Partea 2: Deformațiile mediului schimbă dinamic memoria spațială umană
Mar 22, 2022
Contact: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 1
Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 3
2.2|Experimentul 2: Mediu virtual desktop cu informații vizuale ascunse în timpul încercărilor de înlocuire
La un nivel de implementare, ancorarea dinamică a codului rețelei în timpul deformărilor mediului reflectă un mecanism de integrare a căii care este resetat atunci când este experimentată o limită familiară (Cheung et al., 2012; Keinath et al., 2018). Alternativ, unele modele presupun că efectele deformărilor mediului asupra reprezentărilor spațiale șimemoriereflectă modificări ale estimărilor de auto-localizare derivate din intrarea vizuală continuă de la granițe (Raudies & Hasselmo, 2015; Sheynikhovich și colab., 2009). Pentru a testa în mod explicit dacă ancorarea dinamică a spațiului umanmemoriepână la granița de origine depinde de accesul vizual continuu la granițe, am sondat spațial umanmemorieîn timpul deformărilor când această informaţie vizuală nu era disponibilă.
În acest scop, am folosit desktop VR pentru a testa o nouă cohortă de participanți pe locațiile a patru obiecte cu nume dintr-o cameră. Designul a fost similar cu primul experiment (Figura 2). Experimentul a cuprins trei blocuri. Fiecare bloc a început cu 8 încercări „colectați”, urmate de o secvență de 16 perechi de încercare constând dintr-o încercare „înlocuire” urmată imediat de o încercare „colectare” pentru obiectul înlocuit. Fiecare obiect a fost înlocuit de patru ori în această secvență de înlocuire-strângere, fiecare încercare de înlocuire pornind de la o poziție orientată spre mijlocul unuia dintre cei patru pereți. În timpul primului bloc, toate încercările au fost efectuate cu informații vizuale complete disponibile (Figura S1b). În al doilea și al treilea bloc, indiciile vizuale în timpul încercărilor de colectare au fost vizibile, dar indiciile vizuale în timpul încercărilor de înlocuire au fost ascunse de o ceață densă odată ce participantul s-a mutat din locația ei de pornire (Figura S1b). Această ceață a făcut imposibil ca participantul să vadă ceva dincolo de ceea ce se afla imediat în fața ei (în interval de 12,5 vu, aproximativ 10% din lungimea mediului familiar). În cele mai multe părți ale mediului, aceasta însemna că doar podeaua era vizibilă, ceea ce a furnizat informații despre fluxul optic, dar nu indicii pentru redimensionarea mediului. Pentru a îndeplini sarcina cu precizie în aceste condiții, participanții trebuiau să-și planifice calea la începutul probei înainte de apariția ceaței și să țină evidența unde se aflau în timp ce se mișcă. Mediul nedeformat a fost folosit pentru toate încercările din blocurile 1 și 2 și pentru încercările de colectare din blocurile 3. Pentru încercările de înlocuire din blocul 3, mediul a fost fie întins (n= 24 participanți) fie comprimat (n{{14} }} participanți; repartizați aleatoriu) cu 50% de-a lungul unei axe în timpul tuturor încercărilor de înlocuire. Texturile pardoselii, pereților și tavanului nu au fost redimensionate, ci au fost în schimb trunchiate (în timpul compresiilor) sau au continuat să placă noul spațiu (în timpul întinderilor). Fără diferențe în precizia blocului 2 (distanța de la locația corectă, medie ± SEM; întins: 25,87 ± 1,90 vu; comprimat: 26,17 ± 1,52 vu; test Wilcoxon, cu două cozi: W=608, p{ {28}} 0,688) sau timp de reacție (întins: 15,25 ± 1,47 s; comprimat: 13,67 ± 1,37 s; test Wilcoxon cu sumă de ranguri, cu două cozi: W=534,5, p= .274) au fost observate între participanții atribuiți condițiilor întinse versus comprimate, indicând faptul că ambele grupuri au învățat sarcina la fel de bine.
cistanche tubulosa: îmbunătățirea memoriei
Similar cu rezultatele primului nostru experiment și potrivirea cu predicțiile unui cont de ancorare dinamică, am observat din nou o diferență pozitivă de schimbare pentru înlocuirea încercărilor în mediul întins (testul Wilcoxon de rang semnat vs. 0, cu o singură coadă : W=275, p= .0002) și o diferență de schimbare negativă pentru înlocuirea încercărilor în mediul comprimat (testul Wilcoxon cu rang semnat vs. 0, cu o singură coadă: W { {9}}, p= .0129), cu o diferență semnificativă între aceste deformații (testul Wilcoxon sumei de rang, unilateral: W=382, p= .00002; Cifre 5 și S2b). Nu s-a observat nicio diferență semnificativă într-o deplasare de-a lungul dimensiunilor neformate între mediile întinse și comprimate (testul Wilcoxon sumei de rang: W=542, p= .3481).
As in Experiment 1, participants on average tended to face away from the boundary of origin when replacing objects (Figure S3). Due to this in combination with learned object locations being far from walls (>30vu) și restricțiile de vizibilitate din cauza ceții dense în timpul înlocuirii (ocluzie completă la 12,5 vu), pereții abia erau vizibili în momentul înlocuirii obiectului. Într-adevăr, atât în timpul blocurilor întinse, cât și comprimate, toate granițele au fost complet ascunse pentru participant în timpul unei mari părți a procesului de înlocuire după mișcarea ei inițială (comprimat: 49,3 ± 1,5 la sută din încercare; întins: 60,0 ± 1,3 la sută din încercare; medie ± SEM pe parcursul încercărilor ), și nu au fost vizibile în momentul înlocuirii obiectului în marea majoritate a încercărilor (comprimat: 364 din 384, 94,8 la sută; întins: 364 din 384, 94,8 la sută). Astfel, ancorarea la granițele vizuale dominante în momentul înlocuirii obiectului nu poate explica modelul diferențelor de schimbare pe care le observăm în acest experiment. Mai mult, comparând aceste rezultate cu cele ale experimentului 1 în care deformațiile, aparatele și locațiile obiectelor au fost comparabile, magnitudinea diferențelor de schimbare a fost mai mare numeric în medie în timpul înlocuirii în ceață densă (Comprimat: Exp. 1: -4,4697 ± 2,6455 vu). , Exp. 2: -10,9614 ± 4,0599 vu; Întins: Exp. 1:9,3747 ± 3,9241 vu, Exp. 2:20,0170 ± 4,6564 vu; medie ± SEM între participanți). Acest lucru sugerează că, dacă există ceva, accesul vizual la pereți reduce aspectul schimbărilor dependente de cale în locația obiectuluimemorie, deși diferențele dintre experimente nu au atins semnificație (testul Wilcoxon sumei de rang, Comprimat: W=591, p= .959; Întins: W=505, p= .089).
Ca și în Experimentul 1, când datele au fost analizate fără a ține cont de granița de origine, modelul de înlocuire a locațiilor în timpul blocurilor de deformare semăna cu o redimensionare a locațiilor familiare ale obiectelor care se potriveau calitativ cu redimensionarea mediului (Figura S4). În mod interesant, acest lucru indică faptul că apariția redimensionării în modelul locațiilor de înlocuire a obiectelor, de asemenea, nu depinde de accesul vizual la granițe în momentul înlocuirii obiectului, contrar predicției unor modele ghidate vizual.
Împreună, aceste rezultate indică astfel că spațial umanmemorieeste ancorat dinamic la granița de origine în medii deformate chiar și atunci când participanții nu au acces vizual la granițe în momentul înlocuirii obiectului.
Cistanche poate îmbunătăți memoria
2.3|Experimentul 3: Mediu virtual captivant, cu informații vizuale și vestibulare complete disponibile
În cele din urmă, am testat dacă este spațial umanmemorieeste influențată de granița de origine în mediile familiare deformate când sunt disponibile atât indicii vizuale vestibulare, cât și imersive. În acest scop, am avut un nou grup de participanți care finalizează o versiune complet captivantă a experimentului 1. Participanții au vizualizat camera virtuală printr-un afișaj stereoscopic montat pe cap (Figura S1c), iar direcția și locația lor au fost urmărite pe măsură ce se mișcau fizic în jurul mediu inconjurator. Experimentul a cuprins două blocuri. Fiecare bloc a început cu 8 încercări „colectați”, urmate de o secvență de 16 perechi de încercare constând dintr-o încercare „înlocuire” urmată imediat de o încercare „colectare” pentru obiectul înlocuit. Fiecare obiect a fost înlocuit de patru ori în această secvență de înlocuire-strângere, fiecare încercare de înlocuire pornind de la o poziție orientată spre mijlocul unuia dintre cei patru pereți. În timpul primului bloc, participanții au învățat locațiile a patru obiecte ca în experimentele 1 și 2, într-o cameră virtuală de 2,4 m × 2,4 m pătrată. În timpul celui de-al doilea bloc, mediul a fost fie întins (n= 24), fie comprimat (n= 24; repartizat aleatoriu) cu 0,4 m de-a lungul unei axe în timpul tuturor încercărilor de înlocuire, rămânând în același timp nedeformat în timpul încercărilor de colectare. Nu există diferențe în precizia blocului 1 (distanța de la locația corectă; întins: 0,300 ± 0.023 m; comprimat: {{ 36}}.352 ± 0,026 m; Testul Wilcoxon cu sume de rang, cu două cozi: W=654, p{= .177) sau timp de reacție (întins: 3,27 ± 0,17 s; comprimat: 3,27 ± 0,17 s; 0,15 s; Testul Wilcoxon cu sume de rang, cu două cozi: W=592, p= .942) au fost observate între participanții alocați condițiilor întinse versus comprimate, indicând faptul că ambele grupuri de participanți au învățat sarcina la fel de bine.
În timpul blocului de deformare, am observat din nou o diferență de deplasare pozitivă pentru înlocuirea încercărilor în mediul întins (testul Wilcoxon de rang semnat vs. 0, cu o singură coadă: W=286, p=.00005) și o diferență de schimbare negativă pentru încercările de înlocuire în mediul comprimat (testul Wilcoxon cu rang semnat vs. 0, cu o singură coadă: W=88, p= .0382) potrivirea predicțiilor noastre, cu o diferență semnificativă între condiții (testul Wilcoxon pentru sumă de ranguri, unilateral: W=398, p= .00009; Figurile 6a și S2c). Nu s-a observat nicio diferență semnificativă în deplasarea de-a lungul dimensiunilor nedeformate între condițiile întinse și comprimate (testul Wilcoxon sumei de rang: W=600, p= .8126).
Ca și în experimentele 1 și 2, participanții au avut, în medie, tendința de a se îndrepta cu fața departe de granița de origine atunci când înlocuiesc obiecte (Figura S3). De asemenea, atunci când datele au fost analizate fără a ține cont de granița de origine, modelul de înlocuire a locațiilor în timpul blocurilor de deformare semăna cu o redimensionare a locațiilor familiare ale obiectelor care se potriveau calitativ cu redimensionarea mediului (Figura S4). Pentru a examina în continuare relația dintre redimensionare și dinamica deplasării dependente de cale, am căutat să caracterizăm modelul fiecărui participant de locații de înlocuire a blocurilor de deformare prin adaptarea unui model care
a încorporat doi factori: redimensionarea și dinamica deplasării dependentă de cale. În acest scop, am calculat eroarea pătrată medie (MSE) a locațiilor de înlocuire a blocurilor de deformare în raport cu locațiile de obiect familiare transformate într-o gamă de valori de redimensionare și deplasare (Figura 6b și S5a). Procedând astfel, a arătat că modelele de răspuns ale participanților au fost cel mai bine explicate printr-un model hibrid care a încorporat atât redimensionarea (testul Wilcoxon de rang semnat vs. 0, o singură coadă, comprimat: W=378, p{{ 7}}.75e–6, întins: W {{1{0}}, p{= 2}.75e–6; testul Wilcoxon, cu o singură coadă, comprimat versus întins: W {{ 16}}, p= 4.85e–9) și dinamica deplasării dependente de cale (testul Wilcoxon cu semne vs. 0, cu o singură coadă, comprimat: W=38, p= 1 .40e– 4, întins: W=345.5, p{= 8}.40e–5; testul Wilcoxon, cu o singură coadă, comprimat vs. întins: W=443, p=2.22e–7) în direcțiile prezise (Figurile 6c,d și S5b). Observăm că nu am reușit să efectuăm o analiză similară în experimentele anterioare, deoarece participanții au avut tendința să se oprească devreme atunci când înlocuiau obiecte, indiferent de granița de origine (Figurile 4 și 5); prin urmare, modelarea tiparelor de înlocuire a locațiilor din Experimentele 1 și 2 ar necesita cel puțin un factor suplimentar de oprire timpurie, cu o anumită dubiualitate în ceea ce privește modul de implementare a unei astfel de componente.
Împreună, aceste rezultate oferă dovezi suplimentare că spația umanămemorieeste ancorat dinamic la limita de origine în timpul deformărilor mediului. Observăm schimbări dinamice în înlocuirea locației nu numai cu VR desktop, ci și cu VR imersivă atunci când sunt disponibile indicii vestibulare și vizuale complete. Mai mult, oferim dovezi specifice că un cont hibrid care încorporează atât redimensionarea, cât și dinamica de schimbare dependentă de cale explică cel mai bine spațiul uman.memorieîn medii deformate.
Cumpărați supliment de cistanche: îmbunătățiți memoria
3|DISCUŢIE
Rezultatele noastre arată că spațial umanmemorieprezintă un efect de ancorare dependent de istorie. Când participanților li se cere să înlocuiască un obiect într-o locație reținută într-un mediu deformat, ei aleg locații părtinitoare de distanța până la limita lor de origine. Adică tind să recapituleze distanța până la limita de origine, chiar dacă asta înseamnă că înlocuiesc obiectul în poziții inconsecvente. Această descoperire a fost replicată în trei situații experimentale – un mediu virtual desktop cu informații vizuale de localizare disponibile, un mediu virtual desktop cu informații vizuale de localizare ascunse și un mediu virtual imersiv cu informații vizuale și vestibulare de localizare disponibile. Această replicare triplă indică faptul că rezultatele sunt robuste și că dinamica de ancorare este rezistentă la variațiile în informațiile perceptuale disponibile în timpul navigării. Schimbări în spațiul umanmemoriedependente de granița de origine au fost similare calitativ cu schimbările dinamice ale codului grilei de șobolani care explorează liber mediile deformate (Keinath și colab., 2018). Împreună, aceste rezultate sugerează existența unui mecanism comun care stă la baza dinamicii dependente de istorie testate atât de reprezentările spațiale ale rozătoarelor, cât și de memoria spațială umană în timpul deformărilor mediului.
Aceste rezultate se bazează pe lucrările anterioare care arată corespondențe întrememorie-comportamentul condus la oameni și modelele neuronale observate în locul rozătoarelor și celulele grilei, dar trec dincolo de rezultatele trecute în mai multe moduri. S-a arătat anterior că atunci când oamenilor li se cere să navigheze în VR desktop la locațiile amintite ale obiectelor în versiuni întinse ale mediilor familiare, răspunsurile lor se potrivesc calitativ cu întinderea și bifurcațiile observate în celulele locului hipocampului (Hartley și colab., 2004). În mod similar, atunci când participanților la VR imersivă li se cere să meargă într-o locație anterioară în absența unor indicii vizuale după navigarea printr-un mediu întins sau comprimat, aceștia prezintă părtiniri care sunt în concordanță cu utilizarea celulelor grilei întinse sau comprimate pentru integrarea căii (Chen et al., 2015). În mod similar, un studiu recent care folosește VR imersivă în medii pătrate și trapezoidale a constatat că locațiile de înlocuire a obiectelor și estimările distanței au fost părtinitoare într-un mod care ar putea fi prezis pe baza neomogenităților celulelor grilei rozătoarelor din astfel de medii (Bellmund et al., 2020). În studiul actual, am testat o predicție specifică: că locațiile amintite ale obiectelor vor suferi schimbări dependente de traiectorie în medii deformate. La nivel algoritmic, această predicție decurge din ipoteza că estimarea de auto-localizare integrată în cale ar fi resetata atunci când este întâlnită o limită familiară. La nivel de implementare, această predicție a fost derivată dintr-un model de calcul în care faza grilei este ancorată dinamic la granița cea mai recent contactată, posibil prin intrarea din celulele de frontieră. Am arătat anterior că multe predicții la nivel de implementare ale acestui cont au fost confirmate în seturile de date existente pentru celulele grilei (Keinath et al., 2018). Aici arătăm dovezi și mai puternice pentru acest cont, demonstrând că aceste predicții sunt confirmate în comportamentul uman, în cadrul a trei experimente care utilizează atât desktop, cât și VR imersivă.
Aceste constatări sunt importante din două motive. În primul rând, ele oferă dovezi suplimentare pentru o corespondență puternică și specifică între efectele neuronale observate în grila rozătoarelor și celulele locului șimemorieefectele observate în comportamentul uman în timpul deformărilor mediului. Asemenea corespondențe între fenomenele la nivel celular și comportament sunt departe de a fi garantate - în multe cazuri predicțiile generate pe baza unor subseturi de reprezentări neuronale nu sunt realizate comportamental (Ekstrom și colab., 2020; Jeffery și colab., 2003; Krakauer și colab. , 2017; Warren, 2019; Zhao, 2018). În al doilea rând, spre deosebire de studiile anterioare ale efectelor deformării, rezultatele noastre nu pot fi explicate cu ușurință în ceea ce privește scalarea deformărilor hărții cognitive. Mai degrabă, rezultatele noastre sugerează că o funcție principală a celulelor locului și grilei este de a integra distanțe de la un anumit punct de referință. În majoritatea situațiilor ecologice, această funcție ar duce la o reprezentare precisă și consecventă a locului în care se află navigatorul în spațiu și, prin urmare, la o hartă cognitivă precisă. În cazul unui mediu deformat, totuși, sistemul trebuie să adjudece între menținerea coerenței sistemului global de coordonate prin scalarea deformărilor și menținerea fidelității metricii spațiale prin deplasarea hărții bazată pe ancorarea la un indiciu extern (în acest caz, limită întâlnită cel mai recent). Studiile anterioare au evidențiat dovezi pentru deformarea scalare (Barry și colab., 2007; Chen și colab., 2015; Hartley și colab., 2004; Munn și colab., 2020; Stensola și colab., 2012). În concordanță cu rezultatele acestor studii, constatăm că modelul mediu de înlocuire a locațiilor seamănă cu o redimensionare care se potrivește calitativ cu deformarea mediului (Chen și colab., 2015; Hartley și colab., 2004). Cu toate acestea, atunci când defalcăm datele pe baza graniței de origine, observăm dovezi solide că metrica spațială este dependentă dinamic de punctul de pornire al fiecărei încercări și că distanța până la acest punct de plecare este păstrată într-o măsură mai mare decât era de așteptat. doar baza unei deformări de redimensionare. Mai mult decât atât, atunci când adaptăm în mod specific un model cu doi factori la datele noastre VR captivante, găsim dovezi clare ale redimensionării concomitente și ale efectelor de schimbare dependente de cale, sugerând o interacțiune integrativă între integrarea traseului ancorat dinamic și indiciile vizuale (Cheng, Shettleworth, Huttenlocher). , & Rieser, 2007). Astfel, o transformare de coordonate statică singură nu poate explica complet datele; schimbările dinamice trebuie să joace un rol.
supliment cistanche: imbunatateste memoria
O limitare a studiului actual a fost că înlocuirea încercărilor inițiate de la fiecare graniță începea întotdeauna în același loc de plecare. Ca atare, locația de pornire și limita de origine au fost confundate. Astfel, nu putem spune cu certitudine că mecanismul de ancorare dinamică îl observăm ancore la granițe. Alte indicii non-limită cu informații spațiale sau regularități experimentale ar putea, în teorie, să servească și ca ancore dinamice. Într-adevăr, comportamentale (Etienne, Boulens, Maurer, Rowe și Siegrist, 2000; Etienne și Jeffery, 2004; Zhao și Warren, 2015) și neuronale (Jayakumar și colab., 2019; Pérez-Escobar, Kornienko, Latuske, Kohler, & Allen, 2016; Save, Cressant, Thinus-Blanc și Poucet, 1998) dovezile indică faptul că reperele punctate pot reseta și recalibra integrarea căilor. În plus, corelații neuronale ale reprezentării unui reper vectorial care ar putea media o astfel de dinamică au fost observate în întreaga formațiune a hipocampului (Deshmukh & Knierim, 2011, 2013; Høydal, Skytøen, Andersson, Moser și Moser, 2019). Cu toate acestea, dovezile tot mai mari indică limitele joacă un rol privilegiat în modelarea reprezentărilor spațiale și spațiale.memoriedeopotrivă (Doeller și Burgess, 2008; Doeller, King și Burgess, 2008; Keinath și colab., 2017; Weiss și colab., 2017). În mod similar, rămâne o întrebare deschisă dacă prejudecățile dinamice pe care le observăm în timpul deformărilor sunt produsul unui proces de auto-localizare actualizat continuu sau reflectă, în schimb, realizarea unui traseu stabilit anterior. În experimentele noastre, obiectele au fost întotdeauna colectate din locații de pornire aleatorii pentru a minimiza probabilitatea ca acestea să învețe o traiectorie fixă de înlocuire. Cu toate acestea, participanții au experimentat încercări de înlocuire în aranjamentul familiar înainte de blocurile de deformare, iar această experiență poate să le fi influențat traiectoriile în blocurile de înlocuire ulterioare.
Mecanismul la nivel de implementare prin care deformările mediului induc schimbări în ommemorienu a fost stabilit din date empirice. Predicțiile testate aici au fost derivate dintr-un model de rețea neuronală în care faza codului rețelei, despre care se crede că reflectă o estimare de auto-localizare actualizată prin informații despre auto-mișcare, a fost resetată la întâlnirea unei granițe familiare. Am arătat anterior că multe predicții la nivel de implementare ale acestui model au fost confirmate în seturile de date existente pentru celulele grilă de rozătoare (Keinath et al., 2018). Datele de neuroimagini și înregistrarea neuronală au stabilit existența unei rețele de celule grilă la oameni cu paralele reprezentaționale izbitoare cu rețelele observate la rozătoare (Doeller, Barry și Burgess, 2010; He & Brown, 2019; Jacobs și colab., 2013; Julian). , Keinath, Frazzetta, & Epstein, 2018; Kunz et al., 2019), inclusiv apariția redimensionării (Nadasdy și colab., 2017). Astfel, este posibil ca schimbările dinamice în faza grilei să medieze direct schimbările ancorate la graniță în spațiul uman.memorie. Cu toate acestea, scopul și conținutul reprezentativ al codului de rețea, precum și relația sa cu integrarea căilor, sunt în prezent un subiect de multe dezbateri (Burak & Fiete, 2009; Bush et al., 2015; Dordek, Soudry, Meir și Derdikman). , 2016; McNaughton și colab., 2006; Stachenfeld, Botvinick și Gershman, 2017), iar predicțiile comportamentale ale acestui cont ar putea fi realizate printr-o varietate de implementări care includ sau nu o componentă de cod grilă. Astfel, în timp ce o literatură în creștere susține corespondența codificării rețelelor între specii, precum și o concordanță generală între deformațiile induse de geometria mediului atât în codificarea rețelei, cât și în spațial.memorie(Bellmund et al., 2020; Chen et al., 2015), baza mecanicistă precisă a acestor efecte rămâne de rezolvat.
În concluzie, am arătat că spațialul umanmemorieîn medii deformate prezintă un efect de ancorare dependent de istorie, care este paralel cu ancorarea dinamică a celulelor grilei la granițele întâlnite recent. Această ancorare este robustă pentru o varietate de condiții vizuale și vestibulare și nu poate fi explicată printr-o transformare statică a hărții cognitive a unui navigator. Aceste rezultate au implicații importante pentru spațiul umanmemorieși relația sa cu reprezentările spațiale ale hipocampului și ridică întrebări suplimentare despre mecanismele specifice care le-ar putea lega pe cele două.
