Partea 3: Deformațiile mediului schimbă dinamic memoria spațială umană

Contact: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Vă rugăm să faceți clic aici pentru partea 2

4|METODE

4.1|Participanții

Patruzeci și nouă de participanți au dat consimțământul scris și au fost plătiți pentru participarea la Experimentul 1, 53 pentru Experimentul 2 și 48 pentru Experimentul 3. Un participant de la Experimentul 1 și patru participanți de la Experimentul 2 au fost excluși pentru performanțe mai proaste decât șansa până la sfârșitul perioadei. ultimul bloc familiar. Un participant suplimentar a fost exclus din Experimentul 2 ca valoare anormală (scor de schimbare > 3 peste medie, în direcția prezisă), lăsând un număr final de 48 de participanți la Experimentul 1 (31 de femei, vârsta medie 23,5, interval de vârstă 18-44) , 48 în Experimentul 2 (30 de femei, vârsta medie 22,4, interval de vârstă 18-33) și 48 în Experimentul 3 (38 de femei, vârsta medie 22,9, interval de vârstă 18-44), cu 24 de participanți în fiecare condiție experimentală. Mărimea eșantionului a fost aleasă înainte de efectuarea tuturor experimentelor pentru a fi dublu față de numărul de participanți la experimentele anterioare care studiau efecte similare (Chen et al., 2015). Toți participanții au furnizat consimțământul informat în conformitate cu Consiliul de revizuire instituțional al Universității din Pennsylvania.

Cistanche poate îmbunătăți memoria

4.2|Protocoale experimentale

4.2.1|Experimentul 1: Mediu virtual desktop cu informații vizuale complete disponibile — Am folosit Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) pentru a construi medii de realitate virtuală care au fost redate și afișate de la prima- perspectiva persoanei folosind software-ul comercial Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). Mediul a fost afișat pe un 27-in. Monitorul LG (rezoluție: 1920 × 1080) și participanții erau așezați la aproximativ 50 cm de ecran. Participanții au învățat locațiile obiectelor țintă în interiorul unui mediu virtual, utilizând procedura de învățare descrisă în textul principal și ilustrată în Figura 2. Participanții s-au deplasat prin mediu folosind mâna dreaptă pentru a acționa tastele săgeți pentru a avansa sau înapoi și a vira la stânga sau dreapta. În timpul fazei de înlocuire, participanții au navigat la locația obiectului amintit și au apăsat tasta „r” cu mâna stângă pentru a-și înregistra răspunsul. Direcția virtuală și locația au fost înregistrate la fiecare 100 ms.

Mediul familiar era o arenă virtuală pătrată, fără tavan. Fiecare perete de graniță avea 116 unități virtuale (vu) în lungime × 5,6 vu în înălțime în raport cu un nivel simulat al ochilor de 4 vu. O unitate virtuală corespunde la 0,3048 metri din lumea reală (1 ft). Cele patru obiecte țintă erau un radiator, o lampă, un tambur de ulei și o prăjitură. La începutul fiecărui bloc, participanții au colectat fiecare obiect țintă în ordine pseudo-aleatorie de două ori, fără încercări de înlocuire intercalate. Apoi au efectuat 16 încercări de înlocuire (4 pentru fiecare obiect, în ordine pseudo-aleatorie), fiecare dintre acestea fiind urmată imediat de o încercare de colectare pentru același obiect pentru a oferi feedback. Instrucțiunile pentru fiecare încercare (fie „Colectați”, fie „Înlocuiți”, urmate de numele obiectului țintă) au fost afișate în centrul ecranului pentru întreaga încercare. În timpul fiecărei încercări de „colectare”, în cameră era prezent doar obiectul care urma să fie colectat. În timpul încercărilor de „înlocuire”, nu au fost prezente obiecte. Aceeași textură a fost aplicată pe toți pereții. Semnele distale, sub formă de soare, cer și un lanț de munți, au înconjurat arena (Figura S1). Aceste indicii distale au fost redate la infinit, oferind astfel informații de orientare, dar nu indicii pentru locație.

Participanții au completat două blocuri, un bloc familiar urmat de un bloc de deformare. Înlocuiți doar încercările diferite între blocuri. Mediul folosit pentru înlocuirea încercărilor din blocul de deformare a fost fie întins cu 50% împreună cu o dimensiune în raport cu mediul pătrat familiar (lățime 174 vu × lungime 116 vu) sau comprimat 50% (lățime 58 vu × lungime 116 vu). Pentru a crea aceste medii deformate, texturile podelei, pereților și tavanului nu au fost redimensionate, ci au fost în schimb trunchiate (în timpul compresiilor) sau au continuat să placați noul spațiu (în timpul întinderilor). Zece participanți au observat o diferență între mediul original și cel deformat.

îmbunătăți memoriaproduse cistanche

4.2.2|Experimentul 2: Mediu virtual desktop cu informații vizuale

ascuns în timpul încercărilor de înlocuire — Designul și procedurile au fost similare cu cele din Experimentul 1, cu excepția celor descrise mai jos.

Mediul familiar era o cameră virtuală pătrată. Fiecare perete a fost texturat cu un tapet unic pentru a oferi indicii de orientare. Pardoseala a fost, de asemenea, texturată în mod repetitiv pentru a oferi informații despre fluxul optic, dar textura podelei nu a oferit indicii pentru o locație în interiorul mediului. Fiecare perete de frontieră avea 116 unități virtuale (vu) în lungime și 19 vu în înălțime în raport cu un nivel simulat al ochilor de 4 vu. Mediul a fost complet închis de pereți și tavan (Figura S1).

Participanții au completat trei blocuri. În primul bloc, mediul era pătrat, iar indiciile vizuale erau întotdeauna vizibile. În cel de-al doilea bloc, mediul a fost, de asemenea, un pătrat, iar indiciile vizuale în timpul înlocuirii încercărilor (dar nu a încercărilor colectate) au fost mascate de o ceață densă odată ce participantul a călătorit la cel puțin 3,1 vu de locația de pornire. Ceața este complet saturată la 12,5 Vu, ocluzând toate indiciile vizuale dincolo de această rază. Toate obiectele au fost localizate la cel puțin 30 vu de toate granițele. În al treilea bloc (blocul de deformare), indiciile vizuale au fost, de asemenea, mascate de ceață densă la mișcarea din poziția inițială, iar camera familiară a fost înlocuită cu o cameră dreptunghiulară care a fost fie întinsă cu 50% față de pătratul original de-a lungul unei axe (lățime 174 Vu). × lungime 116 VU) sau comprimat 50 la sută (lățime 58 vu × lungime 116 vu). Pentru a crea aceste medii deformate, texturile podelei, pereților și tavanului nu au fost redimensionate, ci au fost în schimb trunchiate (pentru compresii) sau au continuat să placați noul spațiu (pentru întinderi). Unsprezece participanți au observat o diferență între mediul original și cel deformat.

4.2.3|Experimentul 3: Mediu virtual imersiv cu informații vizuale și vestibulare complete disponibile - Designul și procedurile pentru Experimentul 3 au fost similare cu cele ale experimentului 1, cu excepția celor descrise aici. Am folosit versiunea 5.6 a motorului de joc Unity (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) pentru a construi și a reda camere captivante de realitate virtuală prin intermediul afișajului stereoscopic HTC Vive montat pe cap și al monitorului de poziție (rezoluție de 1.080 × 1.200) per ochi; https://www.vive.com/, HTC cu tehnologie de la Valve Corporation, New Taipei City, Taiwan). Răspunsurile în timpul fazei de înlocuire au fost colectate de participanții care apăsau tasta „declanșare” a unui controler wireless HTC Vive cu mâna lor dominantă. Participanții își puteau mișca liber capetele și se puteau plimba prin mediu. Direcția și locația lor au fost înregistrate la fiecare 100 de ms. Niciun participant nu s-a plâns de rău de mișcare în timpul sau după experiment.

Mediul familiar era o cameră virtuală pătrată, măsurând 2,4 m lungime × 2,4 m lățime × 2,5 m înălțime. Pozițiile a 2 pereți virtuali (nord-sud) s-au potrivit cu 2 dintre pereții camerei de urmărire fizică, restul de 2 pereți virtuali nepotriviți (est-vest) au fost deplasați în timpul deformărilor. Toți pereții au fost texturați cu un gri cărbune. Podeaua și tavanul au fost texturate cu un gri mai deschis. O coloană gri deschis de la podea până la tavan 0.1 m lățime × 0.1 m lungime a fost amplasată în fiecare colț pentru a descuraja participanții să contacteze echipamentul de urmărire (Figura S1).

Participanții au completat două blocuri, un bloc familiar urmat de un bloc de deformare. Înlocuiți doar încercările diferite între blocuri. Mediul utilizat în timpul încercărilor de înlocuire a blocului de deformare a fost fie întins de-a lungul unei dimensiuni (est-vest) prin deplasarea unuia sau ambilor pereți nepotriviți și a coloanelor învecinate (lățime 2,8 m × lungime 2,4 m) sau comprimat de-a lungul acestei dimensiuni (lățime 2. 0 m × lungime 2,4 m). Între blocuri, afișajul a fost redat negru solid timp de 5 s, cu instrucțiunile „așteptați următoarea încercare” afișate în centrul de jos al câmpului vizual.

Deoarece participanții nu mai puteau fi teleportați între încercări, aceștia au fost instruiți să se miște înainte de fiecare încercare pentru a înfrunta și aproape să atingă centrul unuia dintre cei patru pereți, așa cum este indicat de o săgeată neagră plutitoare. Pentru a se asigura că participantul nu a văzut niciun perete care se mișcă în timpul încercărilor de deformare, peretele deplasat depindea de poziția de pornire pentru acea încercare. Dacă proba a început de la peretele de est, atunci peretele de vest a fost deplasat cu {{0}},4 m. Dacă încercarea a început de la peretele de vest, atunci peretele de est a fost deplasat cu 0,4 m. Dacă încercarea a început fie de la nord, fie de la sud, atunci atât pereții de est, cât și de vest au fost deplasați cu 0,2 m fiecare. Din toate pozițiile de plecare, deplasarea instantanee a pereților nu a fost vizibilă. Niciun participant nu a observat manipularea.

Setul complet de obiecte țintă a fost o sferă roșie, un cub albastru, un cilindru verde și o capsulă violet. Locațiile obiectelor erau toate pe o rază de 0,4 m de centrul mediului familiar. Toate obiectele au fost prezentate pe același piedestal gri de 1,5 m înălțime pentru a le ridica la aproximativ nivelul ochilor (Figura S1). Obiectele țintă pentru fiecare încercare au fost selectate în ordine pseudo-aleatorie. Instrucțiunile (fie „Colectați” fie „Înlocuiți” urmat de numele obiectului țintă în textul care se potrivește cu culoarea obiectului țintă, fie „Mergeți la săgeata” pentru a începe următoarea încercare) au fost afișate în centrul de jos al imaginii vizuale. câmp pentru întregul tuturor încercărilor.

beneficiu cistanche: îmbunătățirea memoriei

4.3|Analiză

Toate datele înregistrate au fost importate în MATLAB (MathWorks) și analizate folosind scripturi personalizate.

4.3.1|Analiza locației de înlocuire a obiectelor—Așa cum este descris în textul principal și figură

3, pentru a testa dacă locațiile înlocuite ale obiectelor depind de granița de pornire, am aliniat mai întâi toate cele patru obiecte scăzând locațiile lor mediane înlocuite. În continuare, pentru fiecare axă (nord-sud și est-vest) am calculat deplasarea de-a lungul acelei axe între locațiile mediane de înlocuire atunci când pornesc de la o limită (nord sau est) minus limita opusă (sud sau vest). În cele din urmă, am calculat diferența de deplasare măsurată de-a lungul dimensiunilor deformate și nedeformate ca măsură finală de interes. Medianele au fost alese ca măsură a tendinței centrale de a atenua efectul valorii aberante în locațiile înlocuite.

4.3.2|Statistici — Toate testele statistice au fost cu două cozi (dacă nu se menționează altfel)

teste neparametrice cu testul special notat însoțind fiecare rezultat. Având în vedere distribuția tipică cu coadă lungă a datelor de schimbare, au fost alese teste neparametrice, deoarece aceste teste nu iau o formă specială a distribuțiilor testate. Statisticile W au fost raportate pentru toate testele Wilcoxon cu semne și sume de rang. Toate diagramele de tip box-and-whisker indică minim până la maxim (whisker), intervalul primul până la al treilea quartile (caseta) și mediana (linia) a distribuției.

beneficiu cistanche: îmbunătățirea memoriei

Material suplimentar

Consultați versiunea web de pe PubMed Central pentru materiale suplimentare.

MULȚUMIRI

Mulțumim cu recunoștință pentru sprijinul acordat de NSF grant PHY-1734030 (VB), NIH grants EY022350 și EY027047 (RAE) și NSF IGERT grant 0966142 (ATK). VB a fost, de asemenea, sprijinit parțial de programul Honda Research Institute Curious-Minded Machines și de Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado; NSF grant PHY-1607611) în acest timp.

Informații de finanțare

Institutul de Cercetare Honda Mașini cu minte curioasă; National Institutes of Health, numere de grant/premie: EY022350, EY027047; Fundația Națională de Știință, numere de grant/premie: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030

DECLARAȚIA DE DISPONIBILITATE A DATELOR

Datele și scripturile personalizate MATLAB care implementează toate analizele sunt disponibile public la https://github.com/akeinath/HumanMemorie_Deformații ale mediului.

cistanche beneficiu

REFERINȚE

Barry C, Hayman R, Burgess N și Jeffery KJ (2007). Redimensionarea în funcție de experiență a grilelor entorrinale. Nature Neuroscience, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]

Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C și Doeller CF (2020). Deformarea metricii hărților cognitive distorsionează memoria. Nature Human Behaviour, 4, 177–188. 10.1038/s41562-019-0767-3

Burak Y, & Fiete IR (2009). Integrare precisă a traseului în modelele de rețea de atractoare continue ale celulelor grilă. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]

Bush D, Barry C, Manson D și Burgess N (2015). Utilizarea celulelor grilei pentru navigare. Neuron, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]

Bush D și Burgess N (2014). Un model hibrid de interferență oscilatoare/rețea de atracție continuă de ardere a celulelor grid. The Journal of Neuroscience, 34, 5065–5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed: 24695724]

Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F și Burgess N (2019). Influențe diferențiale ale mediului și auto-mișcarea asupra locului și arderii celulelor grilei. Nature Communications, 10, 630. 10.1038/s41467-019-08550-1

Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR și McNamara TP (2015). Prejudecata în integrarea căii umane este

prezis de proprietățile celulelor grilei. Current Biology, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed: 26073138]

Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J și Rieser JJ (2007). Integrarea bayesiană a informațiilor spațiale. Buletinul psihologic, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]

Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G și Wiles J (2012). Menținerea unei hărți cognitive în întuneric: necesitatea de a fuziona cunoștințele de frontieră cu integrarea căilor. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]

Deshmukh SS și Knierim JJ (2011). Reprezentarea informațiilor non-spațiale și spațiale în cortexul entorinal lateral. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]

Deshmukh SS și Knierim JJ (2013). Influența obiectelor locale asupra reprezentărilor hipocampului: vectori de reper și memorie. Hipocampus, 23, 253–267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]

Doeller CF, Barry C și Burgess N (2010). Dovezi pentru celulele grilă într-o rețea de memorie umană. Natura, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed: 20090680]

Doeller CF și Burgess N (2008). Corectarea erorilor distincte și învățarea accidentală a locației în raport cu reperele și limitele. Proceedings of the National Academy of Sciences ofthe United States of America, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]

Doeller CF, King JA și Burgess N (2008). Sisteme paralele striatale și hipocampale pentru repere și limite în memoria spațială. Proceedings of the National Academy of Sciences ofthe United States of America, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]

Dordek Y, Soudry D, Meir R și Derdikman D (2016). Extragerea caracteristicilor celulei grilă din intrările celulei de loc folosind analiza componentelor principale nenegative. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]

Ekstrom AD, Harootonian SK și Huffman DJ (2020). Codificare grilă, reprezentare spațială și navigare: ar trebui să presupunem un izomorfism? Hipocampus, 30, 422–432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]

Epstein RA, Patai EZ, Julian JB și Spires HJ (2017). Harta cognitivă la oameni: navigație spațială și nu numai. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]

Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T și Siegrist C (2000). O scurtă prezentare a reperelor cunoscute reorientează integrarea căii la hamsteri. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]

Etienne AS și Jeffery KJ (2004). Integrarea căii la mamifere. Hipocampus, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]

Fiete IR, Burak Y, & Brookings T (2008). Ce transmit celulele grilei despre locația șobolanului. The Journal of Neuroscience, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed: 18596161]

Gallistel CR (1990). Organizarea invatarii. Cambridge, MA: Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB și Moser EI (2005). Microstructura unei hărți spațiale în cortexul entorinal. Natura, 436, 801–806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S și Giocomo LM (2015). Limitele de mediu ca o corecție a erorilor

mecanism pentru celulele grilă. Neuron, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I, & Burgess N (2004). Determinanții geometrici ai memoriei spațiale umane.

Cognition, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]