Rakaman Magnetoencephalography Mendedahkan Dinamik Spatiotemporal Ingatan Pengiktirafan Untuk Urutan Auditori Kompleks Berbanding Mudah

Pengiktirafan auditori ialah proses kognitif penting yang bergantung pada organisasi unsur tunggal dari semasa ke semasa. Walau bagaimanapun, sedikit yang diketahui tentang dinamik spatiotemporal yang mendasari pengiktirafan sedar urutan pendengaran yang berbeza-beza dalam kerumitan. Untuk mengkaji ini, melemahkan 71 peserta untuk mempelajari dan mengenali urutan muzik tonal yang mudah dan memadankan urutan atonal kompleks manakala aktiviti otak mereka direkodkan menggunakan magnetoencephalography (MEG).

Muzik mempunyai kuasa yang unik dan luar biasa untuk mengembalikan kita ke masa lalu dan mengimbas kembali kenangan indah masa lalu, atau menyelami kita dengan mendalam dalam keindahan masa kini. Lebih penting lagi, muzik juga boleh meningkatkan ingatan kita dan meningkatkan kebolehan pembelajaran dan bekerja kita.

Penyelidikan telah mendapati bahawa urutan muzik berkait rapat dengan ingatan. Kadang-kadang kita dapati kita mudah mengingati lirik lagu kerana lagu itu merangsang pusat bahasa dalam otak kita dan menyatukan ingatan melalui permainan berulang-ulang. Begitu juga, apabila kita mempelajari maklumat baru, kita boleh mengingatinya dengan lebih mudah dengan menggabungkan maklumat dengan melodi dan irama. Ramai pakar perubatan dan pendidik mengesyorkan menggunakan muzik sebagai teknik ingatan untuk meningkatkan pembelajaran.

Di samping itu, muzik boleh meningkatkan keadaan emosi kita dan menjadikan kita lebih santai dan fokus. Apabila kita berasa letih atau gelisah, muzik santai dapat segera meredakan keadaan. Muzik jenis ini sangat berkesan dalam meredakan emosi yang tegang dan juga boleh meningkatkan kemahuan dan kesabaran kita.

Secara keseluruhannya, muzik adalah sebahagian daripada kehidupan kita dan boleh memberi manfaat kepada daya ingatan dan pembelajaran kita. Jadi, sama ada anda bekerja atau belajar, anda juga boleh menggunakan muzik untuk membantu diri anda. Saya percaya ini boleh membantu anda menyelesaikan tugas anda dengan lebih baik dan juga menjadikan hidup anda lebih baik. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan imuniti kita. Cistanche deserticola boleh meningkatkan imuniti dengan ketara kerana Cistanche deserticola 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, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik Tahu Memori Jangka Pendek cara menambah baik

Keputusan mendedahkan perubahan kualitatif dalam aktiviti saraf bergantung kepada kompleksiti rangsangan: pengecaman jujukan tonal melibatkan kawasan hippocampus dan cingulate, manakala pengiktirafan jujukan atonal terutamanya mengaktifkan rangkaian pemprosesan pendengaran. Penemuan kami mendedahkan penglibatan rangkaian otak kortiko-subkortikal untuk pengecaman pendengaran dan menyokong idea bahawa kerumitan rangsangan secara kualitatif mengubah laluan neural ingatan pengecaman.

Pengekodan dan pengecaman bunyi yang kompleks secara struktur ialah cabaran kognitif yang bergantung pada mekanisme saraf yang belum dijelaskan sepenuhnya. Untuk menghafal urutan bunyi kompleks, kita mungkin bergantung pada organisasi temporal komponen rangsangan dan fungsi ingatan.

Pengekodan memori berlaku dalam hippocampus2–4, manakala proses seterusnya yang berkaitan dengan ingatan pengecaman disokong oleh rangkaian berfungsi kawasan yang saling berkaitan dalam lobus temporal medial, termasuk hippocampus, insula, dan korteks temporal inferior2,5,6. Untuk penyatuan ingatan, komunikasi antara kawasan hippocampal dan neokortikal diperlukan7–9. Banyak bukti datang daripada kajian menggunakan rangsangan visual statik, seperti gambar objek, muka atau pemandangan semula jadi10–12. Walau bagaimanapun, maklumat dan makna turut terungkap dari semasa ke semasa apabila otak cuba meramalkan rangsangan akan datang berdasarkan perwakilan ingatan terdahulu. Oleh itu, untuk lebih memahami pengecaman memori dan dinamik otak yang mendasarinya, kaedah baru mesti diguna pakai yang menyerlahkan sifat temporal rangsangan dinamik. Ini boleh dilakukan dengan mengkaji aktiviti saraf yang mendasari pemprosesan jujukan bunyi yang memperoleh makna melalui evolusinya dari semasa ke semasa, seperti muzik13–15.

Beberapa kajian saintifik saraf telah meneroka asas saraf ingatan muzik, seperti yang disemak oleh Campo danBrattico16. Sebagai contoh, menggunakan pengimejan resonans berfungsi (fMRI) dan paradigma mendengar muzik naturalistik, Alluri et al.17menyiasat korelasi saraf pemprosesan muzik dan melaporkan pengaktifan rangkaian otak kognitif, motor dan limbik untuk pemprosesan berterusan ciri timbral, tonal dan irama. . Selepas itu, menggunakan rangsangan yang sama, Burunatet al.18 melaporkan pengambilan kawasan berkaitan memori dan otak motor semasa pengiktirafan motif muzik. Walaupun sumbangan mereka, kajian ini gagal mengenal pasti mekanisme temporal halus pengekodan bunyi dan proses ingatan.

Baru-baru ini, kami menggabungkan resolusi temporal tinggi magnetoencephalography (MEG) dengan resolusi spatial tinggi pengimejan resonans magnetik (MRI) untuk mengkaji pengecaman muzik. Kajian ini menyerlahkan penglibatan temporal rangkaian otak kortiko-subkortikal yang meluas yang terdiri daripada korteks pendengaran primer, temporal unggul girus, operkulum hadapan, girus cingulate, korteks orbitofrontal, dan hippocampus semasa pengecaman urutan pendengaran (muzik)19–21. Secara keseluruhannya, penyiasatan ini telah memberikan gambaran unik tentang mekanisme saraf yang mendasari pengiktirafan jujukan temporal. Apa yang masih perlu ditangani ialah bagaimana mekanisme ini dimodulasi oleh kerumitan rangsangan.

Di sini, kami menggunakan urutan melodi, di mana makna muncul daripada gabungan berurutan nada individu sepanjang masa21, dan mengubah taburan nada untuk mendapatkan urutan muzik baharu yang kompleks. Dalam senario ini, pengekodan dan pengecaman jujukan muzik sebahagian besarnya bergantung pada susunan urutan nada yang membentuknya. Kami mula-mula memilih urutan muzik berdasarkan peraturan tonaliti, iaitu sistem muzik yang dominan dalam muzik popular Barat22. Kedua, dengan mengubah suai selang nada (iaitu, jarak antara pic) sambil mengekalkan semua pembolehubah lain (cth, irama, tempo, timbre) malar, kami menghasilkan urutan muzik atonal yang sepadan. Manipulasi rangsangan adalah berdasarkan kesusasteraan terdahulu, yang melaporkan bahawa urutan muzik tonal dan bukannya atonal secara keseluruhannya lebih mudah untuk diproses23–27 dan lebih dihargai oleh bukan pendengar pakar27–29. Tidak seperti muzik tonal, muzik atonal dicirikan oleh ketiadaan pusat tonal yang jelas dan kestabilan hierarki, yang secara signifikan mengurangkan nilai ramalannya dan menimbulkan peningkatan ralat ramalan23–26,30. Oleh itu, kami menjangkakan bahawa mengubah selang tonal akan mengurangkan kebolehramalan jujukan atonal, yang membawa kepada peningkatan kesukaran untuk mengenalinya.

Untuk meringkaskan, dalam kajian semasa kami menggunakan tugasan MEG dan pengecaman amuzik19-21 sementara peserta mendengar dan mengenali urutan pendengaran (muzik) dengan kerumitan yang berbeza-beza dan bertujuan untuk menerangkan dinamik spatiotemporal halus memori pengecaman pendengaran. Berikutan kajian terdahulu17-21, kami menjangkakan bahawa pengiktirafan jujukan pendengaran akan mengaktifkan rangkaian otak yang meluas yang merangkumi kedua-dua pendengaran (cth, korteks pendengaran primer, gyrus temporal superior, gyrus Heschl, planum temporale, insula) dan kawasan pemprosesan ingatan (cth, hippocampus, cingulate. gyrus).

Kami selanjutnya membuat hipotesis bahawa aktiviti saraf akan diedarkan di sepanjang dua jalur frekuensi utama yang mencerminkan kejadian dua proses kognitif yang berbeza: jalur frekuensi perlahan yang berkaitan dengan pengiktirafan urutan muzik penuh dalam kawasan pemprosesan memori, dan jalur frekuensi yang lebih pantas dikaitkan dengan pemprosesan setiap nada. daripada kawasan perasmian urutan muzik. Lebih penting lagi, kami membuat hipotesis bahawa, berdasarkan kerumitan rangsangan, muzik tonal akan diproses dengan lebih cekap daripada muzik atonal, yang akan dicerminkan dalam tindak balas tingkah laku yang berbeza dan laluan saraf yang berbeza semasa pengecaman jujukan tonal dan atonal.

Keputusan tingkah laku dan saraf kami menunjukkan perbezaan yang jelas antara pengecaman urutan tonal dan atonal. Analisis pembinaan semula sumber menunjukkan kluster pengaktifan yang berbeza urutan fortonal dan atonal. Secara keseluruhannya, aktiviti saraf adalah lebih kuat di kawasan pemprosesan ingatan untuk urutan tonal yang dihafal dan di kawasan pemprosesan pendengaran untuk jujukan menghafal.

Keputusan

Data tingkah laku. Peserta melaksanakan tugas pengecaman pendengaran lama/baru (Rajah 1). Mereka mula-mula mendengar sekeping muzik penuh(pengekodan) dan kemudiannya mengenal pasti urutan muzik mana yang dihafal atau novel. Semasa pengecaman, ketepatan tindak balas dan masa tindak balas peserta telah direkodkan menggunakan kayu bedik. Data tingkah laku ini dianalisis secara statistik untuk mengkaji perbezaan antara empat keadaan eksperimen (urutan tonal yang dihafal, urutan tonal novel, urutan atonal yang dihafal, dan urutan atonal novel).

Analisis varians sehala (ANOVA) menunjukkan bahawa perbezaan dalam ketepatan tindak balas adalah signifikan secara statistik, F(3,280)=6.87, p=0.002. Analisis post-hoc menunjukkan bahawa purata bilangan respons yang betul adalah lebih rendah dengan ketara turutan atonal terhafal (M=30.98, SD=5.46) berbanding atonal fornovel (M=34.51, SD=4.26, p < 0.001), hafalan tonal(M=34.34, SD=5.95, p=0.002) dan urutan tonal novel(M { {24}}.41, SD=6.04, p=0.001). Rajah 2a menunjukkan perbezaan antara keadaan menggunakan plot awan hujan31.

Mengenai purata masa tindak balas, terdapat perbezaan yang ketara secara statistik antara keadaan seperti yang ditentukan oleh ANOVA sehala, F(3, 280)=4.94, p=0.002. Analisis post-hoc mendedahkan bahawa purata masa tindak balas adalah lebih rendah dengan ketara turutan tonal terhafal (M=1735.17, SD=259.91) berbanding atonal yang dihafal (M=1879.44, SD { {14}}.34,p=0.005) dan jujukan atonal novel (M=1873.78, SD =250.48, p=0.007), tetapi tidak dibandingkan dengan jujukan tonal novel(M=1799.52, SD=267.14, p=.450). Rajah 2b memaparkan perbezaan antara keadaan.

Data sumber berangka untuk tindak balas tingkah laku disediakan dalam Data Tambahan 1.

Data sensor MEG. Data MEG (204 gradiometer planar dan 102 magnetometer) dianalisis pada tahap sensor MEG, menggunakan isyarat jalur lebar. Walaupun penekanan kajian terletak dalam mengenal pasti kawasan otak yang terlibat dalam mengenali urutan muzik tonal berbanding atonal, data sensor MEG telah diperiksa untuk menilai sama ada isyarat saraf adalah berbeza dengan ketara untuk dihafal daripada untuk percubaan baru dan dengan itu akan menyokong keputusan kajian terdahulu19,20.

Selepas purata data epoched bagi ujian yang betul untuk setiap keadaan eksperimen dan menggabungkan gradiometer planar, ujian t sampel berpasangan telah dilakukan untuk mengenal pasti keadaan mana (yang dihafal atau novel) menjana isyarat saraf yang lebih kuat untuk setiap sampel dan sensor MEG. MCS berasaskan kluster kemudiannya dikira untuk membetulkan untuk berbilang perbandingan. Ini dilakukan secara bebas untuk kedua-dua data tonal dan atonal (lihat Kaedah untuk butiran).

Pertama, ujian-t sampel berpasangan (=0.01) telah dikira untuk data thetonal dalam selang masa 0–2500 ms (dari permulaan Mengenai data atonal, ujian-t sampel berpasangan (=0.01)dikira dalam selang masa yang sama (0–2500 ms) menggunakan gradiometer planar gabungan. Seterusnya, pelbagai perbandingan telah diperbetulkan untuk menggunakan MCS pada keputusan ujian-t yang ketara ( { {13}}.001, 1000 pilih atur). Prosedur ini mengenal pasti tiga kluster pengaktifan penting utama apabila membezakan petikan novel yang dihafal berbanding novel (Jadual 2, Rajah 3 Tambahan dan Data Tambahan 2). Dalam kes kontras novel berbanding kontras yang dihafal, tiga utama kelompok aktiviti yang ketara didapati (Jadual 2, Rajah Tambahan 4, dan Data Tambahan 2).

Pembinaan semula sumber. Selepas meneliti kekuatan isyarat saraf pada tahap sensor MEG, kami memberi tumpuan kepada tujuan utama kajian, iaitu untuk menyiasat perbezaan saraf yang mendasari pengiktirafan urutan muzik tonal berbanding atonal dalam ruang sumber yang dibina semula MEG. Untuk melaksanakan analisis ini, kami menyetempatkan sumber otak medan berkaitan peristiwa yang direkodkan oleh saluran MEG. Ini dilakukan untuk kedua-dua urutan thetonal dan atonal dan untuk dua jalur frekuensi (lambat[0.1–1 Hz] dan lebih cepat [2–8 Hz]) yang digunakan dalam Bonettiet al.19,20 dan dikaitkan dengan pemprosesan komponen tunggal (lambat) berbanding dengan keseluruhan urutan (cepat). Analisis tambahan dikira untuk membezakan aktiviti otak antara jalur frekuensi perlahan dan laju dan untuk mengkaji corak aktiviti pada jalur frekuensi delta standard (1–4 Hz) dan theta (5–8 Hz).

Jalur frekuensi perlahan (0.1–1 Hz). Sumber saraf dikira menggunakan pendekatan beamformer. Pertama, model hadapan dikira dengan mempertimbangkan setiap sumber otak sebagai dipol aktif dan mengira kekuatannya merentas sensor MEG. Kedua, algoritma abeamforming digunakan sebagai model songsang untuk menganggarkan sumber otak aktiviti saraf berdasarkan rakaman MEG.

Selepas mengira sumber saraf, GLM dikira setiap titik masa dan lokasi dipol. Satu siri ujian-t (=0.05) telah dijalankan pada peringkat pertama dan kumpulan untuk menganggarkan kesan utama keadaan yang dihafal dan baharu serta kontrasnya bagi kedua-dua data tonal dan atonal secara bebas. MCS berasaskan kluster(=0.001, 1000 pilihatur) telah dikira untuk membetulkan berbilang perbandingan dan untuk menentukan aktiviti otak yang mendasari perkembangan jujukan muzik. Analisis ini dijalankan untuk lima selang masa tertentu yang sepadan dengan setiap nada yang terdiri daripada jujukan: nada pertama (0–250 ms), nada kedua (251–500 ms), nada ketiga (501–750 ms), nada keempat (751– 1000 ms), dan nada kelima (1001–1250 ms). Ini dianggarkan untuk kontras yang dihafal versusnovel untuk kedua-dua jujukan tonal dan atonal secara bebas dan untuk jujukan tonal yang dihafal berbanding jujukan atonal yang dihafal.

Kelompok aktiviti yang ketara (p < 0.001) terletak merentasi beberapa voxel otak (k) untuk setiap nada jujukan tonal, seperti yang dilaporkan dalam Data Tambahan 3. Untuk jujukan tonal yang dihafal, aktiviti saraf secara keseluruhannya lebih kuat untuk ketiga(k=69), keempat (k=266), dan nada kelima (k=229).

Perbezaan terbesar disetempatkan di girus cingulate tengah, kawasan motor pelengkap kanan, precuneus, dan girus lingual kiri untuk nada ketiga; amygdala kiri meninggalkan gyrus parahippocampal, gyrus lingual kiri, hippocampus kiri, dan girus cingulate tengah untuk nada keempat, dan girus cingulate anterior dan tengah dan gyrus lingual kiri untuk nada terakhir. Untuk urutan tonal yang baru, aktiviti otak adalah lebih kuat untuk nada pertama (k=54) dan kedua (k=29). Khususnya, perbezaan antara urutan novel dan yang dihafal adalah paling kuat dalam fisur calcarine kiri, girus lingual kiri, hippocampus kiri, precuneus kiri, dan girus temporal atas kiri untuk nada pertama, dan fusiformgyrus kanan, girus lingual kanan dan gyrus oksipital inferior kanan. untuk nada kedua. Perbezaan antara urutan tona yang dihafal dan novel untuk jalur perlahan digambarkan dalam Rajah 3a.

For more information:1950477648nn@gmail.com