun aivojen kuvantamistoimenpiteet sisällytetään tutkimukseen, usein havaitaan merkittäviä hermostollisia eroja (Clark et ai., 2017), ja tarkastelemista varten katso alla. Tämä saattaa viitata siihen, että aivojen dynaaminen luonne ja neuroplastisuusmekanismit tukevat sellaisten kompensoivien prosessien kehittämistä, jotka mukautuvat yksilön ainutlaatuisiin kokemuksiin ja jotka voivat puolestaan ​​kehittyä juurtuneeksi, tavanomaiseksi mielenterveyshäiriöksi, jos niitä ei toistuvasti haasteta. Käsiteltyjen ärsykkeiden toistuva tallennus, koodaus ja haku (ȁOlenko nähnyt sen aiemmin, pidinkö siitä aiemmin, miten minun pitäisi reagoida uudelleen nyt? ja sattumanvaraisia ​​tapahtumia (Basu ja Siegelbaum, 2015). Tällainen toistaminen on edellä kuvattujen Bayesianismin dynaamisten mekanismien taustalla, ja se voi olla prosessi, jolla WM edistää neuroplastisuutta ja muutoksia kognitiivisen ohjauksen subjektiiviseen kokemukseen. Tätä synnynnäistä hermooppimekanismia voitaisiin hyödyntää mielenterveyshäiriön parantamiseksi (Lewis, 2015). Lähtökohtana basaaliset gangliaprosessit voivat aluksi olla tahattomasti aktivoituneita talamuksen/aivorungon, V1: n ja ulokkeiden välityksellä amygdala- ja stritaalijärjestelmiin, jotka rekisteröivät ärsykkeen suolaisuuden (ȁOlenko nähnyt sen aiemmin? ” ), erityisesti Pavlovian ilmastoinnin osalta, johon liittyy neokortex (Chau ja Galvez, 2012 LeDoux, 2014). Tällaiset tiedostamattomat suolaprosessit tapahtuvat kulissien takana, kuten valmiuspotentiaalit – vähintään puoli sekuntia ennen niiden hajoamista (ks. keskustelut metaneuronaalisista kokoonpanoista, jotka rekisteröivät hermosolujen hajoamisen ja yhteyden tietoisuuteen: Greenfield, 2017) ja jotka ovat tietoisten järjestelmien rekisteröimiä korkeamman asteen verkoissa (Libet et ai., 1979) (kuva 3). Tämän perusteella seuraavat �ling ” tapahtuvat (𠇍id pidin siitä ennen? ”) hermoraaka -aineiden tietoisen kognitiivisen käsittelyn avulla (LeDoux, 2014).

Backstage-prosessien ja tietoisten lavaprosessien välinen rajapinta, toisin sanoen kognitiivinen ja #tehokas vuorovaikutus, alkaa todennäköisesti basaalisten ganglionien (esim. Amygdala, hippocampus ja striatum), etuosan aivokuoren (ACC) ja suoran yhteyden kautta DLPFC: hen ennakointivirheiden havaitsemiseen, vahvistamisen oppimiseen ja Bayesin päivitykseen reagoimisesta (Garrison et al., 2013). ACC, joka on mukana ennustusvirheiden havaitsemisverkossa (Shen et al., 2015), edistää suurempaa mesolimbista reittiä, johon amygdala-hippocampal-insula-osajärjestelmän suolaverkosto kuuluu ja joka voidaan aktivoida muilla kuin tietoisia ärsykkeitä (Brooks et ai., 2012c Meneguzzo et al., 2014). Lisäksi on kiehtovaa ajatella, että tajuttomat episodiset muistit orjajärjestelmien kautta (esim. Amygdala-hippocampal) voivat laukaista ärsykkeistä, joita on esiintynyt usein ja jotka ovat siksi yksilöille tärkeitä ja spesifisiä, mikä on mukautumisen laadullisen luonteen taustalla käyttäytymistä (Desmedt et ai., 2015).

Tajuttoman häiriövaikutukset kulissien takana WM: n keskeisiä prosesseja terveillä aikuisilla osallistujilla on tutkittu manipuloimalla erityyppisten alitajuisten kuvien esittämistä (ruokahaluinen, vastenmielinen ja neutraali) samalla kun vaihdetaan kognitiivisen kuormituksen tasoa (Uher et al., 2014). Tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia, miten kognitio ja tunteet vuorovaikutuksessa vaikuttavat vaikuttavaan kiihottumiseen ja kognitiiviseen sitoutumiseen, koska eri ryhmät ehdottavat, että tunteet ja kognitio kilpailevat rajallisista resursseista aivoissa (Desimone ja Duncan, 1995 Lavie, 2000 Pashler et ai., 2001 Pessoa, 2009), erityisesti prefrontal-parietal cortex (Jaeggi et ai., 2003 Rottschy et ai., 2012). Tätä taustaa vasten näytimme tässä tutkimuksessa salatun mosaiikkikuvan näytöllä, joka toimi taaksepäin naamio, jota käytetään yleisesti alitajuisissa tutkimuksissa (kuva 4). Taaksepäin naamio esiteltiin välittömästi sen jälkeen, kun 20 ms esitys oli vastenmielinen (esim. Veriset ruumiinosat), ruokahaluinen (esim. Korkea kalori ruoka) tai neutraali (esim. Ruokailuvälineet) kuva kansainvälisestä affektiivisesta kuvajärjestelmästä (IAPS) (Lang et al., 1996), jotka riippumattomat vapaaehtoiset olivat aiemmin arvioineet miellyttävyyden, vastenmielisyyden, selkeyden, visuaalisen monimutkaisuuden ja tunnistettavan perusteella. Esitellessämme näitä alitajuisia ärsykkeitä ryhmälle terveitä aikuisia miehiä ja naisia ​​(keski-ikä: 25 vuotta), otimme osallistujat mukaan helpompaan yhden selän ja vaikeampaan kahden takaosan versioon. N-takaisin WM -tehtävä (Kirchner, 1958). Hypoteesiemme yhteydessä havaitsimme, että kun WM -kuormitus oli alhainen, kilpailuhäiriöt kognitiivisten (esim. Tehtävän suorittaminen) ja affektiivisten prosessien (esim. Hermoston vasteet alitajuisia ärsyttäviä ärsykkeitä) välillä prefrontaalisen kuoren huomiojärjestelmissä olivat korkeat (esim. lisääntyneitä virheitä). Kuitenkin WM -tehtävän kognitiivisen kuormituksen lisääminen näytti heikentävän alitajuisten kiihottavien ärsykkeiden (sekä positiivisen että negatiivisen valenssin) häiritseviä vaikutuksia.

KUVA 4. (A) Kaavio taaksepäin peitetystä tekniikasta. Merkittävä kuva (esim. Ruoka) esitetään 23 ms ennen mosaiikkinäyttöä. Mosaiikki toimii taaksepäin naamiona keskeyttääkseen merkittävän ärsykkeen käsittelyn, mikä tekee siitä alitajuisen. Mosaiikkikuvassa on punainen kirjain, joka muuttuu peräkkäisten jaksojen aikana ja edustaa joko kohde- tai muuta kuvaa kuvan aikana N-takaisin tehtävä. Yhden takakannen kohdekirje on sama kuin aiemmin esitetty kirje, kun taas kahden takaosan kohdekirje on sama kuin kaksi kirjainta aiemmin esitetty kirje. Kuva: tohtori Samantha Brooks ’ Ph.D. thesis (Julkaistu Lontoon yliopiston kautta, King ’s College, Lontoo, kesäkuu 2010). (B) Käyttämällä Baddeleyn ja Hitchin (1974) klassisen WM -mallin kaavamaista kaaviota, joka on toistettu Wikimedian kautta, hypoteesiksi tapahtumasarjasta, joka liittyy kilpailuhäiriöihin alitajuisen alustuksen aikana, kun kognitiivinen kuormitus on alhainen, ja vähentää kilpailuhäiriöitä, kun kognitiivinen kuormitus on alhainen kuormitus on suuri terveillä koehenkilöillä (ks.Uher et ai., 2014). (1) Alitajuisen esityksen aikana herättäviä ärsykkeitä (esim. Ruoka ja vastenmielinen kuva), joita on esiintynyt usein aikaisemmin (esim. Ruoka) tai jotka evoluutiolla olemme valmiita löytämään tärkeitä (esim. Vastenmielinen kuva verisistä ruumiista), hippokampus aktivoituu visuaalisen ärsykkeen jälkeen V1: n ja talamuksen välityksellä lisäämällä dopamiinin vapautumista mesolimbiseen reittiin. Suora yhteys hippokampuksen prefrontaaliseen aivokuoreen varmistaa, että kognitiiviset järjestelmät valmistellaan huolehtimaan tästä ärsykkeestä jatkokäsittelyä varten.

Tietomme täydensivät muiden havaintoja, jotka osoittavat, että kognitiivisen kuormituksen lisääminen voi vähentää tietoisesti prosessoitujen emotionaalisten häiriötekijöiden aiheuttamia häiriöitä (Van Dillen ja Koole, 2009 Van Dillen ja Derks, 2012). Tuloksemme olivat erityisen mielenkiintoisia, kun otetaan huomioon, että kokeen jälkeinen pakotettu valintatesti vahvisti, että kaikki osallistujat eivät olleet tietoisia alitajuisista häiritsevistä kuvista tutkimuksen aikana. Tästä ehdotimme, että affektiiviset häiriöt eivät liity suoraan nykyisen kognitiivisen toiminnan tietoiseen arviointiin (esim. metakognitio) ja että prefrontal-kuoren sisällä näyttää olevan ylhäältä alas-säätelymekanismi, joka ei ole riippuvainen tietoisesta metakognitiosta. Siten voi olla, että hippokampuksen mekanismit vasteena alitajuisille ärsykkeille aktivoidaan ensin dopaminergisen mesolimbisen reitin kautta alueen V1 kautta siten, että WM-prosessit (visuaalinen semantiikka ja kieli) ovat häiriintyneitä, jos kognitiivinen kuormitus on alhainen (1-back). Kuitenkin, kun kognitiivinen kuormitus on suuri (2-taaksepäin), keskushallinto saattaa painottaa visuaalisia semanttisia ja kielijärjestelmiä edullisten tavoitteiden hyväksi (esim. Tehtävän suorittaminen) siten, että hippokampuksen ja merkittävän ympäristön aktivointi ei vaikuta WM-prosesseihin. Kaavamainen kuva on kuvassa 4.

Yllä olevien havaintojemme mukaisesti (Uher et ai., 2014) WM-mallin keskeinen toimeenpano-osa, erityisesti DLPFC-ACC-insula-kytkentä (Fang et ai., 2016), voi säätää hippokampuksen tajuttomia stimulaatioita vähentää häiriötekijöitä, kun kognitiivinen sitoutuminen on korkea (esim. liiallinen episteeminen etsiminen). Erityisesti DLPFC: n rostraali (joka rajoittuu arvioivaan OFC: hen) vs. caudaalinen (rajoittuu ACC: n havaitsemiseen) voi liittyä alhaisen ja korkean kognitiivisen kuormituksen mukaan (Rottschy et ai., 2012), ja se voi olla vankka malli kognitiivinen ohjaus, joka on otettava huomioon liiallisessa kognitiivisessa kontrollissa AN: ssa. Samoin tämä voi tukea käsitystä WM -koulutuksesta, jolla vahvistetaan henkilön kykyä herättää WM korkeammalla kuormituksella/kapasiteetilla häiriötekijöiden estämiseksi. Kuitenkin vuorovaikutusta alemman tietämättömyyden orjajärjestelmien ja korkeamman tason ECN: ien välillä välittävät myös geneettiset ja epigeneettiset tekijät, jotka ovat kognitiivisen ohjauksen ja WM-kapasiteetin piirteiden ja eri kynnysarvojen taustalla.

Työmuistiprosessin taustalla olevat geneettiset mekanismit

Mitä tulee geneettisiin vaikutuksiin WM -prosesseihin, erityisesti neuroplastisuuteen liittyen, on hyödyllistä harkita ilmentymistä joissakin tärkeimmistä solun signalointireiteistä, mukaan lukien dopaminergiset (D1 � -reseptorit, DAT ja COMT), glutamatergiset (BDNF ja NMDA) ja GABAergic (inhibitoiva interneuron) -järjestelmät (Karlsgodt et ai., 2011).

Dopaminerginen

Dopamiinin ja WM: n välinen yhteys, erityisesti DLPFC ja siihen liittyvä neurokytkentä, sekä kyky luoda ja pitää mielessä visuaalisia esityksiä ilman ulkoista stimulaatiota on jo pitkään vakiintunut (esim. Goldman-Rakic, 1998). D1 -reseptorien ilmentymistä havaitaan pääasiassa prefrontaalisessa aivokuorissa ja D2/D3 -reseptoreita striatumissa (Charuchinda et ai., 1987 Lidow et ai., 1991). D1-reseptorien ilmentymisen ja WM-suorituskyvyn välinen yhteys seuraa käänteistä U-muotoa, jolloin alhaiset D1-reseptoripitoisuudet prefrontaalisessa kuorissa liittyvät ikääntymiseen, neurodegeneratiivisiin sairauksiin (esim. kun taas korkeat D1-reseptoripitoisuudet liittyvät impulsiivisuuteen, stressiin, psykoosiin ja heikentyneeseen WM-toimintaan (Abi-Dargham, 2003 Vijayraghavan et ai., 2016). Sitä vastoin D2/D3 -reseptoreita esiintyy pääasiassa basaalisissa ganglioneissa, ja ne on liitetty episodiseen muistiin ja myös lääkkeiden himoon (Morales et ai., 2015 Nyberg et al., 2016), ja havaitaan D2 -reseptorien lisääntymistä basaalisissa ganglioneissa nuorten aikuisten WM -koulutuksen jälkeen (S rqvist et ai., 2014). Lisäksi D4-reseptorien aktivoituminen mediaalisessa prefrontaalisessa aivokuoressa liittyy päätöksenteon puolueellisuuteen vastenmielisissä olosuhteissa (Floresco ja Magyar, 2006). Lopuksi alennetut D5-reseptoritasot prefrontaalisessa aivokuoressa liittyvät NMDA-reseptorien alenemiseen hippokampuksessa ja heikentyneeseen pitkäaikaiseen muistiin, mutta eivät erityisesti WM-suorituskykyyn (Moraga-Amaro et ai., 2016), mikä viittaa siihen, että D5-dopamiinireseptorijärjestelmä voi edistää Bayesin päivittämistä ja tiedon siirtämistä episteemisestä ruokinnasta tiedostamattomaan muistiin, jota voidaan pitää tärkeänä osana toistuvan WM -toiminnan silmukkaa.

Yksinukleotidipolymorfismien (SNP) rooli katekoli-O-metyylitransferaasi (COMT) -geeni WM-toiminnossa on hyvin dokumentoitu, ja se voi liittyä edellä mainittuun käänteiseen U-muotoiseen suhteeseen dopamiinitasojen ja WM-toiminnon välillä (Schacht, 2016). COMT on entsyymi (tai kataboliitti), joka hajottaa dopamiinia, mikä tekee siitä inaktiivisen, ja on erityisen tärkeä alueilla, joilla on alhainen presynaptinen dopamiinikuljettaja (DAT), kuten prefrontaalinen kuori (Matsumoto et ai., 2003). Erityisesti COMT val158met SNP (rs4680) antaa vaihtelua COMT: n tehokkuudessa ja dopamiinin sävyssä, erityisesti suhteessa reseptorien D2 -säätelyyn basaaliganglioissa. Yksilöillä, jotka ovat homotsygoottisia valiini -COMT -alleelille, joka hajoaa nopeammin dopamiinia, on huomattavasti pienempi prefrontaalinen kortikaalinen dopamiini, joka liittyy impulsiivisuuteen, kun taas metioniinialleelin homotsygoottiset osoittavat hitaampaa dopamiinin hajoamista, mikä liittyy korkeampaan kortikaaliseen dopamiinitasoon ja skitsofrenia (Schacht, 2016). Siten dopamiinin optimaalinen hajoaminen prefrontaalisessa aivokuoressa sen jälkeen, kun dopamiini on vapautunut optimaalisesti basaalisista ganglioneista, tukee todennäköisesti tehokasta WM -käsittelyä.

Glutamaterginen

Aivoista peräisin olevan neurotrofisen tekijän (BDNF) geneettinen ilmentyminen liittyy glutamatergisiin reitteihin ja sillä on ratkaiseva rooli neuroplastisuudessa välittämällä muutoksia aivokuoren paksuudessa ja synaptisessa tiheydessä, erityisesti kortikolimbisessa reitissä, ja korkeampi seerumin BDNF -taso liittyy parempaan WM: ään ( H åkansson et ai., 2016). Lisäksi BDNF: n synergistiset vuorovaikutukset hermosolujen aktiivisuuden ja synaptisen plastisuuden (ja reseptorin ylössäätelyn) välillä korostavat sitä WM: n soluprosessien olennaisena säätelijänä, erityisesti hippokampuksen pitkän aikavälin tehostamisessa (Lu et al., 2014). Samoin on vahvaa näyttöä siitä, että BDNF on hyvä ehdokas oppimisen ja muistin taustalla olevien hermosysteemien kokemuksesta riippuvaiseen modulaatioon (Korol et ai., 2013) edellä kuvatun Bayes-aivoprosessin mukaisesti. Tämän mukaisesti tutkimuksessa tutkittiin 367 terveitä iäkkäitä ruotsalaisia ​​miehiä ja naisia ​​BDNF -funktionaalisen rs6265 SNP: n, WM: n ja aivojen tilavuuden suhteen, ja havaittiin, että Met -alleeli liittyi parempaan WM -suorituskykyyn ja suurempiin pikkuaivoihin, precuneusiin, vasempaan ylempään eturauhaan ja kahdenvälisen hippokampuksen tilavuuden ja pienemmän aivorungon ja kahdenvälisen takaosan cingulaattitilavuuden (Brooks et ai., 2014a). WM -kyky ja toistuvan harjoittelun tehokkuus hermostoplastisuuden muutosten aikaansaamiseksi, etenkin basaalisissa ganglia -verkoissa, voivat liittyä merkittävästi BDNF: n ilmentymiseen, kuten dopaminergisten mesolimbisten reseptorien ylössäätelyyn ja sen jälkeen alentuneeseen dopamiinitasoon, joka saapuu prefrontaaliseen aivokuoreen basaalista ganglioita. Tämä voi puolestaan ​​heijastua tilavuusmuutoksiin basaaliganglioissa ja parantuneeseen impulsiivisuuteen SUD -potilailla (Brooks et ai., 2016).

The N-metyyli-d-aspartaattireseptori (NMDAR) on glutamaterginen ja ilmaistaan ​​suhteessa dystrobreviiniä sitovaan proteiini-1 -geeniin (dysbindiini tai DTNBP1) DLPFC: n kerroksen III-V kiihdyttävässä pyramidisolupiirissä, jotka ovat ensisijaisen tärkeitä, kun otetaan huomioon geneettiset vaikutukset WM -toimintaan (Karlsgodt et ai., 2011 Arnsten ja Wang, 2016). Erityisesti dysbindiini edistää DLPFC -kerroksissa esiintyvien interneuronien viivästymistä, jotka jatkavat tulipaloaan ajan kuluessa ilman suoraa stimulaatiota. Lisäksi DLPFC: n viivästyssolujen spatiaalista viritystä viljellään lateraalisen estämisen kautta GABA-interneuroneilta (Goldman-Rakic, 1995), joka eroaa muista klassisista piireistä, esimerkiksi niistä, jotka löytyvät niskakappaleesta V1, jotka aktivoivat pääasiassa syötteen eteenpäin. lateraalinen esto (Gabernet et ai., 2005).

Gamma-aminohappovoihappo (GABA)

Antagonistisesti NMDAR: n herättämiseen glutamatergisten reittien kautta tehokkaaseen WM-toimintaan kuuluu lisäksi estävien GABA-interneuronien aktivointi (Goldman-Rakic, 1995). Ehdotetaan, että diskreetti tasapaino herättävän NMDA: n ja estävien GABAergisten neuronien välillä PFC: ssä mahdollistaa WM-jäljen spesifisyyden toistuvien kognitiivisten tehtävien aikana (Garavan et ai., 2000) ja että häiriö värähtelyaktiviteetille gamma-aluealueella voi vaarantaa WM: n suorituskyvyn (Lewis ja Moghaddam, 2006). Näin ollen tätä taustaa vasten geenien ilmentyminen, erityisesti kun kyseessä ovat prefrontaalisen aivokuoren sisältämät kerroksen III-V pyramidisolut, jotka muuttavat nopeasti ja palautuvasti dynaamisen verkkoyhteyden taustalla olevien synaptisten yhteyksien vahvuutta, todennäköisesti edistävät toistuvaa Bayesin dynaamista päivitystä ja parannuksia WM: ään (Arnsten ja Wang , 2016).

Epigeneettiset vaikutukset

WM -toimintoa koskevien geneettisten kytkentätutkimusten rinnalla todisteiden kerääminen korostaa yhteyttä toistuvan ympäristön stimulaation sekä episteemisen ruokinnan (erityisesti altistuessaan merkittäville stressitekijöille ja muistinmuodostuksen aikana) ja epigeneettisten vaikutusten välillä, jotka määritellään perinnöllisiksi muutoksiksi geenitranskriptiossa ja/ ja tai fenotyyppisiä muutoksia, jotka eivät seuraa muutoksia DNA -sekvensseissä (Jablonka, 2012). Yleisimmin tutkitut epigeneettiset vaikutukset ovat kromatiinissa (Gelato ja Fischle, 2008) ja DNA: n metylaatiossa (Smith ja Meissner, 2013) olevien neljän histonin (H2a, H2b, H3 ja H4) modifikaatiot (Smith ja Meissner, 2013) (ks. Kadetti, 2016). WM: n epigeneettiset vaikutukset ovat ratkaisevan tärkeitä sen suhteen, miten mieli voi muuttua vastauksena ainutlaatuiseen ympäristön stimulaatioon (esim. Toistuva WM -käyttö ja/tai koulutus) ja vuorostaan ​​kuinka nämä muutokset vaikuttavat tulevaan vuorovaikutukseen ympäristön kanssa (laaja katsaus muistin neuroepigenetiikkaan, katso Mikaelsson ja Miller, 2011). Esimerkiksi muistin tallentaminen, konsolidointi ja haku edellyttävät synaptisen voimakkuuden pitkäaikaista lisäämistä, jota tukevat transkriptio ja kromatiinin muuntaminen ja jotka ovat neuroplastisuuden taustalla (Mikaelsson ja Miller, 2011). Ensimmäiset eläinkokeet muistinmuodostuksen epigeneettisistä vaikutuksista (makuelämyksen vuoksi) osoittivat kromatiiniin liittyviä muutoksia saariston kuorissa (Swank ja Sweatt, 2001) ja hippokampuksessa (pelon oppimista varten) (Levenson et ai., 2004).

Varhaisen elämän riistämisen (sosiaalinen eristäminen) spesifisten epigeneettisten vaikutusten WM: hen liittyviin aivojen rakenteisiin rotilla on osoitettu lisäävän H3-asetylaatiota BDNF-geenissä ja BDNF-proteiinin ilmentymistä, erityisesti mediaalisessa prefrontaalisessa kuorissa, ja laskeneet BDNF-mRNA-tasot, H3-asetylaatio BDNF -geenin ja BDNF -proteiinin ilmentymisen hippokampuksessa (Li et ai., 2016). Samoin BDNF SNP rs6265 (Val (66) Met), joka luo tai poistaa CpG -dinukleotidin DNA: n metylaatiota varten, liittyy prefrontaalisen kuoren aktivaation modulaatioon, heikentyneeseen WM -tarkkuuteen ja lisääntyneeseen metylaatioon ValVal -potilailla, mutta parantunut WM ja vähentynyt metylaatio ValMet -aineissa (Ursini et ai., 2016).Epigeneettiset vaikutukset DNA-metylaatiossa MB-COMT-promoottorigeenissä, joka liittyy WM-toimintoon, on äskettäin havaittu korreloivan vasemmanpuoleisen DLPFC-aktivaation kanssa WM-tehtävän suorittamisen aikana ihmisillä (Walton et ai., 2014). Lisäksi varhaisen elämän riistämisen on osoitettu vaikuttavan negatiivisesti aivokuoren GABA -toimintaan aikuiselämässä, mukaan lukien heikentynyt GABA -synteesiin tarvittavien entsyymien prefrontaalinen ilmentyminen (Labouesse et ai., 2015), jolla todennäköisesti on haitallinen vaikutus WM: ään. Epigeneettiset vaikutukset liittyvät WM: ään, kuten edellä on tiivistetty, ja niillä on tärkeä rooli psykiatristen häiriöiden kehittämisessä ja ylläpidossa (Karsli-Ceppioglu, 2016 Luoni ja Riva, 2016).

Kun olemme nyt tehneet yhteenvedon WM -teorioista sekä joistakin WM: n taustalla olevista neuropsykologisista, hermostollisista ja geneettisistä prosesseista terveen ihmisen aivoissa, tarkastelemme nyt järjestelmällisesti WM -tutkimuksia AN- ja SUD -psykiatrisissa väestöryhmissä, joiden katsotaan olevan impulssien ohjausspektri (kuva 1) (Brooks et ai., 2012b Brooks, 2016).


Johdanto

Matemaattisen suorituskyvyn kognitiivisten korrelaatioiden arvioimiseksi on tehty lukuisia käyttäytymistutkimuksia, ja ne ovat osoittaneet visuaalisten prosessien tärkeän roolin matemaattisessa prosessoinnissa (esim. Berg, 2008 Krajewski ja Schneider, 2009 Simmons ym., 2012 Van Der Ven et ai., 2013). Neurotieteen tutkimus osoitti myös, että avaruudelliset ja matemaattiset prosessit rekrytoivat joitain yleisiä aivojen alueita, kuten parietaalinen kuori (ks. Hubbard et ai., 2005, katsaus). Suurin osa aiemmista tutkimuksista keskittyi kuitenkin matemaattisen käsittelyn ja visuaalisen työmuistin väliseen suhteeseen (esim. Berg, 2008 Krajewski ja Schneider, 2009 Simmons et ai., 2012 Van Der Ven et ai., 2013 Sella et al., 2016). Vaikka visuaalinen työmuisti on kriittinen paikkatietokomponentti, se ei kata kaikkia spatiaalisen käsittelyn näkökohtia. Itse asiassa visuaalinen käsittely sisältää useita komponentteja, kuten visuaalisen havainnon, visuaalisen huomion, spatiaalisen huomion ja visuospatiaalisen työmuistin.

Visuaalisella havainnoinnilla, joka on spatiaalisen käsittelyn lähtökohta, oli osoitettu olevan läheinen suhde kielenkäsittelyyn sen suhteen suhteessa kielenkäsittelyn ortografiseen käsittelyyn (esim. Damasio ja Damasio, 1983 Eden ym., 1996 Demb et ai., 1998 Cestnick ja Coltheart, 1999 Talcott ym., 2000 Sperling et ai., 2005 Meng et ai., 2011, ks. Vidyasagar ja Pammer, 2010, tarkastelua varten). Koska matemaattinen käsittely perustuu myös symbolisiin järjestelmiin (esim. Numerot, kirjaimet, matemaattiset merkit ja jopa sanat), jotka ovat samanlaisia ​​kuin symbolikielet, matemaattisella käsittelyllä voi myös olla läheinen suhde visuaaliseen havaintoon. Tätä suhdetta oli kuitenkin tutkittu vain vähän.

Visuaalinen havainto ja matemaattiset kyvyt

Kuten edellä mainittiin, visuaalinen havainto voi liittyä paitsi kielikäsittelyyn sen vaikutuksen perusteella ortografiseen käsittelyyn, myös matemaattiseen suorituskykyyn sen vaikutuksen perusteella matemaattisten symbolien käsittelyyn. Kuitenkin vain harvat tutkimukset käyttivät visuaalisia havaintotehtäviä visuaalisen havainnon ja matemaattisen suorituskyvyn välisen suhteen osoittamiseksi (esim. Rosner, 1973 Solan, 1987 Kulp, 1999 Kurdek ja Sinclair, 2001 Sigmundsson et al., 2010).

Esimerkiksi Rosner (1973) mitasi visuaalisen havainnon visuaalisella havaintotestillä (VAT) (Rosner, 1969), jossa lapsia pyydettiin kopioimaan piste matriiseihin piirrettyjä malleja kohde -ärsykkeen mukaan. Tulokset osoittivat, että visuaalinen havainto selitti laskennan suorituskyvyn vaihtelun kuulon havaitsemisen ohjaamisen jälkeen. Kurdekin ja Sinclairin (2001) pitkittäistutkimus osoitti visuaalisen havainnon merkityksen lasten matematiikan kehityksessä. He käyttivät visuaalista syrjintatehtävää (eri muotojen ja geometristen muotojen samankaltaisuuksien ja erojen havaitseminen ja erottaminen) sekä muita tehtäviä lastentarhavalmiustestissä (KRT) ja havaitsivat, että lastentarhan lasten visuaalinen syrjintäkyky pystyi ennustamaan ainutlaatuisesti matemaattisia saavutuksia neljännessä arvosana.

Samanaikaisesti tutkimusten kanssa, jotka koskivat visuaalisen johdonmukaisen liiketunnistuksen roolia kielen suorituskyvyssä, Sigmundsson et ai. 's -tutkimus 2011 lapsista, joilla oli heikko matemaattinen suorituskyky, havaitsi, että lapset olivat vähemmän herkkiä visuaaliselle johdonmukaiselle liikkeelle kuin ikään sopivat kontrollit. Boets et ai. (2011) osoittivat lisäksi, että yhtenäinen liikeherkkyys ennusti yksilöllisiä eroja yksinkertaisissa vähennyksissä. He perustelivat, että vähennyslasku perustuu suurelta osin määrän käsittelyyn, jota palvelevat alueet intraparietaalisen suluksen alueella, visuaalisen selkäreitin alue, joka on johdonmukaisen liiketunnistuksen taustalla (Boets et al., 2011).

Visuaalisen muodon havainnointi voi ottaa huomioon ANS: n ja tarkan laskennan välisen suhteen

Arvioitu lukujärjestelmä (ANS) on yhteinen ihmisille ja ei-ihmiseläimille. Se toimii arvioimalla kohteiden lukumäärä (esim. Pisteiden määrä pistejoukossa) luottamatta yksitellen. ANS: n terävyyden tai tarkkuuden on osoitettu liittyvän läheisesti matemaattiseen suorituskykyyn (esim. Halberda ym., 2008 Libertus ym., 2011 Lyons ja Beilock, 2011). Esimerkiksi lapset, joilla on kehityshäiriö, kärsivät myös ANS -vajaatoiminnasta (esim. Landerl et ai., 2004 Geary et ai., 2009 Piazza et al., 2010). ANS: n herkkyys korreloi normaalisti kehittyvien lasten symbolisen matemaattisen suorituskyvyn kanssa (esim. Halberda ym., 2008, 2012 Mundy ja Gilmore, 2009 Inglis ym., 2011 Libertus ym., 2011, 2013 Mazzocco ym., 2011 Bonny ja Lourenco, 2013). Halberda et ai. (2008) havaitsivat, että 14-vuotiaiden lasten ANS-kyky liittyi läheisesti heidän aikaisempaan symboliseen matemaattiseen suoritukseensa kolmannella luokalla, kun he olivat kontrolloineet useita kognitiivisia prosesseja, mukaan lukien yleinen älykkyys, kielenkäsittely ja työmuisti.

Lisäksi ANS -koulutuksen (kuten likimääräisen aritmeettisen tehtävän) on havaittu edistävän symbolisten laskentataitojen kehittymistä (esim. Park ja Brannon, 2013, 2014 Hyde ym., 2014), kun taas Lindskogin ja Winmanin (2016) kommentti epäilivät Parkin ja Brannonin (2013, 2014) vaikutusta metodologiansa vuoksi.

Jotkut tutkimukset eivät kuitenkaan osoittaneet yhteyttä (esim. Sasanguie ym., 2012, 2013 Vanbinst ym., 2012 Zhou ym., 2015 katso de Smedt ym., 2013). Äskettäin Zhang et ai. (2016) havaitsivat, että ANS -terävyys korreloi vain matemaattisen sujuvuuden kanssa, mutta ei matemaattisen päättelyn kanssa.

Läheinen suhde ANS: n ja symbolisen matemaattisen suorituskyvyn välillä johtui perinteisesti verkkotunnuskohtaisesta käsittelystä ANS: ssä (esim. Barth ym., 2005, 2006, 2008 Nieder ja Dehaene, 2009 Gilmore et al., 2010 Park and Brannon, 2013 Hyde et ai., 2014). Esimerkiksi Park ja Brannon (2013) väittivät, että ihmiset ' ANS sallivat numeeristen suureiden arvioinnin ja karkean laskennan ilman symboleja. Gilmore et ai. (2010) käsittivät ANS: ää eräänlaisena ydin numeerisena kyvynä. ANS on tärkeä symbolisten numeeristen taitojen, kuten laskemisen ja laskemisen, hankkimiseksi, koska sekä ANS että symboliset numeeriset taidot sisältävät määrän käsittelyn (esim. Gilmore et ai., 2007 Inglis et al., 2011). Aiemmat korrelaatiotutkimukset ovat todellakin osoittaneet merkittävän suhteen symbolisen matematiikan ja määrän käsittelyn välillä (esim. De Smedt et ai., 2009 Lefevre et al., 2010 Sasanguie et al., 2013 Zhang et al., 2016).

Zhou ja hänen kollegansa (Zhou ja Cheng, 2015 Zhou et al., 2015) ehdottivat vaihtoehtoista hypoteesia, jotka väittivät, että visuaalisen muodon havaitseminen selittää läheisen suhteen ANS: n ja tarkan laskennan välillä. Zhou et ai. (2015) havaitsi, että kun geometristen hahmojen syrjinnän pisteet ja muut yleiset kognitiiviset käsittelytoimenpiteet (eli Ravenin#progressiiviset matriisit, henkinen kierto, valintareaktio, visuaalinen jäljitys ja numeroalue) ovat saaneet pisteet, läheistä yhteyttä ANS: n ja tarkan laskennan välillä ei ollut (esim. Zhou et al., 2015). Zhou ja Cheng (2015) osoittivat myös, että dyskalkuliaa sairastavien ja tyypillisesti kehittyneiden lasten ANS-ero liittyi eroon geometrisen kuvion syrjinnässä. Nämä tulokset viittasivat mahdollisuuteen, että hahmojen syrjinnän kyky saattaa ottaa huomioon ANS: n ja tarkan laskennan välisen suhteen, koska kaksi aiempaa tutkimusta ovat jättäneet pois tietynlaiset yleiset kognitiiviset tekijät (Zhou ja Cheng, 2015 Zhou et al., 2015). Toisin sanoen visuaalinen muodon havaitseminen on yksi mahdollisista syistä tulkita ANS: n ja symbolisen matemaattisen suorituskyvyn välistä positiivista suhdetta.

Edellä mainituissa kahdessa tutkimuksessa käytetty geometristen hahmojen sovittamistyö tehtiin käsikirjasta tekijäviitteellisten kognitiivisten testien sarjasta (Ekstrom et ai., 1976) ja visuaalisen havainnon testistä (VMI-VP) Beery-Buktenican kehitystestissä Visual-Motor Integration (VMI 4. painos, Beery et ai., 1997). Tätä tehtävää käytettiin mittaamaan geometristen hahmojen erottelukykyä, johon kuuluu kyky hoitaa ja tunnistaa hahmoja erottavat piirteet ja yksityiskohdat. Kuvaa voitaisiin käsitellä muodona tai muodona, joka koostuu abstrakteista viivoista. Kahdessa tutkimuksessa käytettiin geometristen hahmojen sovitustehtävää, koska se voi liittyä visuaaliseen muodon havaintoon, aakkosnumeerisiin symboleihin ja lukuarvoihin.

Joissakin aikaisemmissa tutkimuksissa havaittiin läheisiä suhteita ANS: n ja symbolisen matemaattisen suorituskyvyn välillä jopa visuaalisen havainnon hallinnan jälkeen (Halberda et ai., 2008). Halberda et ai. (2008) hallitsi 4 tyyppistä visuaalista käsittelytehtävää, mukaan lukien visuaalinen työmuisti, visuaalinen segmentointi, kohteen havaitseminen ja visuaalinen motorinen integrointi, ja he löysivät edelleen merkittäviä suhteita ANS: n ja symbolisen matemaattisen suorituskyvyn välillä. Piazza et ai. (2010) havaitsivat, että matematiikan koulutustaso ei liittynyt visuaalisen koon erottelun tarkkuuteen koon vertailutehtävässä. Tibber et ai. (2012) osoitti, että herkkyys kahden Gaborin möykkyjen ryhmien suuntauksille voisi ennustaa matemaattisia kykyjä, mutta herkkyys koolle ja tiheydelle ei voinut. Näissä tutkimuksissa käytetyt visuaaliset havaintotehtävät kuitenkin keskittyivät enimmäkseen kokoon, väriin tai kirkkauteen, jotka eroavat visuaalisen muodon käsittelystä (esim. Milner et ai., 1991 Cavina-Pratesi et al., 2015). Näin ollen nämä tehtävät eivät ehkä täysin mittaa visuaalisen lomakkeen käsittelyä. Ottaen huomioon, että visuaalisen muodon käsittely näyttää olevan kriittinen osa visuaalista havaintoa suhteissa ANS: ään ja symboliseen matematiikan suoritukseen, visuaalisen muodon käsittelyyn keskittyvät tehtävät, kuten geometristen kuvioiden erottelutehtävä (Zhou ja Cheng, 2015 Zhou et al., 2015) saattaa olla tarkoituksenmukaisempaa hyödyntää visuaalisen muodon havaitsemisen, ANS: n ja symbolisen matematiikan suorituskyvyn välisten suhteiden tutkimuksissa.

Nykyinen tutkimus

Vaikka aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet suhteen visuaalisen havainnon ja symbolisen matemaattisen suorituskyvyn välillä, ne harvoin erottivat toisistaan ​​erilaisia ​​matemaattisen suorituskyvyn luokkia. Koska kognitiiviset korrelaatiot erityyppisille matemaattisille suorituksille eroavat suuresti (esim. Fuchs et ai., 2008 Petrill et al., 2011), visuaalisen havainnon rooli voi myös vaihdella eri matemaattisten suoritusten välillä. Näiden kahden ongelman ratkaisemiseksi nykyisessä tutkimuksessa keskityttiin visuaalisen muodon havaitsemisen rooliin, joka mitattiin hahmontunnistustehtävällä, joka sisältää geometrisen kuvion erottelun (Zhou ja Cheng, 2015 Zhou et al., 2015), viidessä tyypillisessä matemaattisen suorituskyvyn luokassa : numeerisuuden vertailu, numeroiden vertailu, tarkka laskenta, likimääräinen laskenta ja opetussuunnitelmaan perustuva matemaattinen saavutus.

Aiempien visuaalisen havainnon, ANS: n ja matemaattisen suorituskyvyn välisiä suhteita koskevien tutkimusten mukaan oletetaan, että visuaalinen havainto liittyy läheisemmin suorituskykyyn alemman tason matematiikan luokissa, jotka luottavat enemmän visuaalisiin ominaisuuksiin. Alemman tason matemaattiset luokat voivat sisältää ANS: n, numeroiden vertailun ja yksinkertaisen laskutoimituksen. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että visuaalisen muodon havaitseminen tai ANS ei liittynyt merkittävästi korkeamman tason matematiikan luokkiin, kuten opetussuunnitelmaan perustuvaan matematiikan saavutukseen, joka perustuu matematiikan käsitteeseen ja matematiikan ongelmanratkaisuun alemman tason kykyjen sijaan (esim. Sasanguie et ai. , 2012, 2013 Vanbinst et ai., 2012 Zhou et ai., 2015 Zhang et ai., 2016). Ennustamme siten, että visuaalisella havainnolla on vähäinen vaikutus korkeamman tason matematiikan luokkiin, mukaan lukien likimääräinen laskenta ja opetussuunnitelmaan perustuva matematiikan saavutus.

Yleisen hypoteesin jälkeen ehdotamme viittä erityistä hypoteesia viidelle matemaattiselle mittaukselle:

Hypoteesi 1: Visuaalisen muodon havainnolla on ainutlaatuinen panos numeerisuuden vertailuun. Määrälaskennan vertailutehtävissä käytetään yleensä pistejärjestelmiä ilmaisemaan määrätietoja. Potilaatutkimukset osoittivat, että visuaalisessa muodossa olevasta agnosiasta kärsivällä potilaalla oli puutetta lukumäärän käsittelyssä (Milner et ai., 1991). Pistetaulukon ilmaisemien numeeristen määrien tietojen poimimiseksi osallistujat voivat muuntaa pistetaulukon jonkinlaiseksi visuaaliseksi muodoksi tai kuvioksi, joka liittyy visuaalisen muodon havaitsemiseen.

Hypoteesi 2: Visuaalisen muodon havaitsemisella on ainutlaatuinen merkitys numeroiden vertailussa. Numeroiden vertailu perustuu visuaaliseen havaintoon arabialaisista numeroista. Potilaan DF: llä, jolla oli visuaalinen agnosia, oli myös vajaus tunnistaa arabialaisia ​​numeroita (Milner ja Goodale, 2006).

Hypoteesi 3: visuaalisen muodon havainnoinnilla on ainutlaatuinen vaikutus tarkkaan laskentaan. Tutkimukset ovat osoittaneet, että visuaalisen muodon havaitseminen voi selittää ANS: n ja tarkan laskennan välisen suhteen (esim. Zhou ja Cheng, 2015 Zhou et al., 2015). Tarkat laskentaongelmat, kuten 15 𠄷 ja 34 × 6, voidaan suorittaa henkisesti ja nopeasti. Symbolinen käsittely on samanlainen kuin geometrinen kuviosyrjintä. Siten geometristen kuvioiden sovittamisella mitatun visuaalisen muodon havainnon odotetaan liittyvän tarkkaan laskutoimitukseen.

Hypoteesi 4: Visuaalisen muodon havaitsemisella on vähäinen tai ei lainkaan ainutlaatuinen vaikutus likimääräiseen laskentaan. Vaikka tarkat ja likimääräiset laskentakysymykset esittelevät samankaltaisia ​​arabialaisia ​​numeroita, osallistujat saattavat keskittyä vain joihinkin näppäinlukuihin (esim. Vasemmistonumerot) ja jättää muutamat numerot huomiotta nopean likimääräisen laskennan jälkeen, kun he ovat tarkastelleet likimääräisen laskennan kysymyksen koko esitystä . Arvioitu laskenta ja opetussuunnitelmaan perustuva matematiikan suoritus voitaisiin tyypillisesti yhdistää matemaattisten ongelmien ratkaisuun (esim. Jordan et ai., 2009 Jitendra et al., 2014). Arvioitu laskenta (esim. 645 × 54, 90.288 ÷ 22.8) voitaisiin luokitella matemaattisten ongelmien ratkaisutyypiksi, koska osallistujat eivät pystyneet suoraan noutamaan vastauksia pitkäaikaisesta muistista eivätkä käyttämään rutiinimenetelmiä vastausten laskemiseen, mutta Sen sijaan heidän on etsittävä ratkaisuja joustavasti soveltamalla strategioita (Caviola et al., 2012 Ganor-Stern, 2015). Matematiikan ongelmanratkaisu sisältää polun etsimisen edellytyksistä ratkaisuihin, ja sen on sisällettävä neljä vaihetta: ongelman ymmärtäminen, suunnitelman laatiminen, suunnitelman toteuttaminen ja taaksepäin katsominen (Polya, 1957). Mikään vaiheista ei näytä sisältävän paljon visuaalista muodon havaitsemista. Siksi, vaikka visuaalinen muodon havaitseminen vaikuttaa edelleen matemaattisten symbolien (esim. Arabialaisten numeroiden ja matemaattisten merkkien) tunnistamiseen, sen merkitys vähenee huomattavasti likimääräisessä laskennassa.

Hypoteesi 5: Visuaalisen muodon havaitsemisella on vähäinen tai ei lainkaan ainutlaatuinen vaikutus opetussuunnitelmaan perustuviin matemaattisiin saavutuksiin. Opetussuunnitelmaan perustuva matematiikan suoritus sisältää tyypillisesti matemaattisten tehtävien ratkaisua, kuten algebrallisten lausekkeiden yksinkertaistamista ja yhtälöiden ja matemaattisten tekstitehtävien ratkaisemista. Tässä tutkimuksessa matemaattisten saavutusten testin sisältö opittiin viimeisen lukukauden aikana, toisin kuin tarkka laskentatesti, jonka sisältö opittiin ala -asteilla (esim. 1 𠄳). Siksi matemaattisen saavutustehtävän pääprosessit voivat olla kuluneen lukukauden aikana hankitun matematiikan tiedon aktivointi, haku ja soveltaminen, mikä ei näytä tukeutuvan voimakkaasti visuaaliseen muodon havaitsemiseen.

Lisäksi hypoteesi 5 tukee äskettäistä havaintoa, jonka mukaan joidenkin yleisten kognitiivisten prosessien (esim. Ei-sanallisen älykkyyden, henkisen kierto, visuaalisen jäljityksen, verbaalisen työmuistin ja valinnan reaktioajan) hallinnan jälkeen visuaalisen muodon havainnolla on itsenäinen myötävaikuttaa tarkkaan laskentaan, mutta ei opetussuunnitelmaan perustuvaan matematiikan suoritukseen peruskoulujen kolmannesta viidenteen luokkaan (Zhou et al., 2015).

Useiden yleisten kognitiivisten prosessien, kuten käsittelynopeuden, huomion, spatiaalisen työmuistin ja älykkyyden, on osoitettu liittyvän matemaattiseen suorituskykyyn (Berg, 2008 Krajewski ja Schneider, 2009). Näiden yleisten kognitiivisten prosessien hallitsemiseksi nämä prosessit mitattiin ja niitä käytettiin yhteismuuttujina tässä tutkimuksessa.


Abstrakti

Aistinvarainen työmuisti koostuu aistien ärsykkeiden lyhytaikaisesta tallentamisesta käyttäytymistä ohjaamaan. On yhä enemmän todisteita siitä, että aistinvaraisia ​​ulottuvuuksia-kuten kohteen liikettä visuaalisessa järjestelmässä tai äänen taajuutta kuulojärjestelmässä-tallentavat erilliset ominaisuusselektiiviset järjestelmät, jotka sisältävät paitsi prefrontaalisen että parietaalisen kuoren, mutta myös aivokuori, joka suorittaa suhteellisen varhaisessa vaiheessa käsittelyä. Näillä piireillä näyttää olevan kaksi toimintoa: tarkka aistien koodaus ja näiden tietojen lyhytaikainen tallennus. Uudet tulokset antavat käsityksen siitä, kuinka toiminta näissä piireissä edustaa muistettuja aistin ärsykkeitä.


Keskustelu

Tässä tutkimuksessa ei havaittu merkittäviä eroja kognitiivisessa suorituskyvyssä IPA -potilaiden välillä, joita hoidettiin VPA: lla tai ZNS: llä monoterapiana, mikä osoittaa, että hoitopäätös voidaan yksilöidä tehokkuuskriteerien tai muun haittavaikutuksen mukaan.

Vaikka VPA on useimpien IGE: n kliinisten käytäntöjen ohjeiden mukainen AED, siihen liittyy teratogeenisiä ja haitallisia esteettisiä vaikutuksia (liikalihavuus, hirsutismi, hiustenlähtö), joilla on erityisen negatiivinen vaikutus nuoriin naisiin [18, 19]. Lisääntynyttä autismin riskiä on raportoitu epilepsiaa sairastavien äitien lapsilla, jotka ovat altistuneet VPA: lle raskauden aikana [20]. Vaatimukset vaihtoehtoiselle VPA: lle [21] ovat tehostuneet sen jälkeen, kun ILAE on hiljattain suositellut, ettei tätä lääkettä saa antaa tytöille tai hedelmällisessä iässä oleville naisille [22]. ZNS voi olla hyvä vaihtoehto vaihtoehdoksi tässä potilasryhmässä, kun otetaan huomioon sen laaja toiminta -alue, mukaan lukien erityyppiset yleistyneet kohtaukset, ja sen suotuisa esteettisten haittavaikutusten profiili [4]. Siitä huolimatta, ehkä joidenkin samankaltaisuuksien vuoksi topiramaatin (TPM) kanssa, ZNS: n on katsottu olevan huonompi kognitiivinen profiili kuin VPA: lla, vaikka tutkimuksia ei ole tehty näiden AED -lääkkeiden vertaamiseksi suoraan. Tämä on osaltaan johtanut rajalliseen antamiseen IGE -potilailla, koska haitallisten kognitiivisten vaikutusten merkittävä vaikutus elämänlaatuun [23].

ZNS: n tehokkuuden ja turvallisuuden tarkastelu fokaalisen epilepsian yhdistelmähoidossa osoitti hyvän pitkän aikavälin kognitiivisen siedettävyysprofiilin [24], kun taas tutkimuksessa potilaista, joita hoidettiin ZNS: llä, TPM: llä tai levetirasetaamilla alkoholin väärinkäytön vuoksi, havaittiin ylivoimaista kognitiivista suorituskykyä ZNS-hoidetut vs. TPM-hoidetut potilaat pääasiassa käsittelynopeuden suhteen [25]. Kuitenkin äskettäisessä prospektiivisessa tutkimuksessa 14 potilaalla, joilla oli erilainen epilepsia, havaittiin, että ZNS-hoito heikensi muistin, huomion (TMT A ja B) ja suullisen sujuvuuden testejä annoksesta riippuvaisella tavalla ja että nämä vaikutukset pysyivät ajan mittaan [ 26]. Näin ollen julkaistu tutkimus ZNS: n kognitiivisista vaikutuksista on niukka ja tulokset kiistanalaisia.

Vaikka VPA on ollut kaupallisesti saatavilla jo vuosia ja sitä käytetään laajalti epilepsian hoidossa, sen mahdollisista haitallisista kognitiivisista vaikutuksista on julkaistu vain vähän tietoja. Meador et ai. [27] verrattiin fenobarbitaalin (PB), fenytoiinin (PHT) ja VPA: n sivuvaikutuksia ja havaittiin vain huonompi kognitiivinen suorituskyky PB -ryhmässä ilman eroja PHT- ja VPA -ryhmien välillä. Sama ryhmä havaitsi, että kognitiiviset haittavaikutukset olivat TPM: llä hieman huonompia kuin VPA: lla [28], ja TPM: n tiedetään liittyvän huonoon neuropsykologiseen profiiliin [29].

Tietojemme mukaan tutkimuksemme on ensimmäinen, joka vertaa suoraan kognitiivista toimintaa IPA-potilaiden välillä, joita hoidetaan VPA: lla tai ZNS: llä tosielämän olosuhteissa, soveltamalla kognitiivisen suorituskyvyn testejä muistikyvyssä (mukaan lukien työmuisti, sanallinen materiaali ja visuaalinen materiaali) muisti), suullinen sujuvuus, toimeenpanotoiminnot, visuaalinen havainto, abstraktiokapasiteetti, visuaalinen käytäntö, huomio ja käsittelynopeus sekä masennusta, ahdistusta ja apatiaa arvioivat testit.

AED: iden iatrogeeninen kognitiivinen haittavaikutusprofiili vastaa perinteisesti huomion ja käsittelynopeuden heikkenemistä, mikä saattaa vaikuttaa muistiin ja sanalliseen sujuvuuteen, kun taas muut aivokuoren toiminnot eivät vaikuta suhteellisesti [30]. Tässä tutkimuksessa ei havaittu merkittäviä eroja VPA: n ja ZNS -monoterapian välillä useimmissa muuttujissa, jotka liittyivät iatrogeeniseen kognitiiviseen toimintahäiriöön, mikä osoittaa, että ZNS ei heikennä kognitiivista suorituskykyä enempää kuin VPA. Tästä syystä ZNS voi olla järkevä vaihtoehto VPA: lle IGE -potilailla. Tätä viestiä vahvistaa havainto, jonka mukaan ZNS osoitti hyvää tehoa ja siedettävyyttä myoklonisten kohtausten hoidossa potilailla, joilla on etenevä myokloninen epilepsia [31].

Visospatiaalisen käytännön osalta molemmat ryhmät osoittivat samanlaista suorituskapasiteettia ROCFT: ssa, mutta ZNS -ryhmä sai sen valmiiksi nopeammin. Nämä tulokset tulkitaan siten, että ne osoittavat ZNS -ryhmän ylivoimaisen suorituskyvyn monimutkaisessa käytännössä, ts. Puhtaasti aivokuoren alueilla.

VPA-ryhmä saavutti parempia tuloksia (verrattuna ZNS-ryhmään) Forward Digit -testissä, joka arvioi jatkuvaa huomiota ja keskittymiskykyä, kun taas ryhmämuutoksia ei havaittu Backward Digit -testissä, joka liittyy läheisemmin työmuistiin, tarkkaavaisuuden hallinta ja johdon huomio. Nämä havainnot voivat viitata hieman huonompaan valikoivaan tarkkaavaisuuteen tai keskittymiseen ZNS-hoidetuilla potilailla, eikä johtoryhmän välillä ole eroja. Kuitenkin muita huomiointitestejä (esim. Trail-Making tai Stroop Tests) ei havaittu merkittäviä eroja ryhmien välillä.

Ainoa merkittävä ero lähtötilanteen kliinisissä ja demografisissa muuttujissa (ks. Taulukko 1) oli sukupuolessa. Naisten suurempi osuus ZNS -ryhmässä (87,5% vs. 12,5%) johtuu ILAE: n suosituksista, joiden mukaan VPA: ta tulisi välttää nuorilla naisilla. Tätä ei kuitenkaan voida pitää tutkimustuloksena, koska sukupuolen ei odoteta vaikuttavan kognitiiviseen suorituskykyyn tutkituissa tehtävissä.

Tämän tutkimuksen tärkeimmät rajoitukset ovat tiukka sisällyttämisperusteemme aiheuttama pieni otoskoko ja kognitiivisen perusarvion puuttuminen, mikä olisi ihanteellinen tavoitteemme saavuttamiseksi. Tämä ei kuitenkaan ole eettisesti mahdollista kliinisessä käytännössä, koska se tarkoittaisi hoidon aloittamisen viivästymistä. Toisaalta on mahdollista, että tutkimuksemme jätti pois potilaat, joilla oli vakavia kognitiivisia sivuvaikutuksia, jotka eivät ole saavuttaneet 6 kuukautta hoitoa. Julkaistun sarjan analyysi ei kuitenkaan osoita merkittävää eroa retentiotasoissa kahden molekyylin välillä [32, 33].

Koska tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa verrataan suoraan kahden monoterapian kognitiivista profiilia tosielämän olosuhteissa, tulosten vahvistamiseksi ja tarkentamiseksi voidaan tarvita muita tutkimuksia.


Eri lajien työmuisti: yhtäläisyyksiä, eroja ja vertailuja

On olemassa lukuisia tutkimuksia, joissa tutkitaan WM: ää eri lajeilla, Lind et ai. (2015), luettele tällaiset tutkimukset. Tämän artikkelin ensisijainen huolenaihe on se, miten yksittäisten tutkimusten tulokset voivat tukea Macphailin nollahypoteesia koskevaa väitettä periaatteessa. Tätä varten on valittu tutkimuksia, jotka täyttävät seuraavat kriteerit. Eläimellä testattua WM: ää pidetään tämän tekstin mukaisesti ‚ktiivisena ” (eli ylläpidetty tieto on manipuloitavissa, vaikka se ei ole fyysisesti saatavilla). Kokeellinen suunnittelu soveltuu sopeutumiseen muille eläinlajeille (ts. Asiayhteyteen liittyvät muuttujat voidaan neutraloida). Vaihtoehtoisia selityksiä suorituskyvylle voidaan jättää pois (esim. Assosiatiivinen muisti, stereotyyppiset vastaukset jne.).

Tehtävän suunnittelun suhteellisen helpon mukauttamisen vuoksi apinoiden WM -kykyjä on helpointa verrata ihmisiin ’. WM: n suorituskyvyn kvantifiointia voidaan arvioida viiveen pituuden, harjoituskokeiden lukumäärän ja kapasiteetin perusteella (Weinstein, 1941) osoitti, että reesusapinat suorittavat onnistuneesti DMTS: n käyttämällä näytettä 5, 10 ja 15 s viivepituuksilla yhden kokoa. Tässä tutkimuksessa samanaikaisesti testattiin myös kahta nuorta, verbaalista lasta samassa tehtävässä. Molemmat lajit oppivat toimimaan lähes samalla tasolla kaikilla viivepituuksilla, mutta ihmiset ottivat paljon vähemmän kokeita oppiakseen menettelyn. Tämä saattaa heijastaa lajien välistä määrällistä eroa. DMTS -tehtävän määrittämän suorituskyvyn kynnyksen saavuttamiseksi tehtyjen kokeiden määrä on hyvä mittari tälle määrälliselle erotukselle (Scarf ja Colombo, 2020) ovat ehdottaneet samaa mittaria vertaamalla apinoiden suorituskykyä kyyhkysiin. Buschman et ai. Tutkivat WM: n kapasiteettia vakaalla viiveellä. (2011), joka osoitti DNMTS -tehtävässä, että makakit toimivat onnistuneesti lyhyillä 800 � ms viiveillä jopa viidellä näytteellä. Suorituskyky heikkeni selvästi viidessä osassa, mikä osoittaa noin neljän kohteen kapasiteetin, joka on hämmästyttävän samanlainen kuin ihmisen WM: n kuuluisa 𠇊gical numero neljä ” (Cowan, 2001 Buschman et al., 2011).

DMTS- ja DNMTS -protokollia käytetään myös rotilla ja hiirillä. Rotan on osoitettu oppivan onnistuneesti erottamaan ja sovittamaan ärsykkeet visuaalisella alueella (Mumby et ai., 1990 Prusky et al., 2004), mutta näissä kokeissa lisätekijät voivat häiritä WM: n mittaamista. Toisin kuin apinoilla, rotilla ja hiirillä on huono näkö, joten visuaaliset ärsykkeet eivät todennäköisesti riitä WM: n testaamiseen vertailukelpoisilla tavoilla. Tehtävien suunnittelun lisäominaisuudet (ärsykkeiden, hajuvihjeiden ja esineiden tunnistusprosessien uutuus) vaativat erityistä huomiota sen varmistamiseksi, että WM mitataan asianmukaisesti ja sitä verrataan muihin lajeihin mitattavaan (Ennaceur, 2010). Onneksi DMTS -tehtävien mukauttaminen visuaalista hajualueeseen ratkaisee nämä ongelmat. Kun eri hajuja käytetään näyte- ja valinta -ärsykkeinä, sekä rotat että hiiret voivat toimia erittäin korkealla asymptoottisella suorituskyvyllä ja osoittaa huonontavaa suorituskykyä viiveen pituuden funktiona (Lu ym., 1993 Liu ym., 2014 Roddick ym. ., 2014).

Lajivalikoima ei rajoitu nisäkkäisiin. Linnut testattiin onnistuneesti WM -paradigmoissa. WM: n fysiologista korrelaatiota on kuvattu kyyhkysissä, jotka suorittavat visuaalisen go-no-go-tehtävän (Diekamp et ai., 2002), jossa kyyhkysien oli säilytettävä opettavainen väri viiveen aikana ja vastattava käyttäytymisvasteeseen. Samaa tehtävää suorittavien apinoiden ja kyyhkysten suoria vertailuja on suoritettu muutoksen havaitsemisparadigmaa käyttäen (Leising et ai., 2013 Wright ja Elmore, 2016). Tulokset osoittavat, että lajien välillä ei ole suurta eroa. Toinen lintulaji lisää näitä havaintoja. Crows ’ WM: ää on tutkittu visuaalisella alueella yhdistettynä abstrakteihin sääntöihin, myös tässä WM: n fysiologinen prosessi on tallennettu (Veit ja Nieder, 2013 Veit ym., 2014 Balakhonov ja Rose, 2017) ovat nimenomaisesti vertailleet WM -kapasiteettia variksista apinoihin, jotka toistavat Buschmanin ym. (2011) ja pystyivät osoittamaan, että variksilla ja apinoilla on sama kapasiteetista riippuvainen suorituskykyfunktio saavuttaen tason suorituskyvyn noin neljässä kohdassa (Buschman ym., 2011 Balakhonov ja Rose, 2017). Kaiken kaikkiaan lintujen ja apinoiden WM -tutkimusten tulokset osoittavat lähes samanlaisia ​​fysiologisia prosesseja ja käyttäytymiskykyä näiden kahden eläinryhmän kesken (Colombo ja huivi, 2012 G ünt ürk ün, 2012 G ünt ürk ün ja Bugnyar, 2016), tulos, joka vastaa kognitiivisten kykyjen käyttäytymiseen liittyviä havaintoja ja osoittaa lähentyvää evoluutiota (Emery ja Clayton, 2004 Jarvis et al., 2005).

𠇏ish ” (parafiletinen eläinryhmä) joukossa harvoja lajeja testattiin niiden WM -kyvyillä. Äskettäin seeprakala (Danio rerio) on testattu DMTS -tehtävässä eri väreillä kolmen ja 4 sekunnin viiveellä (Bloch et al., 2019). Tutkimuksellaan Bloch ja hänen kollegansa perustivat kokeellisen kokoonpanon, jonka avulla kaloja voidaan testata ja voittaa kontekstuaaliset esteet eläinlajeille, joita on tunnetusti vaikea kouluttaa käyttäytymistehtävään. Olennainen rajoite on niukka määrä kokeita, joita kalat voivat suorittaa istunnossa [Bloch et al. (2019), vain kymmenen koetta]. Kalan katsottiin oppineen tehtävän vain, jos se suoritti �% oikealla tasolla istunnossa kolmena peräkkäisenä istuntona tämän pienen kokeiden määrän huomioon ottamiseksi. Tämä tutkimus voittaa hienosti kontekstuaaliset muuttujat, jotka haittaavat kalojen ja muiden eläinten vertailevaa kognitiota, käyttämällä DMTS -tehtävää. Samoin WM -kyvyt voidaan mitata myös selkärankaisten piirin ulkopuolella. Mehiläiset (Apis mellifera) voi oppia vastaamaan visuaalisia ja hajuisia näytteitä viiveen jälkeen ja pystyvät siirtymään onnistuneesti uusiin ärsykkeisiin (Giurfa et ai., 2001 Zhang et al., 2005). Kalojen ja mehiläisten suorituskyvyn on raportoitu olevan heikompi kuin muilla selkärankaisilla, ja viiveen pituus vaikuttaa voimakkaasti suorituskykyyn, mutta periaate pitää paikkansa.

Nisäkkäiden, lintujen, kalojen ja mehiläisten tulokset osoittavat, että WM voidaan mitata vertailukelpoisesti lajeittain. Silloinkin, kun heidän aivojensa organisaatiot ovat hyvin erilaiset, ekologiset kapeat erilaiset ja asiayhteyteen liittyvät erikoisuudet ovat hyvin erilaisia. Lajien välisiä vertailuja on kuitenkin harkittava huolellisesti. WM -kapasiteetti, retentioaika ja koulutuksen pituus (mitattuna kokeissa kriteerin mukaan) ovat arvokkaita indikaattoreita, joiden avulla voimme vertailla suuresti erilaisia ​​lajeja järkevästi. Mutta nämä mittarit eivät ole täysin kontekstitonta. WM: n kapasiteettiin sovelletaan kahta kilpailevaa resurssien allokointimallia, erillistä (Luck ja Vogel, 1997 Awh et ai., 2007) ja jatkuvaa (Alvarez ja Cavanagh, 2004 Bays ja Husain, 2008). Riippuen siitä, mitä mallia testataan tietyssä kokeessa, WM: n kapasiteetti -arvio voi vaihdella käytetyn mittausmenetelmän mukaan (Fukuda et al., 2010 Luck and Vogel, 2013). Samoin määrällistä koulutuksen määrää voidaan verrata vain, jos otetaan huomioon lajikohtaiset ominaisuudet. Esimerkiksi kyyhkynen yksittäinen koe (joka suorittaa useita satoja istuntoa kohden) on suhteellisesti vähemmän merkityksellinen suorituskyvylle kuin yksittäinen koe kalalle (vain kymmenen koetta istuntoa kohden). Huolellinen normalisointi lajien sisällä voi ratkaista tällaiset ongelmat. Viimeinen avoin ongelma on, että WM: ää ei ole (vielä) osoitettu kaikkien lajien fysiologisella tasolla, joten se voidaan päätellä tehtävän suunnittelusta vain, jos sama �tive memory ” -järjestelmä testataan kaikissa tapauksissa. Lopulta WM voi auttaa meitä ratkaisemaan apinoille, muille selkärankaisille, kehitettyjen kuuluisien tutkimusten soveltamisvaikeudet. WM: n ja DMTS -tehtävän avulla voimme mitata aktiivisesti kaikkien korkeamman kognition peruskomponentin erot ja lisätä eläinten kognition periaatteiden analyysiin.