Pengecaman Otak Terhadap Urutan Temporal yang Dipelajari Sebelum Ini Berbanding Novel: Pemprosesan Serentak Berbeza Bahagian 1

Memori untuk jujukan adalah topik utama dalam neurosains, dan dekad kajian telah menyiasat mekanisme saraf yang mendasari pengekodan pelbagai jujukan yang dilanjutkan dari masa ke masa.

Memori berurutan bermakna orang boleh mengingati satu siri maklumat, seperti nombor, huruf, perkataan atau gambar. Ingatan pula merujuk kepada keupayaan untuk menyimpan maklumat di dalam otak dan mengingatinya dengan cepat apabila diperlukan. Terdapat hubungan yang kuat antara keduanya, kerana ingatan berurutan adalah cara penting untuk melatih dan meningkatkan ingatan.

Seseorang yang mempunyai ingatan yang baik biasanya mempunyai keupayaan ingatan berurutan yang baik, mereka boleh mengingati banyak maklumat dengan cepat dan tepat dan boleh memahaminya apabila mereka memerlukannya. Bakat sedemikian menjadikan mereka lebih berguna dalam kehidupan seharian, untuk berjaya menghadapi pelbagai cabaran dalam pekerjaan dan kehidupan.

Pada masa yang sama, kita juga boleh meningkatkan daya ingatan dengan mengamalkan ingatan urutan. Sama ada nombor, huruf, perkataan atau gambar, hanya apabila kita berlatih, menghafal, menyemak dan menyatukan secara berterusan, kita boleh meninggalkan kesan yang mendalam dalam alam bawah sedar dan menguatkan keupayaan ingatan kita.

Perlu dinyatakan bahawa selain meningkatkan ingatan melalui ingatan berurutan, kita juga boleh menguatkan ingatan melalui beberapa kaedah lain. Contohnya, lakukan lebih banyak senaman, kekalkan tidur yang lena, makan makanan seimbang, belajar ilmu baru, dan sebagainya. Ini boleh membantu otak kita berfungsi dengan normal, dengan itu meningkatkan daya ingatan kita.

Kesimpulannya, ingatan berurutan dan ingatan berkait rapat, dan terdapat hubungan pelengkap antara mereka. Melalui amalan dan penambahbaikan yang berterusan, kita dapat meningkatkan daya ingatan kita ke tahap yang besar, supaya kita dapat menangani pelbagai cabaran dengan lebih baik dan menikmati kehidupan yang berwarna-warni. Dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan. Cistanche boleh meningkatkan daya ingatan kita dengan ketara kerana Cistanche ialah bahan perubatan tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan daging cincang berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid karboksilik, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak melalui pelbagai saluran Daging Qingmeng mempunyai antioksidan, anti-radang, dan anti-persaingan. kesan.

Klik tahu cara untuk Meningkatkan Memori

Namun, sedikit yang diketahui tentang mekanisme otak yang mendasari pengiktirafan urutan temporal yang dihafal sebelumnya berbanding novel temporal. Selain itu, pemprosesan otak pembezaan bagi item tunggal dalam urutan temporal pendengaran berbanding dengan keseluruhan urutan superordinat tidak difahami sepenuhnya.

Dalam kajian magnetoencephalography (MEG) ini, item urutan temporal dikaitkan secara bebas dengan pemprosesan otak tempatan dan pantas (2–8 Hz), manakala keseluruhan jujukan dikaitkan dengan global serentak dan lebih perlahan (0.1– 1 Hz) pemprosesan yang melibatkan rangkaian meluas kawasan otak aktif secara berurutan. Terutama, pengiktirafan urutan temporal yang dihafal sebelum ini dikaitkan dengan aktiviti yang lebih kuat dalam pemprosesan otak yang perlahan, manakala urutan novel memerlukan penglibatan yang lebih besar dalam pemprosesan otak yang lebih cepat.

Secara keseluruhannya, hasilnya berkembang pada aliran maklumat yang terkenal dari kawasan otak peringkat rendah ke peringkat tinggi. Mereka mendedahkan penglibatan pembezaan pemprosesan seluruh otak yang perlahan dan lebih cepat untuk mengenali maklumat temporal yang dipelajari sebelumnya berbanding maklumat temporal novel.

Kata kunci:

Urutan sementara; pengecaman ingatan; magnetoensefalografi; dinamik otak; pembinaan semula sumber.

pengenalan

Selama bertahun-tahun, pemahaman ingatan untuk jujukan telah menjadi topik utama dalam neurosains dan sains kognitif (Förstl et al. 2006; Kumar dan Anand 2015), seperti yang disemak dalam kertas utama oleh Dehaene et al. (2015). Di sini, penulis mencadangkan taksonomi mekanisme pemprosesan untuk jujukan temporal, disusun dalam lima kategori kerumitan yang semakin meningkat: (i) peralihan dan pengetahuan pemasaan antara item urutan berikutnya, (ii) potongan item bersebelahan urutan, (iii ) pengetahuan ordinal tentang item mana yang didahulukan, (iv) corak algebra yang menangkap keteraturan kompleks dalam urutan, dan (v) struktur pokok bersarang berdasarkan peraturan simbolik abstrak.

Kategori pertama merujuk kepada pemprosesan peralihan daripada satu item urutan ke seterusnya. Penyelidikan ini telah mengenal pasti beberapa potensi/medan berkaitan peristiwa automatik (ERP/F) kepada bunyi piawai dan menyimpang, seperti N100 yang terkenal dan negatif ketidakpadanan (MMN), menunjukkan bahawa otak dapat mengesan perubahan dengan cepat dalam keteraturan urutan. (Garrido et al. 2009; Lijffijt et al. 2009; Vuust et al. 2012; Bonetti et al. 2017, 2018; Bonetti, Brattico, Carlomagno, et al. 2021a; Bonetti, Bruzzone, Sedghi2,02; , Brattico, Vuust, et al. 2021c).

Chunking merujuk kepada keupayaan untuk mengumpulkan item bersebelahan ke dalam unit tunggal yang lebih besar.

Kajian terdahulu di peringkat sel tunggal telah menunjukkan bahawa chunking berlaku semasa pemerolehan tabiat motor (Fujii dan Graybiel 2003; Smith dan Graybiel 2013; Jin et al. 2014).

Kajian serupa dengan pengimejan resonans magnetik berfungsi (fMRI) mengesahkan keputusan ini, mencadangkan organisasi hierarki dalam chunking apabila jujukan temporal motor dipelajari (Koechlin dan Jubault 2006).

Korelasi saraf penggumpalan pendengaran telah disiasat lebih lanjut oleh kajian tambahan. Sebagai contoh, Kalm et al. (2012) menggunakan fMRI untuk meneroka pengekodan pendengaran senarai huruf berkumpulan dan tidak terkumpul, menonjolkan bahawa pengaktifan besar korteks pendengaran, premotor, dan kawasan otak prefrontal dikaitkan dengan jangka masa memori yang melebihi semasa pengekodan.

Selain itu, menggunakan electroencephalography (EEG), Ding et al. (2018) mendapati bahawa pengekodan saraf bagi peristiwa pendengaran individu (iaitu suku kata) adalah automatik, manakala pembinaan berasaskan pengetahuan bagi ketulan temporal (iaitu perkataan) bergantung pada perhatian.

Di luar pengiraan, pengetahuan ordinal menerangkan kapasiti pembelajaran dan mengingat item mana yang didahulukan, kedua, dan seterusnya, dalam urutan temporal. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa susunan ordinal bagi satu siri item dikodkan oleh otak dalam korteks prefrontal intraparietal dan dorsolateral (Terrace et al. 2003; Berdyyeva dan Olson 2010; Crowe et al. 2014).

Corak algebra merujuk kepada skema abstrak yang disimpan di dalam otak, yang membolehkan penangkapan keteraturan berurutan yang mendasari urutan item. Penyelidikan terdahulu mencadangkan bahawa otak memproses corak algebra jujukan, memahami tahap ketetapan abstrak yang lebih tinggi daripada jujukan asas dengan sisihan deria (Endress et al. 2009; Wang et al. 2015).

Akhirnya, struktur pokok bersarang dijana oleh peraturan simbolik, yang sering tertanam dalam satu sama lain. Kajian terdahulu telah menyerlahkan rangkaian kawasan otak berikut yang terlibat dalam memproses corak linguistik kompleks yang dianjurkan dalam struktur bersarang: sulcus temporal superior kiri (STS), gyrus temporal tengah (MTG), kutub temporal (TP) gyrus frontal inferior (IFG), dan temporoparietal simpang (TPJ) (Mazoyer et al. 1993; Saur et al. 2010; Friederici 2011; Rolheiser et al. 2011; Tyler et al. 2011).

Sumbangan lain yang berkaitan tentang cara otak memproses urutan temporal datang daripada penyelidikan dalam pemprosesan pendengaran dan pertuturan. Ini mencadangkan mekanisme otak serentak yang mendasari pemahaman bunyi dan bahasa manusia. Sebagai contoh, Teng et al. (2017) menunjukkan peranan serentak jalur frekuensi theta dan gamma semasa pemprosesan pendengaran, secara koheren dengan hipotesis "persampelan asimetri dalam masa" (AST) yang dicadangkan oleh Poeppel (2003). Dalam kajian lain yang menyiasat pemprosesan pertuturan, penulis mendedahkan bahawa walaupun aktiviti theta terhad kepada korteks pendengaran, jalur delta berasal dari kawasan pendengaran hiliran, dan dimodulasi oleh ketidakpastian rangsangan (Donhauser dan Baillet 2020).

Secara keseluruhan, kajian yang sangat baik ini memberikan tinjauan terperinci tetapi tidak menyeluruh mengenai mekanisme otak yang mendasari pemprosesan urutan dan corak temporal. Khususnya, sementara semakan menunjukkan bagaimana item dikelompokkan dan disusun dalam peraturan abstrak melalui mekanisme serentak, ia tidak menyiasat secara konklusif kes di mana susunan temporal item tunggal menimbulkan objek (urutan) superordinat baharu yang dicirikan oleh persepsi baru. dan makna, yang boleh dikodkan dan kemudiannya diambil atau dikenali. Melodi muzik adalah contoh yang ideal bagi urutan sedemikian kerana, bergantung kepada gabungan bunyi (item) mereka dari semasa ke semasa, ia dianggap sebagai objek baru yang menyampaikan makna yang tidak boleh dibawa oleh bunyi tunggal sahaja (Cooke 1959).

Terutama, walaupun neurosains muzik telah berkembang pesat sejak beberapa dekad yang lalu, sangat sedikit yang diketahui tentang mekanisme otak berskala pantas yang mendasari pengiktirafan urutan temporal muzik. Sebaliknya, penyelidikan dalam neurosains ingatan muzik telah memberikan kita pengetahuan yang berbeza dan sangat relevan. Sebagai contoh, dalam kajian fMRI, Gaab et al. (2003) meminta peserta membandingkan bunyi yang dicirikan oleh pic yang berbeza.

Penulis mendedahkan aktiviti, terutamanya dalam temporal superior, supramarginal, dan korteks depan inferior kiri apabila peserta menyelesaikan tugas. Baru-baru ini, Kumar et al. (2016) menunjukkan peranan relevan korteks pendengaran primer, hippocampus, dan gyrus hadapan inferior serta ketersambungan mereka untuk melaksanakan tugas WM auditori.

Begitu juga, Sikka et al. (2015) meminta peserta mengenali muzik yang biasa atau tidak dikenali, menunjukkan bahawa prestasi yang berjaya dikaitkan dengan pengaktifan korteks temporal superior kanan, inferior dan superior frontal, orbitofrontal tengah kiri, precentral dua hala, dan korteks supramarginal kiri. Selain fMRI, beberapa kajian tentang ingatan muzik telah dijalankan menggunakan magnetoencephalography (MEG).

Sebagai contoh, Albouy et al. (2013, 2017) menyiasat aktiviti otak semasa pengekalan ingatan, menunjukkan bahawa ayunan theta dalam aliran dorsal otak peserta meramalkan kebolehan mereka untuk melaksanakan tugas WM pendengaran.

Dalam kajian baru-baru ini, Bonetti, Brattico, Carlomagno, et al. (2021a), Bonetti, Bruzzone, Sedghi, et al. (2021b), Bonetti, Brattico, Vuust, et al. (2021c) menunjukkan bahawa pengekodan bunyi 220 ms pertama membentangkan rangkaian besar kawasan otak yang disambungkan seperti gyri temporal Heschl dan superior, operkulum hadapan, gyrus cingulate, insula, ganglia basal, dan hippocampus. Terutama, kawasan otak ini sama-sama pusat dalam rangkaian, walaupun korteks pendengaran dan insula menunjukkan aktiviti yang lebih kuat daripada kawasan lain.

Kesimpulannya, penyelidikan terdahulu telah menyerlahkan mekanisme otak yang mendasari pemprosesan beberapa kategori urutan temporal dan bunyi muzik. Walau bagaimanapun, kajian ini tidak menyiasat pengiktirafan urutan temporal yang dipelajari sebelum ini di mana susunan item tunggal menimbulkan objek baru, superordinat, global yang dicirikan oleh persepsi dan makna novel, yang timbul daripada urutan muzik. Khususnya, mekanisme pembezaan yang dikaitkan dengan pemprosesan item tunggal jujukan (pemprosesan tempatan) dan pengecaman memori untuk jujukan secara keseluruhan, objek baru (pemprosesan global) masih tidak difahami sepenuhnya. Dalam kajian kami, mendapat manfaat daripada data MEG yang dikekang oleh MRI anatomi, kami menangani soalan-soalan ini.

Bahan dan Kaedah

Peserta

Kajian itu terdiri daripada 70 sukarelawan: 36 lelaki dan 34 perempuan (julat umur: 18-42 tahun, umur purata: 25.06 ± 4.11 tahun). Semua peserta sihat dan tidak melaporkan penyalahgunaan alkohol dan dadah sebelum ini atau semasa. Selain itu, mereka tidak berada di bawah apa-apa jenis ubat, mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai sebarang gangguan neurologi atau psikiatri sebelum ini, dan melaporkan mempunyai pendengaran yang normal. Tambahan pula, status ekonomi, pendidikan dan sosial mereka adalah homogen.\

Prosedur percubaan telah dijalankan dengan mematuhi Deklarasi Helsinki—Prinsip Etika untuk Penyelidikan Perubatan dan telah diluluskan oleh Jawatankuasa Etika Wilayah Denmark Tengah (De Videnskabsetiske Komitéer untuk Wilayah Midtjylland) (Ruj 1-10-72-411-17).

Reka bentuk eksperimen dan rangsangan

Untuk mengesan tandatangan otak bagi pengecaman jujukan temporal, kami menggunakan paradigma lama/baru (Kayser et al. 2003) tugas pengecaman pendengaran semasa rakaman magnetoencephalography (MEG). Mula-mula, peserta mendengar empat ulangan versi MIDI bagi bahagian kanan keseluruhan pendahuluan BWV 847 dalam C minor yang dikarang oleh JS Bach (jumlah tempoh kira-kira 10 minit).

Kedua, mereka dipersembahkan dengan 80 petikan muzik ringkas berdurasi 1,250 ms setiap satu dan diminta menyatakan sama ada setiap petikan tergolong dalam mukaddimah oleh Bach (urutan "dihafal" (M), lama) atau ia adalah urutan muzik novel ("novel" jujukan (N), baharu) (Rajah 1A). Empat puluh petikan diambil dari karya Bach dan 40 adalah novel.

Yang penting, kedua-dua kategori rangsangan (M dan N) dicipta untuk dibezakan dalam tugas pengecaman (iaitu ia sentiasa terdiri daripada nada muzik yang berbeza), walaupun ia dipadankan di antara beberapa pembolehubah, untuk mengelakkan kemungkinan mengelirukan. M dan N dipadankan untuk kelantangan, irama, timbre, meter, tempo, tonaliti, entropi (H) dan kandungan maklumat (IC).

Seperti yang dinyatakan di atas, melodi yang dihafal terdiri daripada petikan daripada mukadimah Bach. Dalam kes ini, kami memilih satu petikan bagi setiap bar muzik, yang sepadan dengan lima nada pertama bar. Kemudian, kami mengarang melodi muzik novel dengan menggunakan kontur melodi dan selang antara not melodi yang berbeza daripada urutan muzik yang dihafal yang diambil dari mukadimah Bach. 80 jujukan muzik dilaporkan dalam notasi muzik dalam Rajah S1.

Rajah 1. Reka bentuk eksperimen, pembinaan semula sumber dan kontras item tunggal. A) Selepas mendengar karya penuh muzik yang digubah oleh JS Bach, para peserta disajikan dengan set petikan melodi yang diambil daripada karya dan beberapa siri melodi baharu. Petikan tersebut mewakili urutan temporal yang dibina oleh lima item (nada muzik) yang dilabelkan oleh peserta sebagai "dihafal sebelum ini" (M) atau "novel" (N) menggunakan pad tindak balas. B) Semasa menjalankan tugasan, aktiviti otak peserta telah direkodkan dengan magnetoencephalography.

Di sini kami menunjukkan gambaran grafik data saraf yang telah dipraproses, ditapis laluan jalur dalam jalur frekuensi yang berbeza dan diepoch. Angka ini menggambarkan analisis untuk dua jalur frekuensi (0.1–1 dan 2–8 Hz) kerana kami membuat hipotesis bahawa kedua-dua jalur ini dikaitkan dengan pemprosesan tempatan dan global bagi jujukan temporal. C) Gambaran grafik pembinaan semula sumber, dikira secara bebas untuk 0.1–1 dan 2–8 Hz. Terutama, 0.1–1 Hz mengindeks pengecaman keseluruhan jujukan (pemprosesan global), manakala 2–8 Hz menunjukkan tindak balas saraf kepada setiap item jujukan (pemprosesan tempatan). D). Kontras mendedahkan aktiviti otak yang lebih kuat untuk M berbanding N dalam 0.1–1 Hz (merah), terutamanya untuk item ketiga, keempat dan kelima.

Perbezaan tersebut disetempatkan dalam rangkaian otak besar yang terdiri daripada cingulum, korteks temporal inferior, operculum frontal, insula, dan kawasan hippocampal. Sebaliknya, kontras untuk 2–8 Hz mengembalikan aktiviti keseluruhan yang lebih kuat untuk N berbanding M (biru), terutamanya dalam korteks pendengaran. Nilai yang digambarkan ialah nilai-t yang diperoleh dengan membezakan aktiviti otak M berbanding N.

Mengenai IC dan H, anggaran mereka dilakukan untuk setiap nada yang dihafal (min IC: 5.70 ± 1.73, min H: 4.70 ± 0.33) dan urutan muzik novel (min IC: 5.92 ± 1.81, min H: 4.78 ± 0.35) dengan menggunakan Dinamik Maklumat Muzik (IDyOM) (Pearce 2018). Kaedah ini menggunakan pembelajaran mesin untuk mengira nilai IC untuk not sasaran berdasarkan gabungan nota sebelumnya bagi karya muzik yang terdiri daripada not sasaran dan satu set peraturan yang diperoleh daripada pelbagai besar prototaip karya muzik Barat. Oleh itu, kami memastikan bahawa IC global bagi urutan muzik bagi dua kategori kami (M dan N) adalah sama.

Pada tahap formal, IC sepadan dengan bilangan minimum bit yang diperlukan untuk mengekod ei dan diterangkan oleh persamaan berikut (1):

dengan p(ei|ei−1 (i−n)+1) ialah kebarangkalian peristiwa ei diberikan set sebelumnya ei−1 (i−n)+1 peristiwa.

Entropi menyediakan ukuran ketidakpastian/kepastian peristiwa akan datang memandangkan set sebelumnya ei−1 (i−n)+1 peristiwa dan adalah

Menurut persamaan (2), jika kebarangkalian bagi peristiwa ei adalah 1, kebarangkalian peristiwa lain dalam A ialah 0. Oleh itu, H juga akan sama dengan 0 (senario kepastian maksimum). Sebaliknya, jika peristiwa itu berkemungkinan sama, H akan menjadi maksimum (senario ketidakpastian maksimum). Kesimpulannya, IDyOM memberikan anggaran kebolehramalan setiap nada muzik, dan ia telah ditunjukkan koheren dengan persepsi manusia (Pearce 2018; Sears et al. 2018).

Dalam analisis MEG, kami hanya menggunakan ujian yang diiktiraf dengan betul (min betul M: 78.15 ± 13.56%, min masa tindak balas (RT): 1,871 ± 209 ms; min betul N: 81.43 ± 14.12%, min RT: 1,915 ms ± 135 ).

Kedua-dua prelude dan petikan dicipta dengan menggunakan Finale (MakeMusic, Boulder, CO) dan dipersembahkan dengan perisian Persembahan (Sistem Neurobehavioral, Berkeley, CA). Selepas pemerolehan data MEG, pada hari yang sama atau lain, imej struktur otak peserta diperoleh dengan menggunakan pengimejan resonans magnetik (MRI).

For more information:1950477648nn@gmail.com