Explorarea fluxului de informații din cortexul posteromedial în timpul memoriei de lucru vizuale spațiale: un studiu de magnetoencefalografie partea 1

Cortexul posteromedial (PMC) este un centru major al rețelei de mod implicit a creierului și este implicat într-o gamă largă de cogniții conduse intern, inclusiv memoria de lucru vizuo-spațială.

Rețeaua de mod implicit a creierului (DMN) se referă la un anumit sistem de circuite neuronale din creierul uman. DMN este activ în absența stimulării externe, așa că este numit și „rețeaua de conștientizare de sine” și este implicat în acțiuni complexe precum gândirea, amintirea, planificarea și autoevaluarea. Un număr tot mai mare de cercetări arată că DMN este strâns legat de memorie.

În primul rând, DMN poate juca un rol cheie în modul în care ne amintim trecutul. Cercetătorii au descoperit că DMN a fost activat atunci când subiecții s-au gândit și au descris oameni, locuri și evenimente cu experiență anterior. Această formă, numită „memorie autobiografică”, se bazează pe conștientizarea de sine.

În al doilea rând, DMN-ul este strâns legat de „regula celor șapte secunde” din creier. Așa-numita „regulă a șapte secunde” înseamnă că creierul oamenilor va funcționa automat și va continua timp de aproximativ șapte secunde fără intrare de stimul. Acest proces poate ajuta creierul să își optimizeze gândirea și să îmbunătățească flexibilitatea gândirii și creativitatea. Acest lucru are un efect pozitiv asupra îmbunătățirii memoriei.

În cele din urmă, oamenii de știință au descoperit că, cu mai puțin zgomot de fond, DMN poate juca un rol important în modul în care auzim și ne amintim informații noi. Aceasta înseamnă că atunci când încercăm să învățăm conținut nou, trebuie să ne separăm de distragerile din jurul nostru, astfel încât DMN să poată procesa și stoca informațiile în mod eficient.

Luat împreună, DMN este strâns legat de memoria noastră în mai multe moduri. Încurajarea conștientizării de sine și antrenamentul în gândirea profundă, introspecția și atenția va avea un impact pozitiv asupra dezvoltării DMN și asupra abilităților de memorie îmbunătățite. Prin urmare, ar trebui să ne concentrăm pe exercitarea rețelei de mod implicit a creierului pentru a ne îmbunătăți memoria și abilitățile cognitive. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche deserticola poate îmbunătăți semnificativ memoria deoarece Cistanche deserticola este un material medicinal tradițional chinezesc care are multe efecte unice, dintre care unul este îmbunătățirea memoriei. Eficacitatea cărnii tocate vine din diferitele ingrediente active pe care le conține, inclusiv acid, polizaharide, flavonoide etc. Aceste ingrediente pot promova sănătatea creierului în diferite moduri.

Faceți clic pe cunoaște 10 moduri de a îmbunătăți memoria

Cu toate acestea, contribuția sa precisă la aceste procese cognitive rămâne neclară. Folosind MEG, am măsurat activitatea PMC la participanții umani sănătoși (adulți tineri de ambele sexe) în timp ce aceștia au efectuat o sarcină de memorie de lucru vizuală spațială.

Analizele de clasificare a modelelor multivariate au dezvăluit informații legate de stimul în timpul codificării și regăsării într-un set de ROI corticale definite a priori, inclusiv cortexele prefrontale, occipitale și centrotemporale, în plus față de PMC.

Am măsurat măsura în care această informație de stimul a fost schimbată între zone într-o analiză a fluxului de informații, măsurând relațiile Granger-cauzale dintre zone de-a lungul timpului. În concordanță cu natura vizuală a sarcinii, informațiile din cortexul occipital au modelat alte regiuni în majoritatea epocilor. Cu toate acestea, PMC a modelat reprezentările obiectelor în cortexele occipitale și prefrontale în timpul memoriei de lucru vizuospațiale, influențând cortexul occipital în timpul recuperării și PFC în toate epocile sarcinii.

Descoperirile noastre sunt în concordanță cu rolul propus pentru PMC în reprezentarea conținutului intern, inclusiv a informațiilor amintite, și în compararea stimulilor externi cu materialul amintit.

Cuvinte cheie: memorie episodică; analiza fluxului de informații; MEG; cortexul cingulat posterior; memorie vizual-spațială.

Declarație de semnificație

Creierul uman funcționează ca o colecție de regiuni extrem de interconectate. Cartografierea funcției acestei interconectivitati, precum și a specializărilor din diferite regiuni, este esențială pentru înțelegerea proceselor neuronale care stau la baza cogniției.

Cortexul posteromedial (PMC) este o regiune corticală extrem de conectată, implicată în memoria de lucru vizuo-spațială, deși contribuția sa precisă rămâne neclară.

Am măsurat activitatea PMC în timpul unei sarcini de memorie de lucru vizuale spațiale, testând modul în care diferitele regiuni au reprezentat stimulii și dacă aceste reprezentări au fost conduse de alte regiuni corticale.

Am descoperit că PMC a influențat informațiile de stimul în alte regiuni în toate fazele sarcinii, ceea ce sugerează că PMC joacă un rol cheie în modelarea reprezentărilor stimulilor în timpul memoriei de lucru vizuospatiale.

Introducere

Cortexul posteromedial (PMC) cuprinde cortexul cingulat posterior și precuneusul și este susținut pe scară largă pentru a susține o varietate de forme de cunoaștere conduse intern (Andrews-Hanna, 2012).

Ca un centru al rețelei de mod implicit a creierului, PMC demonstrează conexiuni extinse cu lobul temporal medial, precum și regiunile creierului frontoparietal asociate cu controlul cognitiv (Leech și colab., 2012).

Studiile fMRI care delimitează subdiviziunile din PMC indică modele distincte de conectivitate cu alte zone în timpul stării de repaus (Margulies et al., 2009; Bzdok et al., 2015; Kernbach et al., 2018; Khan et al., 2020) precum și Conectivitate funcțională divergentă legată de sarcini pe măsură ce dificultatea sarcinii crește (Leechet al., 2011, 2012; Bzdok și colab., 2015).

Având în vedere bogăția acestor conexiuni și eterogenitatea subregiunilor PMC (Margulieset colab., 2009; Leech și colab., 2011), PMC este, probabil deloc surprinzător, implicat într-o gamă variată de funcții cognitive.

Astfel de funcții includ procesarea autoreferențială, imaginile vizuale, traducerea reprezentărilor egocentrice în alocentrice și modularea formelor de cunoaștere direcționate intern versus extern (pentru revizuire, vezi Bzdok et al., 2015).

În ciuda faptului că nu există conexiuni directe cu cortexul senzorial, PMCappears poziționat ideal pentru a primi intrări senzoriale-perceptuale convergente, în mare parte vizuale, pentru a sprijini integrarea informațiilor vizuale spațiale (Conti și Irish, 2021).

Aceste reprezentări pot fi menținute online și operate (de exemplu, memoria de lucru) (Kravitz și colab., 2011; Hunsaker și Kesner, 2018) sau integrate în reconstrucții bogate în context ale experiențelor trecute (de exemplu, memoria episodică) (Lega și colab., 2017; Natu et al., 2019).

O constatare consistentă în literatura de memorie este cea a activării semnificative a PMC în timpul sarcinilor care necesită restabilirea informațiilor contextuale (Bird et al., 2015).

Mai mult, sa demonstrat că activitatea din subregiunile PMC se scalează parametric cu intensitatea informațiilor recuperate parametric, sugerând un rol important în fenomenologia memoriei. În schimb, alte subregiuni ale PMC au fost sugerate să reprezinte configurații unice ale caracteristicilor evenimentului (Cooper și Ritchey, 2019).

În mod colectiv, aceste studii indică un rol central al PMC în reprezentarea și integrarea diferitelor tipuri de informații în serviciul memoriei (pentru revizuire, vezi Ritchey și Cooper, 2020).

Studiile care explorează evoluția în timp a activității PMC în fazele sarcinii au demonstrat în mod constant o „întorsătură de codificare/recuperare”, în care amintirea cu succes este asociată cu o activitate PMC atenuată în timpul codificării, dar cu o activitate crescută în timpul recuperării (Daselaar și colab., 2004, 2009; Huijbers și colab. , 2012,2013).

Este important, prin compararea locațiilor voxelilor care conduc asocierile dintre performanță și atenuare, apoi facilitare, Vannini și colab. (2011) au demonstrat că aceleași subregiuni PMC modulează flip-ul de codare/recuperare. De asemenea, s-a demonstrat că modelele de conectivitate funcțională cu PMC evoluează în fazele sarcinii de memorie (de exemplu, Piccoli și colab., 2015).

De exemplu, sincronia lobul temporal medial-neocortical cu tafaza prezice în mod fiabil gradul de imagini vizuale rememorate în timpul regăsirii memoriei autobiografice, corelând în mod specific cu activitatea din precuneus (Fuentemilla și colab., 2014), rezonând cu rolul propus al PMC în restabilirea senzorială vizuală și spațială. - detalii perceptuale.

Astfel, deși există dovezi care sugerează transferul de informații între PMC și alte regiuni ale creierului în timpul performanței memoriei (Canolty și colab., 2006; Fell și Axmacher, 2011; Sauseng și colab., 2019), direcția acestui schimb de informații rămâne prost înțeleasă.

Obiectivul acestui studiu a fost de a valorifica precizia temporală a MEG pentru a stabili tiparele fluxului de informații între PMC și alte regiuni ale creierului în timpul performanței memoriei de lucru visuospatiale.

Am folosit o nouă măsură a schimbului de informații cauzale Granger pentru a testa dovezi că PMC codifică atributele stimulului în diferite faze ale sarcinii și pentru a determina dacă o astfel de informație este transferată din regiunile PMC ale creierului.

Am prezis că, dacă conectivitatea dintre PMC și alte regiuni reflectă schimbul de informații care este crucial pentru performanța memoriei, ar trebui să găsim dovezi că PMC codifică stimulul amintit și conduce codificarea acestor informații în alte regiuni.

Materiale și metode

Participanții. Am colectat date psihofizice, MEG și RMN de la 12 participanți (10 femei, 2 bărbați, vârsta 19-31 ani, medie=23,8 ani). Fiecare participant a finalizat experimentul psihofizic într-o sesiune de 1 oră, urmat o săptămână mai târziu prin experimentul MEG într-o sesiune de 2 ore.

Imaginile RMN anatomice au fost obținute într-o sesiune de jumătate de oră într-o zi separată. Un participant s-a retras din studiul MEG devreme din cauza durerii de cap, astfel încât datele lor au fost excluse.

Toți participanții erau sănătoși, fără antecedente de tulburări neurologice și/sau psihiatrice și au furnizat consimțământul informat. Fiecare participant a avut o acuitate vizuală normală sau corectată la normal.

Recrutarea participanților și experimentele au fost efectuate cu aprobarea Comitetului de etică a cercetării umane de la Universitatea Macquarie și prin Declarația de la Helsinki.

For more information:1950477648nn@gmail.com