Dinamica este singura constantă din memoria de lucru
Jun 01, 2023
Abstract
În această scurtă perspectivă, reflectăm asupra tendinței noastre de a folosi sarcini suprasimplificate și idiosincratice în încercarea de a descoperi mecanismele generale ale memoriei de lucru. Discutăm despre modul în care munca lui Mark Stokes și a colaboratorilor a privit dincolo de activitatea neuronală localizată, persistentă în timp și și-a mutat atenția către importanța codurilor neuronale dinamice distribuite pentru memoria de lucru. O lecție critică din această lucrare este că utilizarea sarcinilor simplificate nu simplifică automat comportamentul de sprijin al calculelor neuronale (chiar dacă ne-am dori să fie așa). Mai mult, cunoștințele lui Stokes despre dinamica multidimensională evidențiază flexibilitatea codurilor neuronale care stau la baza cogniției și au împins domeniul să privească dincolo de măsurile statice ale memoriei de lucru.
Beneficiile cistanche tubulosa-Anti boala Alzheimer
Scopul central al cercetării memoriei de lucru este să înțelegem cum ținem temporar în minte informațiile în timp ce ne deplasăm prin lume pentru a ne atinge obiectivele comportamentale. Memoria de lucru este o funcție cognitivă critică care ne permite să conectăm experiențele noastre într-o narațiune coerentă. Nu este surprinzător, atunci, în discursurile și prelegerile la clasă pe care noi, ca oameni de știință, le ținem despre memoria de lucru, tuturor ne place să începem cu exemple captivante din lumea reală. Am putea arăta un culoar aglomerat de supermarket plin cu legume colorate și am evidenția modul în care folosiți memoria de lucru pentru a vă ține cont de lista de cumpărături în timp ce căutați căpșunile perfecte. Sau, am putea arăta o stradă aglomerată a orașului și să explicăm cum puteți găsi un prieten în mulțime vizualizându-i chipul sau bereta roz semnătură. Nu lipsesc exemplele vii pentru deschiderea diapozitivelor. Cu toate acestea, în jurul Diapozitivului 5, trecem invariabil la următoarele: câteva casete gri discrete reprezentând un ecran de computer așezat secvenţial pe o linie temporală. Într-una dintre primele casete, există o glisare de dungi sau o pată de culoare, pe care oamenii sunt rugați să-și amintească. Apoi, există o casetă gri, menită să indice întârzierea memoriei de lucru. Și în ultima casetă, sunt din nou niște dungi sau culori folosite ca test.
Feniletanol glicozida este principala componentă activă a Cistanche deserticola
Aceia dintre noi implicați în cercetarea memoriei de lucru sunt atât de familiarizați cu acest pivot de la lumea reală la laborator, încât abia dacă îl observăm. Cu toate acestea, cei care ascultă pentru prima dată s-ar putea lupta să vadă conexiunea. Desigur, există un motiv pentru care cu toții ne place sarcinile noastre artificiale și există o mare valoare în ele. În calitate de psihologi, aflăm că o sarcină este un mijloc de exercitare a controlului experimental cu prețul naturalismului. În calitate de neuroștiință, constatăm că sarcinile artificiale sunt deosebit de utile pentru a păstori creierul oamenilor în aproximativ aceeași stare din nou și din nou, astfel încât să putem extrage semnalul din zgomot. În schimb, dacă te trezești rătăcind pe culoarul supermarketului într-o dimineață bună, conform exemplului de pe Slide 1, este dificil (în prezent, aproape imposibil) pentru un neuroștiință să culeagă informații din mintea ta.
Principalii constituenți chimici ai Cistanche deserticola
Deoarece sunt simple, ne place să ne gândim la sarcinile noastre tipice de memorie de lucru ca previzibile și interschimbabile. La fel ca după o rețetă în bucătărie, puteți prezice comportamentul în funcție de timpul alocat codificării și reținerii. La fel ca piesele de pe rafturile IKEA, puteți amesteca și potrivi componentele sarcinii pentru a obține efectul dorit. Cu toate acestea, lucrările în desfășurare au arătat că nici cele mai simple componente ale sarcinii nu sunt atât de formulate. De exemplu, o întrebare de lungă durată care a contribuit la separarea psihologiei cognitive de behaviorism este modul în care un stimul se poate mapa pe mai multe comportamente diferite. Extragerea unui as din pachet este uneori cea mai bună carte și uneori cea mai proastă carte – totul depinde de jocul de cărți pe care îl jucați în prezent. În termeni tehnici, același stimul declanșează operații și comportamente mentale diferite în contexte diferite.
Înțelegerea modului în care un stimul poate fi mapat în mod flexibil la diferite comportamente este o problemă deosebit de provocatoare când este privit din perspectiva neuronilor individuali. În neuroștiința vizuală, este adesea fructuoasă să se caracterizeze preferințele de reglare ale neuronilor. Este ușor să ne imaginăm reprezentări mentale care decurg din neuronii reglați stabil – dacă doriți să reprezentați un element „vertical”, în teorie, puteți realiza acest lucru dacă neuronii care preferă verticală se declanșează în mod persistent pentru a compensa o întârziere. Cu toate acestea, o schemă ca aceasta nu poate explica pe deplin flexibilitatea memoriei de lucru: uneori, „vertical” poate însemna „apăsați butonul A”, iar alteori, ar putea însemna „priviți în dreapta”. Pentru a lega rapid informații arbitrare, necesită schimbări flexibile în reprezentarea informațiilor. O perspectivă cheie de la Stokes et al. (2013) este că un peisaj multidimensional apare atunci când activitatea unui neuron individual este privită ca activitatea tuturor celorlalți neuroni. În acest peisaj, fiecare neuron traversează o singură dimensiune de-a lungul timpului și toți neuronii traversează împreună o traiectorie extrem de dinamică care se poate stabili în stări stabile în timpul diferitelor epoci ale sarcinii de memorie de lucru. Acest spațiu de stare dinamic și multidimensional poate fi luat în considerare în toți neuronii, dar poate fi, de asemenea, condensat înapoi în mai puține dimensiuni, analizând doar acele componente care explică cea mai mare parte a variației într-o anumită sarcină (folosind o tehnică de reducere a dimensionalității precum PCA). De la Stokes et al. (2013), aflăm că o stare de activare stabilă de dimensiuni inferioare poate fi observată în timpul întreținerii memoriei de lucru, care reflectă starea rețelei configurată temporar, care este reglată dinamic în funcție de obiectivele sarcinii. De exemplu, o stare stabilă poate mapa modul în care un stimul memorat se referă la o decizie adecvată necesară în timpul răspunsului. În mod critic, ținând cont de natura multidimensională a codurilor neuronale, multe comportamente flexibile se pot încadra dintr-o dată destul de ușor în teoriile noastre despre memoria de lucru.
Supliment Cistanche langa mine-Improve Memory
Faceți clic aici pentru a vedea produsele Cistanche Improve Memory
【Cereți mai multe】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Lucrările asupra codurilor multidimensionale în contextul mapării unui stimul cu mai multe comportamente au arătat cum stările de dimensiuni joase pot fi asamblate și reasamblate în mod flexibil pentru a se adapta la cerințele comportamentale de la moment la moment. Și mai remarcabil, lucrările ulterioare au dezvăluit că activitatea în cadrul populațiilor mari de neuroni poate rămâne extrem de dinamică chiar și atunci când solicitările de stimul și sarcini sunt menținute constante (Wolff, Jochim, Akyürek, Buschman și Stokes, 2020; Murray și colab., 2017; Spaak, Watanabe, Funahashi și Stokes, 2017). Într-o sarcină de memorie de lucru vizuală, observatorii au fost rugați să-și amintească un stimul simplu (cum ar fi un grătar orientat sau o locație spațială). Modelul general al activității neuronale în timpul întârzierii memoriei este influențat printr-o serie de schimbări în timp. În ciuda acestor dinamici temporale rapide în populația în general, schema de codificare sau subspațiul cu dimensiuni reduse care reprezintă stimulul simplu a rămas remarcabil de stabilă, prezentând doar mici derive în timp (Wolff et al., 2020; Murray et al., 2017). Din perspectiva noastră conștientă, amintirea unui stimul simplu, cum ar fi o orientare, este ca o statuie ținută „fixată” în ochiul minții noastre. Dintr-o perspectivă de procesare a informațiilor neuronale, este ca un râu care își găsește drumul în diferitele șanțuri dintr-un peisaj - în același timp păstrând amintirile pe linia de plutire pe o barcă stabilă (Panichello & Buschman, 2021; Panichello, DePasquale, Pillow și Buschman, 2019).
Înțelegerea codurilor de memorie de lucru ca fiind extrem de dinamice și care evoluează de-a lungul timpului a fost o idee transformatoare a lui Stokes și colegii (2013) și abia încet-încet începem să înțelegem mai multe despre cum sunt menținute amintirile din această perspectivă nouă. De exemplu, lucrările recente au adoptat cadrul de codificare dinamic dezvoltat de Stokes pentru a aborda una dintre întrebările clasice din filosofie, psihologie cognitivă și neuroștiință: când ții în minte o memorie, de unde știi că este o amintire și nu o reprezentarea informațiilor senzoriale primite? Cu alte cuvinte, cum atenuează creierul tău interferența dintre gândurile interne și informațiile senzoriale? Examinând spațiul de stare al înregistrărilor cu mai multe unități, Libby și Buschman (2021) au demonstrat că reglarea senzorială a unor neuroni este stabilă în timpul menținerii informațiilor în memorie, în timp ce reglarea altor neuroni este inversată în ceea ce privește reglarea senzorială. Rezultatul net este o rotație a reprezentării în spațiul de stare a codului de memorie referitor la codul senzorial, oferind un mecanism de separare a reprezentărilor de memorie de reprezentările senzoriale. Deși această descoperire sugerează un mijloc de atenuare a interferenței dintre amintiri și intrările senzoriale, această dinamică complică procesul de decodificare a informațiilor amintite pentru a ghida comportamentul. Cum poate fi „citită” o anumită caracteristică amintită atunci când acea caracteristică nu mai este în formatul ei original de tip senzorial? Mai multe studii – inspirate din nou de abordarea lui Stokes asupra codurilor dinamice – au arătat că tiparele de răspuns neuronale pot fi extrem de dinamice în timp, totodată păstrând relația structurală dintre stimulii amintiți, astfel încât să rămână separabile într-un subspațiu stabil (de exemplu, Wolff și colab., 2020; Bouchacourt și Buschman, 2019; Murray și colab., 2017; Spaak și colab., 2017).
Inspirația generată de ideea codurilor dinamice (deși utilizează abordări diferite de analiză) a pătruns în mod constant în gândirea neuroștiințifică asupra unei întrebări la fel de vechi: unde este locusul cortical al reprezentărilor mnemonice? Povestea clasică este că activitatea de creștere susținută în pFC este mecanismul cheie care sprijină reprezentările stabile ale memoriei care ghidează comportamentul. Cu toate acestea, demonstrația lui Stokes de coduri dinamice a forțat domeniul să se reconsidere. Având noțiunea de subspații multidimensionale și dinamice ca punct de plecare, ar trebui să ne așteptăm măcar la un singur locus neuronal (de exemplu, pFC) sau la un singur mecanism (de exemplu, creșterea susținută), să fie sediul memoriei de lucru? În schimb, pentru orice sarcină de memorie de lucru, fie că este vorba de amintirea pătratelor colorate sau de a-ți aminti lista de cumpărături, ar trebui să existe un model de activitate neuronală distribuită și în evoluție temporală, care recrutează în mod flexibil zonele creierului și mecanismele neuronale necesare pentru a face treaba (Courtney, 2022; Iamshchinina, Christophel, Gayet și Rademaker, 2021; Lorenc și Sreenivasan, 2021; Christophel, Klink, Spitzer, Roelfsema și Haynes, 2017; Sreenivasan, Vytlacil și D'Esposito, 2014). Într-adevăr, lucrări recente au arătat că informațiile despre stimulii vizuali pot fi recodificate în reprezentări motorii dacă un răspuns este cunoscut în prealabil (Henderson, Rademaker și Serences, 2022; Boettcher, Gresch, Nobre și van Ede, 2021) sau pot fi recodat într-un format mnemonic abstract (Kwak & Curtis, 2022; Rademaker, Chunharas și Serences, 2019). În rezumat, munca lui Stokes inspiră ideea că nu există un loc sau un mecanism care să fie o constantă în timpul memoriei de lucru. În schimb, singura constantă este flexibilitatea și dinamica temporală care conectează intrările senzoriale la obiectivele comportamentale specifice contextului.
Cistanche cu ierburi Superman
O implicație a cadrului de codare dinamică este că nu există o soluție generală la „problema” memoriei de lucru. Pentru a înțelege memoria de lucru, trebuie să luăm în considerare în mod direct flexibilitatea sa imensă. Pentru a face acest lucru va necesita atât conceperea de noi sarcini, cât și analizarea cu atenție a modului în care stările mentale și contextele comportamentale în schimbare afectează procesarea chiar și în cele mai simple sarcini. Aceasta nu înseamnă că unele principii ale memoriei de lucru nu se vor generaliza – unele „soluții” ar putea fi mai mult sau mai puțin similare, având în vedere relația dintre diferite contexte. Cu toate acestea, o mai bună înțelegere a dinamicii memoriei de lucru – așa cum au dezvăluit Stokes și alții în ultimul deceniu – ar trebui să motiveze mai multă atenție asupra designului și relevanței sarcinilor noastre pentru viața de zi cu zi și să ne ajute să ne scoată din atractia. starea de gândire că există o singură modalitate de a implementa memoria de lucru în creier.
REFERINȚE
Boettcher, SEP, Gresch, D., Nobre, AC și van Ede, F. (2021). Planificarea ieșirilor în stadiul de intrare în memoria vizuală de lucru. Science Advances, 7, eabe8212. https://doi.org/10 .1126/sci-adv.abe8212, PubMed: 33762341
Bouchacourt, F. și Buschman, TJ (2019). Un model flexibil de memorie de lucru. Neuron, 103, 147–160. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2019.04.020, PubMed: 31103359
Christophel, TB, Klink, PC, Spitzer, B., Roelfsema, PR și Haynes, J.-D. (2017). Natura distribuită a memoriei de lucru. Trends in Cognitive Sciences, 21, 111–124. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2016.12.007, PubMed: 28063661
Courtney, SM (2022). Memoria de lucru este un proces dinamic distribuit. Cognitive Neuroscience, 13, 208–209. https://doi.org /10.1080/17588928.2022.2131747, PubMed: 36200905
Henderson, MM, Rademaker, RL și Serences, JT (2022). Utilizarea flexibilă a codurilor spațiale și motorizate pentru stocarea informațiilor vizuale spațiale. eLife, 11, e75688. https:// doi.org/10.7554/eLife.75688, PubMed: 35522567
Iamshchinina, P., Christophel, TB, Gayet, S. și Rademaker, RL (2021). Considerații esențiale pentru explorarea stocării vizuale a memoriei de lucru în creierul uman. Visual Cognition, 29, 425–436.https://doi.org/10.1080/13506285.2021.1915902
Kwak, Y. și Curtis, CE (2022). Dezvăluirea formatului abstract al reprezentărilor mnemonice. Neuron, 110, 1822–1828. https:// doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.016, PubMed: 35395195
Libby, A. și Buschman, TJ (2021). Dinamica rotațională reduce interferența dintre reprezentările senzoriale și cele ale memoriei. Nature Neuroscience, 24, 715–726. https://doi.org/10.1038 /s41593-021-00821-9, PubMed: 33821001
Lorenc, ES și Sreenivasan, KK (2021). Recadrarea dezbaterii: Viziunea sistemelor distribuite a memoriei de lucru. Visual Cognition, 29, 416–424. https://doi.org/10.1080 /13506285.2021.1899091
Murray, JD, Bernacchia, A., Roy, NA, Constantinidis, C., Romo, R., & Wang, X.-J. (2017). Codificarea stabilă a populației pentru memoria de lucru coexistă cu dinamica neuronală eterogenă în cortexul prefrontal. Proceedings of the National Academy of Sciences, SUA, 114, 394–399. https://doi.org/10 .1073/pnas.1619449114, PubMed: 28028221
Panichello, MF și Buschman, TJ (2021). Mecanismele comune stau la baza controlului memoriei de lucru și al atenției. Natura, 592, 601–605. https://doi.org/10.1038/s41586-021 -03390-w, PubMed: 33790467
Panichello, MF, DePasquale, B., Pillow, JW și Buschman, TJ (2019). Dinamica de corectare a erorilor în memoria vizuală de lucru. Nature Communications, 10, 3366. https://doi.org/10.1038 /s41467-019-11298-3, PubMed: 31358740
Rademaker, RL, Chunharas, C. și Serences, JT (2019). Reprezentări coexistente ale informațiilor senzoriale și mnemonice în cortexul vizual uman. Nature Neuroscience, 22, 1336–1344. https://doi.org/10.1038/s41593-019-0428-x, PubMed: 31263205
Spaak, E., Watanabe, K., Funahashi, S. și Stokes, MG (2017). Codare stabilă și dinamică pentru memoria de lucru în cortexul prefrontal al primatelor. Journal of Neuroscience, 37, 6503–6516. https://doi.org/10.1523/ JNEUROSCI.3364-16.2017, PubMed: 28559375
Sreenivasan, KK, Vytlacil, J. și D'Esposito, M. (2014). Stocare distribuită și dinamică a informațiilor despre stimulii memoriei de lucru în cortexul extrastriat. Journal of Cognitive Neuroscience, 26, 1141–1153. https://doi.org/10 .1162/jocn_a_00556, PubMed: 24392897
Stokes, MG, Kusunoki, M., Sigala, N., Nili, H., Gaffan, D. și Duncan, J. (2013). Codare dinamică pentru controlul cognitiv în cortexul prefrontal. Neuron, 78, 364–375. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2013.01.039, PubMed: 23562541
Wolff, MJ, Jochim, J., Akyürek, EG, Buschman, TJ și Stokes, MG (2020). Codurile în derivă într-o schemă de codare stabilă pentru memoria de lucru. PLoS Biology, 18, e3000625. https://doi .org/10.1371/journal. bio.3000625, PubMed: 32119658
