Darba atmiņas mīkla: viedokļu maiņa 2. daļa

Slēpto neironu tīklu atklāšana darba atmiņā

Ir daudz grūtāk izpētīt hipotēzi, ka dinamiski savienoti, elektriski klusi neironu tīkli ir darba atmiņas pamatā, jo fizioloģiskas metodes, piemēram, EEG, fMRI un elektrofizioloģija, uzrauga neironu aktivitāti. Balstoties uz Rose un citu (2016) veiktajiem TMS pētījumiem, Volfs un citi (2017) izstrādāja unikālu pieeju, lai pārbaudītu aelektriski klusa neironu tīkla klātbūtni, kas uztur bez uzraudzības darbināmu atmiņu (1. att.).

Pēdējos gados arvien vairāk pētījumu ir parādījuši, ka pastāv cieša saikne starp dinamisko savienojumu un atmiņu. Dinamiskā savienošana attiecas uz koordināciju un sinhronizāciju starp dažādām cilvēka smadzeņu zonām, savukārt atmiņa ir cilvēka smadzeņu spēja uzglabāt, apstrādāt un atsaukt informāciju.

Pētījumi atklāja, ka dinamiskā savienošana var veicināt informācijas pārraidi un integrāciju starp neironiem cilvēka smadzenēs, uzlabojot cilvēka izziņu un izpildfunkcijas. Tajā pašā laikā laba dinamiskā sakabe palīdz arī veicināt cilvēku mācīšanās un atmiņas spējas. Piemēram, cilvēkam apgūstot jaunas zināšanas, pamazām nostiprināsies koordinācija un sinhronizācija starp dažādām jomām, kas veicinās jaunu zināšanu uzglabāšanu un apstrādi un atvieglos atmiņas nostiprināšanos un uzlabošanos.

Turklāt pētījumi ir atklājuši, ka dažādi atmiņas veidi ir saistīti ar dažādiem dinamiskiem savienojumiem. Piemēram, īstermiņa atmiņa ir cieši saistīta ar dinamiskās saiknes pakāpi starp noteiktiem smadzeņu apgabaliem; ilgtermiņa atmiņa ietver plašāku smadzeņu apgabalu klāstu un dinamisko savienojumu starp tiem. Tāpēc labas dinamiskās sakabes saglabāšana palīdzēs veicināt dažādu cilvēku atmiņas spēju uzlabošanos.

Kopumā ir pozitīva saikne starp dinamisko savienojumu un atmiņu. Nostiprinot dinamisko savienojumu, cilvēki var uzlabot kognitīvās un izpildvaras funkcijas un veicināt mācīšanās un atmiņas spējas. Tāpēc mums vajadzētu aktīvi izpētīt un uzturēt labu dinamisko savienojumu, lai uzlabotu mūsu atmiņu un mācīšanās spējas un uzlabotu mūsu dzīves kvalitāti. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls, kam ir daudz unikālu efektu, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp skābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var dažādos veidos veicināt smadzeņu veselību.

Noklikšķiniet uz Zināt īstermiņa atmiņu, kā uzlabot

Pētnieki sprieda, ka, ja ir izveidojies elektriski kluss neironu tīkls un tas tiek saglabāts visu darba atmiņas laiku, tad tīkla reakcijai sistēmas līmenī vajadzētu atšķirties no reakcijas, ja šis klusais tīkls nebūtu izveidojies.

Tā vietā, lai izmantotu TMS impulsu, pētnieki nodrošināja nesaistītu vizuālo stimulu (mērķa formas apļus), lai atkārtoti aktivizētu neironu tīklus, kas saistīti ar vizuālās darba atmiņas uzdevumu. Ja sinaptiskā plastiskums būtu veicinājis dinamiskas savienojamības izmaiņas darba atmiņas uzdevumā, tad, pārbaudot šos tīklus ar atšķirīgu stimulu, vajadzētu radīt atšķirīgu neironu reakciju nekā tad, ja tīkls nebūtu mainīts.

Autori to dēvē par neironu tīklu "pingēšanu", lai novērtētu to reakciju. Turklāt nespecifiskais vizuālais stimuls teorētiski varētu atkārtoti aktivizēt darbību sinaptiski savienotajos klusajos neironu tīklos, kas kodē atmiņu, līdzīgi kā TMS. Tas parādās kā EEGreakciju atkārtota aktivizēšana, kas tiek izsauktas, kad objekts tiek atsaukts no atmiņas.

Gatavojoties pētījumiem, izmantojot nesaistīto mērķa formas attēlu, lai "pingotu" neironu tīklus, dalībnieki apskatīja ekrānu, kurā bija redzami divi blakus esošie objekti, un viņiem tika dots norādījums atcerēties abus vienumus. Pēc nelielas kavēšanās bultiņa norādīja pa kreisi vai pa labi. lai norādītu novērotājam, kurš objekts ir jāatceras turpmākajā pārbaudē.

Pēc tam šis objekts tiktu saglabāts neuzraudzītā darba atmiņā, bet otrs objekts tiktu aizmirsts vai saglabāts neuzraudzītā (bezapziņas) atmiņā. Objekti, kas jāatceras, bija divi ar svītrām piepildīti apļi, kas tika pagriezti tā, lai katrā svītrām būtu atšķirīga orientācija. Pēc kavēšanās tika parādīts svītrains aplis, un dalībniekiem bija jānorāda, vai šis "zondes" objekts ir pagriezts pulksteņrādītāja kustības virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam no svītrainā apļa, ko viņi saglabā darba atmiņā.

Rezultāti liecināja par palielinātu aktivitāti alfabētiskajā joslā atbilstošās objektu elektrodu ierakstīšanas vietās vizuālajā darba atmiņā, kas atbilda tam, cik lielā mērā zondes objekts rotācijā atšķīrās no atmiņā esošā objekta. Ja objekta orientācija darba atmiņā būtu aizmirsta, šī diskriminējošā EEG atbilde nebūtu parādījusies, un subjektu ziņoto atbilžu precizitāte būtu nokritusies nejauši.

Otrkārt, EEG reakcija, kas norāda uz zondes attēla rotācijas pakāpi attiecībā pret attēlu atmiņā, laika gaitā samazināsies, jo darba atmiņa tiek uzturēta tikai dažas sekundes. Rezultāti liecināja, ka šī EEG aktivitāte palielinājās pēc bultiņas norādes un saglabājās līdz brīdim, kad tika parādīts attēls, lai pārbaudītu atsaukšanu, bet aktivitāte lēnām atgriezās sākotnējā līmenī, laikam ejot objektam bez uzraudzības (1. B att.). Tas apstiprina hipotēzi, ka pastāv dažādi mehānismi, kas uztur nepieskatītas un apmeklētas darba atmiņas, ar pastāvīgu nervu darbību, kas saistīta ar apmeklētām, bet ne bez uzraudzības atstātām atmiņām.

Pēc tam pētnieki izmantoja trešo nesaistītu vizuālo stimulu, lai pārbaudītu sistēmu par izmaiņām neironu tīkla funkcijās, ko izraisa sinaptiskā plastiskums, kas teorētiski reģistrē darba atmiņu. Nesaistītais stimuls pastiprināja neirālo aktivitāti objektam apmeklētajā atmiņā, bet ne objektam, kas tika turēts bez uzraudzības (1. C attēls). Autori secināja, ka atšķirībā no apmeklētajām darba atmiņām, neuzraudzītās darba atmiņas tiek glabātas ar sinaptisku plastiskumu, veidojot dinamiski savienotus, bet elektriski klusus neironu tīklus, bez nepieciešamības nepārtraukti palielināt neironu aktivitāti.

Datu atkārtota pārbaude

Nesenā pētījumā atkārtoti tika pārbaudīti Volfa un citu (2017) oriģinālie dati un konstatēts, ka neironu reakcija uz objektu, kas atrodas bez uzraudzības, saglabājās visu laiku pirms atsaukšanas, kad dati tika analizēti atšķirīgi. Tā vietā, lai uzraudzītu EEG spriegumu, Barbosa un citi (2021) analizēja alfa joslas EEG aktivitātes jaudu. Palielināta EEG aktivitātes jauda, ​​kas liecināja gan par objektiem, kas bija apmeklētajā, gan bez uzraudzības darba atmiņā, saglabājās visu laiku pirms atsaukšanas (1. att. D).

Atbildes alfa jaudas izteiksmē pastiprināja nesaistīts vizuālais stimuls, kas "pinga" sistēmu, taču fakts, ka aktīva reakcija bija acīmredzama gan apmeklētajām, gan nepieskatītajām atmiņām, nedaudz apšauba ietekmi, kas rodas, izraisot aktīvas reakcijas uz vizuālo ping kā metodi, lai atklātu slēptos pingus. stāvokļi, kas saglabā atmiņu. Turklāt vizuālā ping var aktivizēt aktivitāti neironu tīklos, ko nodrošina darbības potenciāla aizdedzināšana, kā arī iespējamajiem elektriski klusajiem tīkliem, tāpēc vizuālā pieslēgšanās tehnika nevar skaidri atšķirt šos divus informācijas glabāšanas mehānismus.

Barbosa un citi (2021) uzskata, ka sprieguma mērījumi ir pakļauti lielākai novirzei bāzes līnijas novirzes un skalpa elektrodu pretestības izmaiņu dēļ, savukārt svārstību frekvence un jauda ir izturīgāka pret šādām tehniskām grūtībām. Tādējādi Volfs un citi (2017) nekonstatēja nepārtrauktu neironu aktivitātes pieaugumu, kas saistīts ar neuzraudzītu atmiņu, jo ir signāla-trokšņa ierobežojumi. Turklāt viņu analīze parādīja, ka sākotnējo datu statistiskās analīzes jauda bija vāja un ka lielāks parauga lielums, iespējams, būtu atklājis palielinātu ilgstošu aktivitāti aizkaves periodā objektiem, kuriem nav uzraudzības.

Ciešāka analīze arī parādīja plašas atbildes atšķirības atkarībā no subjekta un ka daudzos gadījumos pastāvīgs EEG sprieguma pieaugums bija acīmredzams kopā ar bez uzraudzības atstātu atmiņu, bet citiem testa subjektiem tas nebija acīmredzams. Palielinātā dispersija būtu mazinājusi centienus noteikt pastāvīgu elektriskās aktivitātes pieaugumu, kas uztur bez uzraudzības atstātu atmiņu.

Secinājumi

Sākotnējo datu atkārtota analīze apgāž secinājumus ietekmīgajā Volfa un citu (2017) pētījumā, kurā neizdevās atrast darba atmiņas pazīmes paaugstinātas ilgstošas ​​EEG aktivitātes izteiksmē, taču tā neatspēko eksperimentus un nesniedz pierādījumus, ka sinaptiskā plastiskums to dara. neveido dinamiskus neironu tīklu ansambļus, kas ir pamatā darba atmiņai. Atkārtota analīze tikai parāda patiesību, ka "pierādījumu trūkums nav pierādījums neesamībai". Sākotnējie eksperimenti un dati ir derīgi, taču secinājumi mainās, ja tiek analizēti atšķirīgi.

Svarīgi ir tas, ka šie divi raksti parāda sadarbības spēku zinātniskajā izpētē, jo Volfs un kolēģi sniedza savus neapstrādātos datus Barbosa un kolēģiem atkārtotai analīzei, un viņi tiek pateicīgi par noderīgajām diskusijām. Abas grupas atzīst, ka ir daudz grūtāk iegūt eksperimentālus pierādījumus, lai atbalstītu darba atmiņas sinaptiskās plastiskuma mehānismu, jo tā pēc definīcijas ir elektriski klusa.

Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad šādi klusie mehānismi darbojas kopā ar aktīviem mehānismiem, kas traucē to noteikšanu. Tādējādi aksioma par "pierādījumu neesamību..." Vēl vairāk attiecas uz klusā neironu tīkla hipotēzes noraidīšanu, pamatojoties uz pašreizējo pierādījumu trūkumu.

Patiešām, šie divi mehānismi var darboties kopā. Pētījumi, ko veica Trübutschek un citi (2017), liecina, ka dalībnieki var atcerēties informāciju, ko viņi apzināti neapzinās, pat ja EEG nav noteikta aktīva neironu reakcija, kas tiek saglabāta aizkaves periodā pirms pārbaudes atsaukšanas. Viņi liek domāt, ka pēc pārejošas kodēšanas fāzes, izmantojot aktīvu neironu iedarbināšanu, neapzinātus stimulus var uzturēt ar aktīvām īslaicīgām sinaptisko svaru izmaiņām bez nosakāmas nervu aktivitātes, ļaujot izgūt vairākas sekundes.

Tas, kā atklāt iespējamu elektriski klusu neironu procesu, joprojām ir mīkla, bet veidu atrašana, kā izpētīt iespējamās izmaiņas sinaptiskajā savienojumā, kas varētu būt saistīta ar darba atmiņu, joprojām būs enerģisks darbs, kas, bez šaubām, izraisīs jaunu sadarbību un jaunus sasniegumus.

Deklarācija par konfliktējošām interesēm

Autors nav paziņojis par iespējamiem interešu konfliktiem saistībā ar šī raksta izpēti, autorību un/vai publicēšanu.

Finansējums

Autors(-i) atklāja šāda finansiālā atbalsta saņemšanu šī raksta izpētei, autorībai un/vai publicēšanai: Šis darbs tika atbalstīts ar NIH iekšējo grantu Nr.ZIAHD000713.

Atsauces

1.Barak O, Tsodyks M, Romo R. 2010. Neironu populācijas kodēšana parametriskās darba atmiņas. J Neurosci 30:9424–30.

2. Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Smadzeņu piespiešana ar vizuāliem impulsiem atklāj elektriski aktīvas, nevis darbības klusas, darba atmiņas. PLoS Biol 19(10):e3001436.

3. Butters N, Pandya D. 1969. Sulcus principalis selektīvo bojājumu aizkavētās maiņas efekta saglabāšana. Zinātne165:1271–3.

4. Courtney SM, Ungerleider LG, Keil K, Haxby JV. 1997. Pārejoša un ilgstoša darbība sadalītā neironu sistēmā darba atmiņai. Nature 386:608–11.

5. Foster JJ, Sutterer DW, Serences JT, Vogel EK, Awh E. 2016.The topography of alfa-band activity tracks the content of spatial work memory. J Neurophysiol 115(1):168-77.

6.Fusters JM, Aleksandrs GE. 1971. Neironu darbība, kas saistīta ar īstermiņa atmiņu. Zinātne 173:652–4.

7. Goldman-Rakic ​​PS. 1995. Darba atmiņas šūnu bāze.Neirons 14:447–85.

8. Lewis-Peacock JA, Drysdale AT, Oberauer K, Postle BR. 2012. Neironu pierādījumi atšķirībai starp īstermiņa atmiņu un uzmanības fokusu. J Cogn Neurosci 24:61–79.

9. Liepa DEJ. 2007. Cilvēka smadzeņu darba atmiņas tīkli. Neuroscientist 13(3):257–67.

10.Mongillo G, Barak O, Tsodyks M. 2008. Synaptic theory ofworking memory. Zinātne 319:1543–6.

For more information:1950477648nn@gmail.com