Enigma Memori Berfungsi: Mengubah Pandangan Bahagian 2

Mendedahkan Rangkaian Neural Tersembunyi dalam Memori Kerja

Adalah lebih mencabar untuk menyiasat hipotesis yang digabungkan secara dinamik, rangkaian saraf senyap elektrik mendasari ingatan kerja, kerana teknik fisiologi, seperti EEG, fMRI, dan elektrofisiologi, memantau aktiviti neuron. Membina kajian TMSoleh Rose dan lain-lain (2016), Wolff dan lain-lain (2017) mencipta pendekatan unik untuk menguji kehadiran rangkaian neural senyap elektrik yang mengekalkan memori kerja tanpa pengawasan (Rajah 1A).

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, semakin banyak kajian telah menunjukkan bahawa terdapat hubungan rapat antara gandingan dinamik dan ingatan. Gandingan dinamik merujuk kepada penyelarasan dan penyegerakan antara kawasan yang berbeza dalam otak manusia, manakala ingatan ialah keupayaan otak manusia untuk menyimpan, memproses dan mengingat semula maklumat.

Penyelidikan telah mendapati bahawa gandingan dinamik boleh menggalakkan penghantaran maklumat dan integrasi antara neuron dalam otak manusia, meningkatkan kognisi manusia dan fungsi eksekutif. Pada masa yang sama, gandingan dinamik yang baik juga membantu menggalakkan pembelajaran dan kebolehan ingatan orang ramai. Sebagai contoh, apabila seseorang mempelajari pengetahuan baru, penyelarasan dan penyegerakan antara kawasan yang berbeza secara beransur-ansur akan bertambah kukuh, yang akan menggalakkan penyimpanan dan pemprosesan pengetahuan baru dan memudahkan penyatuan dan peningkatan ingatan.

Di luar ini, penyelidikan telah mendapati bahawa jenis memori yang berbeza dikaitkan dengan gandingan dinamik yang berbeza. Sebagai contoh, ingatan jangka pendek berkait rapat dengan tahap gandingan dinamik antara kawasan tertentu dalam otak; ingatan jangka panjang melibatkan julat yang lebih luas di dalam otak dan gandingan dinamik antara mereka. Oleh itu, mengekalkan gandingan dinamik yang baik akan membantu menggalakkan peningkatan jenis kebolehan ingatan orang ramai.

Diambil bersama, terdapat hubungan positif antara gandingan dinamik dan ingatan. Dengan mengukuhkan gandingan dinamik, orang ramai boleh meningkatkan fungsi kognitif dan eksekutif serta menggalakkan pembelajaran dan kebolehan ingatan. Oleh itu, kita harus meneroka secara aktif dan mengekalkan gandingan dinamik yang baik untuk meningkatkan daya ingatan dan kebolehan pembelajaran kita serta meningkatkan kualiti hidup kita. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola adalah bahan perubatan tradisional Cina yang mempunyai 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

Penyiasat memberi alasan bahawa jika rangkaian saraf senyap elektrik telah terbentuk dan dikekalkan untuk tempoh ingatan berfungsi, maka tindak balas rangkaian pada tahap sistem sepatutnya berbeza daripada tindak balas sekiranya rangkaian senyap ini tidak terbentuk.

Daripada menggunakan nadi TMS, para penyelidik menyediakan rangsangan visual yang tidak berkaitan (bulatan berbentuk sasaran) untuk mengaktifkan semula rangkaian saraf yang berkaitan dengan tugas memori kerja visual. Jika keplastikan sinaptik telah mendorong perubahan dinamik dalam ketersambungan dalam tugas memori kerja, maka menyelidik rangkaian ini dengan rangsangan yang berbeza seharusnya menghasilkan tindak balas saraf yang berbeza berbanding jika rangkaian tidak diubah.

Pengarang merujuk kepada ini sebagai "ping" rangkaian saraf untuk menilai tindak balas mereka. Selain itu, rangsangan visual tidak spesifik boleh, secara teori, mengaktifkan semula aktiviti dalam rangkaian saraf senyap yang digabungkan secara sinaptik yang mengekod memori, serupa dengan TMS. Ini akan muncul sebagai pengaktifan semula gerak balas EEG yang ditimbulkan apabila objek dipanggil semula daripada ingatan.

Sebagai persediaan untuk kajian menggunakan imej berbentuk sasaran yang tidak berkaitan untuk "ping" rangkaian saraf, peserta melihat skrin yang memaparkan dua objek bersebelahan antara satu sama lain, dan mereka diarahkan untuk mengingati kedua-dua item. Selepas kelewatan yang singkat, anak panah menunjuk ke kiri atau kanan untuk memberi isyarat kepada pemerhati tentang objek yang harus diingat untuk ujian berikutnya.

Objek ini kemudiannya akan dikekalkan ingatan kerja tanpa pengawasan, manakala objek lain akan dilupakan atau disimpan dalam ingatan tanpa pengawasan (tidak sedar). Objek yang perlu diingat ialah dua bulatan yang dipenuhi jalur yang diputar supaya jalur pada setiap mempunyai orientasi yang berbeza. Selepas kelewatan, bulatan berjalur dipaparkan, dan peserta dikehendaki menunjukkan jika objek "probe" telah diputar mengikut arah jam atau lawan jam daripada bulatan berjalur yang mereka simpan dalam ingatan semasa.

Keputusan menunjukkan peningkatan aktiviti dalam jalur alfa pada tapak rakaman elektrod yang sesuai untuk objek dalam memori kerja visual sepadan dengan berapa banyak objek kuar berbeza dalam putaran daripada objek dalam ingatan. Jika orientasi objek dalam workingmemory telah dilupakan, tindak balas EEG yang mendiskriminasi ini tidak akan muncul, dan ketepatan respons yang dilaporkan oleh subjek akan menurun kepada kebetulan.

Kedua, tindak balas EEG menunjukkan tahap putaran imej probe berbanding imej dalam ingatan akan merosot dengan masa, kerana ingatan kerja dikekalkan hanya dalam beberapa saat. Keputusan menunjukkan bahawa aktiviti EEG ini meningkat selepas isyarat anak panah dan dikekalkan sehingga imej dipersembahkan untuk menguji ingatan, tetapi aktiviti perlahan-lahan kembali ke garis dasar dengan masa untuk objek dalam ingatan tanpa pengawasan (Rajah 1B). Ini menyokong hipotesis bahawa terdapat mekanisme berbeza yang mengekalkan kenangan kerja tanpa pengawasan dan dihadiri, dengan aktiviti saraf berterusan yang dikaitkan dengan ingatan yang dihadiri tetapi bukan tanpa pengawasan.

Para penyelidik kemudian menggunakan rangsangan visual ketiga yang tidak berkaitan untuk ping sistem untuk perubahan dalam fungsi rangkaian saraf yang didorong oleh keplastikan sinaptik yang secara teorinya merekodkan memori kerja. Rangsangan yang tidak berkaitan meningkatkan aktiviti saraf untuk objek dalam ingatan yang dihadiri, tetapi bukan objek yang dipegang dalam ingatan tanpa pengawasan (Rajah 1C). Pengarang menyimpulkan bahawa berbeza dengan memori kerja yang dihadiri, kenangan kerja tanpa pengawasan disimpan oleh keplastikan sinaptik membentuk rangkaian neural yang digabungkan secara dinamik, tetapi senyap elektrik, tanpa keperluan untuk peningkatan berterusan dalam aktiviti saraf.

Menyemak semula Data

Satu kajian baru-baru ini meneliti semula data asal oleh Wolff andothers (2017) dan mendapati bahawa tindak balas saraf kepada objek dalam ingatan tanpa pengawasan dikekalkan untuk keseluruhan tempoh sebelum mengingat semula apabila data dianalisis secara berbeza. Daripada memantau voltan EEG, Barbosaand others (2021) menganalisis kuasa aktiviti alpha bandEEG. Peningkatan kuasa aktiviti EEG yang menunjukkan kedua-dua objek dalam ingatan kerja yang dihadiri dan tanpa pengawasan dikekalkan untuk tempoh sebelum ingat semula (Rajah 1D).

Tindak balas dari segi kuasa alfa telah dirangsang oleh rangsangan visual yang tidak berkaitan "ping" sistem, tetapi hakikat bahawa tindak balas aktif adalah jelas untuk kedua-dua kenangan yang dihadiri dan tanpa pengawasan menyebabkan sedikit perdebatan kesan untuk menimbulkan tindak balas aktif untuk ping visual sebagai kaedah untuk mendedahkan tersembunyi. menyatakan menyimpan ingatan. Selain itu, ping visual boleh memberi tenaga kepada aktiviti dalam rangkaian saraf yang dikekalkan oleh penembakan berpotensi tindakan serta untuk rangkaian senyap elektrik yang diduga, jadi teknik ping visual tidak dapat membezakan dengan jelas antara kedua-dua mekanisme penyimpanan maklumat ini.

Barbosa dan lain-lain (2021) beralasan bahawa pengukuran voltan tertakluk kepada varians yang lebih besar kerana hanyut garis dasar dan variasi dalam galangan elektrod kulit kepala, manakala frekuensi dan kuasa ayunan lebih teguh kepada kesukaran teknikal tersebut. Oleh itu, peningkatan berterusan dalam aktiviti saraf yang dikaitkan dengan ingatan tanpa pengawasan tidak dikesan oleh Wolff dan lain-lain (2017) kerana batasan isyarat-ke-bunyi. Selain itu, analisis mereka menunjukkan bahawa kuasa analisis statistik data asal adalah lemah dan saiz sampel yang lebih besar berkemungkinan telah mengesan peningkatan aktiviti berterusan semasa tempoh kelewatan untuk memori yang tidak dijaga.

Analisis yang lebih dekat juga menunjukkan variasi luas subjek-ke-subjek dalam tindak balas, dan dalam banyak keadaan peningkatan yang berterusan dalam voltan EEG terbukti mengiringi ingatan tanpa pengawasan, tetapi dalam subjek ujian lain ini tidak nyata. Peningkatan varians akan menjejaskan usaha untuk mengenal pasti peningkatan berterusan dalam aktiviti elektrik yang mengekalkan ingatan tanpa pengawasan.

Kesimpulan

Analisis semula data asal membatalkan kesimpulan kajian berpengaruh oleh Wolff dan lain-lain (2017) yang gagal menemui tandatangan memori kerja dari segi aktiviti EEG berterusan yang tinggi, tetapi ia tidak membatalkan eksperimen, atau memberikan bukti bahawa keplastikan sinaptik tidak tidak membentuk himpunan dinamik rangkaian saraf yang mendasari ingatan kerja. Analisis semula hanya menunjukkan kebenaran bahawa "ketiadaan bukti bukan bukti ketiadaan." Eksperimen asal dan data adalah sah, tetapi kesimpulan berubah apabila dianalisis secara berbeza.

Yang penting, kedua-dua kertas kerja ini menunjukkan kuasa kerjasama dalam penyelidikan saintifik, kerana Wolff dan rakan sekerja memberikan data mentah mereka kepada Barbosa dan rakan sekerja untuk dianalisis semula dan mereka amat menghargai perbincangan mereka yang berguna. Kedua-dua kumpulan menyedari bahawa adalah jauh lebih sukar untuk mendapatkan bukti eksperimen bagi menyokong mekanisme keplastikan sinaptik untuk ingatan kerja kerana ia secara definisi senyap elektrik.

Ini lebih-lebih lagi jika mekanisme senyap tersebut beroperasi seiring dengan mekanisme aktif yang mengelirukan pengesanan mereka. Oleh itu, aksiom mengenai "ketiadaan bukti . . ." lebih berkaitan dengan menolak hipotesis rangkaian saraf senyap berdasarkan kekurangan bukti semasa.

Sesungguhnya, kedua-dua mekanisme ini mungkin beroperasi bersama-sama.Kajian oleh Trübutschek dan lain-lain (2017) menunjukkan bahawa peserta boleh mengingati maklumat yang mereka tidak mempunyai kesedaran sedar walaupun tiada tindak balas saraf aktif yang dikesan oleh EEG yang dikekalkan semasa tempoh kelewatan sebelum ujian mengingat semula. Mereka mencadangkan bahawa, berikutan fasa pengekodan sementara melalui penembakan neuron aktif, rangsangan tidak sedarkan diri boleh dikekalkan oleh perubahan jangka pendek aktif dalam pemberat sinaptik tanpa sebarang aktiviti saraf yang dapat dikesan, membenarkan pengambilan semula selama beberapa saat.

Cara untuk mendedahkan kewujudan proses neural senyap elektrik yang mungkin masih menjadi teka-teki, tetapi mencari cara untuk meneroka kemungkinan perubahan dalam ketersambungan sinaptik yang mungkin menghadiri memori kerja akan kekal sebagai usaha yang cergas, yang pasti akan mencetuskan kerjasama baharu dan kemajuan baharu.

Pengisytiharan Kepentingan Bercanggah

Penulis mengisytiharkan tiada potensi konflik kepentingan berkaitan penyelidikan, kepengarangan, dan/atau penerbitan artikel ini.

Pembiayaan

Pengarang mendedahkan penerimaan sokongan kewangan berikut untuk penyelidikan, kepengarangan dan/atau penerbitan artikel ini: Karya ini disokong oleh geran intramural NIH no.ZIAHD000713.

Rujukan

1.Barak O, Tsodyks M, Romo R. 2010. Pengekodan populasi neuron bagi ingatan kerja parametrik. J Neurosci 30:9424–30.

2.Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Ping otak dengan impuls visual mendedahkan ingatan bekerja yang aktif secara elektrik, bukan aktiviti senyap. PLoS Biol 19(10):e3001436.

3. Mentega N, Pandya D. 1969. Pengekalan kesan tertunda-gantian lesi terpilih sulcus principalis. Sains165:1271–3.

4.Courtney SM, Ungerleider LG, Keil K, Haxby JV. 1997.Aktiviti sementara dan berterusan dalam sistem saraf teragih untuk ingatan kerja. Alam 386:608–11.

5. Foster JJ, Sutterer DW, Serences JT, Vogel EK, Awh E. 2016. Topografi aktiviti alpha-band menjejaki kandungan memori kerja spatial. J Neurophysiol 115(1):168–77.

6.Fuster JM, Alexander GE. 1971. Aktiviti neuron yang berkaitan dengan ingatan jangka pendek. Sains 173:652–4.

7. Goldman-Rakic ​​PS. 1995. Asas selular untuk ingatan kerja.Neuron 14:447–85.

8. Lewis-Peacock JA, Drysdale AT, Oberauer K, Postle BR. 2012.Bukti saraf untuk perbezaan antara ingatan jangka pendek dan tumpuan perhatian. J Cogn Neurosci 24:61–79.

9. Linden DEJ. 2007. Rangkaian memori kerja otak manusia. Pakar Neurosains 13(3):257–67.

10.Mongillo G, Barak O, Tsodyks M. 2008. Teori sinaptik ingatan kerja. Sains 319:1543–6.

For more information:1950477648nn@gmail.com