Ločevanje vzorcev in izvorni spomin vključujeta različne hipokampalne in neokortikalne regije med iskanjem

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

Uvod

Podrobne predstavitve preteklih dogodkov so odvisne od zmožnosti oblikovanja povezav med predmeti in njihovimi kontekstualnimi značilnostmi (tj.spomin), pa tudi zmožnost jasne predstavitve novega dogodka od podobnega, shranjenega vspomin(tj. ločevanje vzorcev). Znano je, da oba procesa vključujeta hipokampus, čeprav ostaja nejasno, ali imata podobne mehanizme. Prav tako ni znano, ali in v kateri regiji(-ah) se dejavnost, povezana s temi procesi, prekriva in/ali medsebojno vpliva. Tukaj smo uporabili fMRI visoke ločljivosti, da bi preučili prispevke hipokampalnih podpolj in neokortikalnih področij k ločevanju vzorcev in viruspominz eksperimentalno paradigmo, ki je hkrati preizkušala oboje. Med kodiranjem so moški in ženske človeški subjekti mimogrede preučevali predmete v enem od štirih kvadrantov na zaslonu. Med preskusom so si ogledovali ponavljajoče se predmete (tarče), podobne predmete (vabe) in nove predmete (folije) ter morali povedati, ali je vsak predmet star, podoben ali nov. Po presoji vsake postavke so bili subjekti pozvani, da navedejo kvadrant, v katerem je bil predstavljen izvirni dražljaj. Tako je imel vsak poskus vab komponento diskriminacije vab (ločevanje vzorcev obdavčitve) in presojo lokacije (izvorni pomnilnik). Našli smo dva glavna odzivna profila: (1) signale, povezane z ločevanjem vzorcev v DG/CA3 in peririnalnem korteksu in (2) virspominsignalov v posteriornem CA1, parahipokampalnem korteksu in angularnem girusu. Voxelwise analiza celih možganov je razkrila, da je aktivnost povezana s privabljanjem diskriminacije in izvoraspominse večinoma ni prekrival. Te ugotovitve kažejo, da so različni procesi osnova za iskanje predstavitev predmetov, ločenih z vzorci, in spominjanje izvornih informacij.

Ključne besede: kontekst; fMRI; hipokampus;spomin; ločevanje vzorcev;izvorni pomnilnik

korist zelišča cistanche: izboljša spomin

Podrobni epizodni spomini so odvisni od zmožnosti oblikovanja asociacij med predmeti in konteksti (tj. izvorni spomin), pa tudi od sposobnosti razlikovanja med podobnimi predmeti ali dogodki v spominu (tj. ločevanje vzorcev). Veliko dokazov kaže, da izvorni spomin temelji na hipokampusu, za katerega se domneva, da predstavlja povezavo med predmeti in kontekstom (Diana et al., 2007). Študije na glodalcih so pokazale, da hipokampalne CA1 "lokacijske celice" lahko kodirajo povezave med predmeti in lokacijami (Komorowski et al., 2009), medtem ko so študije na ljudeh z visoko ločljivostjo fMRI pokazale povečano aktivnost v CA1 in subikulumu med asociativnim spominom. kodiranje in iskanje (Eldridge et al., 2005; Viskontas et al., 2009; Suthana et al., 2015). Študije izvornega pomnilnika običajno primerjajo dejavnost, povezano s prepoznavanjem predmetov z (S ) in brez (S μ ) specifične kontekstualne podrobnosti (npr. prostorske lokacije) in se nagibajo k enačenju samo prepoznavanja predmetov (S μ ) z manj podrobnim spominom z nižjo natančnostjo (Frithsen in Miller, 2014; Hutchinson et al., 2014). Te študije pogosto ne pokažejo angažiranosti hipokampusa za prepoznavanje predmetov brez priklica povezanega konteksta (S μ). Vendar pa je sam pomnilnik elementov lahko zelo podroben. Oblikovati je treba različne, visoko zvestobe predstavitve elementov (z ločevanjem vzorcev), da jih ločimo od podobnih elementov v pomnilniku. Tako kot izvorni spomin naj bi se tudi ločevanje vzorcev zanašalo na hipokampus, kar je dokazano pri glodavcih (Leutgeb et al., 2007; Neunuebel in Knierim, 2014) ter v človeških mnemoničnih paradigmah razlikovanja (Bakker et al., 2008; Berron et al.). al., 2016), kar kaže, da ima zobni girus (DG) ključno vlogo pri ortogonalizaciji prekrivajočih se vnosov.

Kliknite na Cistanche za spomin

Zunaj hipokampusa naj bi široko omrežje posteriornih medialnih kortikalnih področij podpiralo kontekst in izvorni spomin (Ranganath in Ritchey, 2012; Reagh in Ranganath, 2018). Parahipokampalna skorja (PHC) kodira prostorske/kontekstualne informacije poleg hipokampusa, medtem ko je aktivnost v lateralni posteriorni parietalni skorji, zlasti angularni girus, povezana s priklicem epizodnih podrobnosti (Johnson et al., 2013; Hutchinson et al., 2014). Pred kratkim so študije pokazale, da lahko kortikalne regije zunaj hipokampusa prav tako prispevajo k ločevanju vzorcev (Reagh in Yassa, 2014; Leal in Yassa, 2018). Na primer, nedavno delo naše skupine je pokazalo, da je peririnalna skorja (PRC), del ventralnega toka "kaj", ki štrli v hipokampus, vključena med mnemonično diskriminacijo podobnih predmetov (Reagh in Yassa, 2014).

Z uporabo dobro potrjene naloge razlikovanja elementov, ki je bila spremenjena tako, da vključuje komponento izvornega pomnilnika, je prejšnje delo v našem laboratoriju pokazalo, da lahko pride do pravilne presoje izvornega pomnilnika, če ni ločevanja vzorcev (tj. lažnih alarmov), kar kaže, da ti procesi, ki sta domnevno odvisna od podrobnih hipokampalnih predstavitev, sta vsaj vedenjsko ločljiva (Kim in Yassa, 2013). Vendar obseg, do katerega ti procesi proizvajajo različne ali prekrivajoče se signale v subregijah hipokampusa in kortikalnih območjih, ni znan. Ta študija je uporabila fMRI z visoko ločljivostjo (1,8 mm s pokritostjo skoraj celih možganov) za hkratno ocenjevanje podpolja hipokampusa in kortikalne aktivnosti med razlikovanjem podobnih predmetov vabe in presojanjem izvornega spomina za te elemente. Predhodne študije fMRI so opazile aktivnost v regiji DG/CA3 med pravilnim zavračanjem podobnih vab, ki je bila enaka aktivnosti novih folij (Bakker et al., 2008). Ta vzorec aktivnosti je skladen s signalom za ločevanje vzorcev v tem, da se podobni predmeti obravnavajo kot novi elementi in ne povzročijo zatiranja ponavljanja (tj. prilagoditve fMRI), opaženega pri enakih ponovitvah. Predvidevali smo, da bomo ta signal za ločevanje vzorcev videli v DG/CA3 med pravilnim zavračanjem podobnih predmetov vabe, medtem ko bi bile druge podregije hipokampusa (CA1 in subikulum) občutljive na izvorni spomin (višje stopnje aktivnosti za pravilen vir v primerjavi z nepravilnim izvorne sodbe). Ker smo pridobili pokritost s fMRI skoraj celih možganov, smo lahko preučili tudi, katera področja zunaj hipokampusa so pokazala disociirano ali prekrivajoče se ločevanje vzorcev in izvorne spominske signale.

Cistanche lahko izboljša spomin

Materiali in metode

Predmeti

Enaintrideset zdravih oseb je bilo prvotno izbranih za študijo s kalifornijske univerze v Irvinu in širše skupnosti Orange County. Iz tega začetnega vzorca je bil eden izključen zaradi okvare opreme na skenerju, eden je bil izključen zaradi prezgodnjega umika iz poskusa, dva sta bila izključena zaradi uspešnosti na ravni naključja pri vsaj enem pogoju naloge in dva sta bila izključena zaradi pretiranega gibanje med skeniranjem. To je prineslo končni vzorec 25 oseb, vključenih v naše analize (17 žensk, starostni razpon 18–29 let, povprečje 20,6 let, SD 2,47 let). Pri vseh preiskovancih so bili ob vključitvi pregledani nevrološka stanja (npr. zgodovina možganske kapi ali duševne bolezni), pomanjkanje spanja in večji simptomi depresije (preko Beckovega popisa depresije). Predmeti so dali pisno informirano soglasje po institucionalnem revizijskem odboru Univerze v Kaliforniji v Irvineu in prejeli nadomestilo za sodelovanje.

Naloga

Naloga je bila prilagojena iz našega prejšnjega dela (Kim in Yassa, 2013) in optimizirana za uporabo v MRI skenerju (slika 1A). Udeleženci so najprej zaključili naključno študijsko fazo, v kateri se je 226 običajnih predmetov pojavilo na enem od štirih položajev na zaslonu za 3 sekunde (interstimulusni interval 1 s), naloga pa je bila pokazati, ali bo vsak predmet pogosteje najden v zaprtih prostorih ali na prostem. Zaslon je bil razdeljen na štiri enake kvadrante in predmeti so se pojavili v enem od štirih položajev (naključno razvrščenih po dražljajih, nastavljenih za vsak subjekt). Po fazi študije je bila izvedena faza presenetljivega testiranja, ki jo je sestavljalo 300 poskusov. Od 300 je bilo 74 predmetov popolnoma novih (folije), 74 identičnih preučevanim predmetom (tarče) in 150 podobnih, vendar ne identičnih preučevanim objektom (vabe). Tako kot v študijski fazi so se predmeti pojavili na zaslonu za 3 sekunde, subjekti pa so bili zadolženi za presojo, ali je vsak predmet "star", "podoben" ali "nov" (kar ustreza tarčam, vabam in folijam). Poleg tega so udeleženci po presoji postavk opravili presojo spomina na vir. Če so udeleženci izbrali "staro" ali "podobno", so bili po zakasnitvi pozvani z zaslonom, ki prikazuje oštevilčene kvadrante, in imeli so 3 s, da izberejo kvadrant, kjer so videli originalni predmet. V primeru vab je bilo preiskovancem pojasnjeno, da je vir presoja preučevanega predmeta, ki mu je vaba podobna (pridobi stanje, v katerem je domnevno prišlo do ločitve vzorcev, kot tudi kontekstualno iskanje spomina). Če so udeleženci izbrali "novo" namesto kvadrantne presoje, so bili pozvani, da navedejo, ali so "prepričani" ali "nismo prepričani" o svoji presoji (v naših analizah nismo razlikovali med temi posebnimi sodbami in smo vključili samo naslednje: za folije, ki se ujemajo s časom, ki ga porabijo presoje vira v poskusih tarč in vab). Odgovori so bili narejeni s pritiskom na gumb, ikone na zaslonu, ki ustrezajo vsakemu gumbu, pa so bile ob pritisku osvetljene rdeče, da bi udeležencem pomagali pri preslikavi želenih odgovorov.

MRI

pridobitev Podatki nevroslikanja so bili pridobljeni na skenerju 3.0 Tesla Philips Achieva z uporabo 32-kanalne kodirne tuljave za občutljivost v Neuroscience Imaging Center na Univerzi Kalifornije v Irvinu. 3D MP-RAGE strukturni pregled visoke ločljivosti (0.75 mm izotropni vokseli) je bil pridobljen na začetku vsake seje: TR 11 ms, TE 4,43 ms, 200 rezine, 0,75 mm izotropne, FOV 231 240 150. Pregledi fMRI so bili sestavljeni iz T2*-uteženega zaporedja EPI z uporabo KREPEGA kontrasta: TR 3000 ms, TE 26 ms, kot obračanja 70 stopinj, 43 rezin, ločljivost v ravnini 1,8 1,8 mm, debelina stebla rezine 1,8 mm z razmikom 0,2 mm, FOV 180 77,4 180. Rezine so bile pridobljene kot delni aksialni volumen in brez odmika ali angulacije, kar je povzročilo pokritost skoraj celih možganov. Za zagotovitev stabilizacije signala T1 so bili pridobljeni štirje začetni "navidezni pregledi". Za vsakega udeleženca je bilo pridobljenih skupno 6 funkcionalnih zagonov: 2 študijski fazi in 4 preskusne faze. Vsaka študija je trajala 387 s (123 dinamik), vsaka preskusna vožnja pa 468 s (150 dinamik).

Predobdelava MRI in segmentacija ROI

Vsi podatki o slikanju nevronov so bili predhodno obdelani in analizirani z uporabo Analysis of Functional NeuroImages (AFNI, različica 17.2.00) (Cox, 1996) na platformah GNU/Linux in Mac OSX. Analize so večinoma potekale po standardiziranem cevovodu afni_proc.py. EPI-ji so bili popravljeni za gibanje (3dvolreg) in čas rezanja (3dTshift), zamaskirani, da so izključili voksele zunaj možganov (3dautomask), in bili zglajeni (3dmerge) z 2{{10}} mm Gaussovim jedrom FWHM . Parametri korekcije gibanja so bili shranjeni v besedilne datoteke za kasnejšo uporabo v linearni regresiji (glejte analizo podatkov MRI). Vsaka vožnja je bila tudi prezirana, da bi dodatno zmanjšali vpliv gibanja na podatke (3dDespike). Funkcionalni posnetki so bili usklajeni z MP-RAGE vsakega subjekta z odstranjeno lobanjo (align_epi_anat.py). Uporabili smo napredna orodja za normalizacijo, da smo strukturno skeniranje vsakega udeleženca zavili v našo lastno interno izotropno šablono visoke ločljivosti 0.75 mm z uporabo SyN nelinearne registracije (Avants et al., 2011). Parametri iz teh deformacij so bili uporabljeni tudi za deformacijo funkcionalnih pregledov v prostor predloge za skupinske analize ROI. Maske so bile ponovno vzorčene, da se ujemajo z ločljivostjo zglajenih podatkov fMRI (2,0 mm izotropno) in so bile nadalje zamaskirane, da so izključili delno vzorčene voksele znotraj in čez serije (3dcalc). Nazadnje smo normalizirali podatke na globalno povprečje znotraj serije (3dcalc), tako da naslednji koeficienti odražajo odstotek spremembe od izhodišča.

Opredelili smo hipokampalne ROI na podlagi naših uveljavljenih protokolov (npr. Yassa et al., 2010; Reagh in Yassa, 2014) (slika 2). Na kratko, segmentacija podpolj hipokampusa je bila izvedena po protokolu SY, o katerem so poročali Yushkevich et al. (2015) z uporabo naše prilagojene skupinske predloge visoke ločljivosti, čeprav je bila meja CA1-subikuluma posodobljena, da odraža nedavna prizadevanja za uskladitev med protokoli segmentacije hipokampusa (Wisse et al., 2017). Tako kot pri predhodnih študijah (Reagh et al., 2017) smo segmentirali sprednje in posteriorne dele hipokampalnih podpolj glede na hipoteze o specifični vpletenosti posteriornega medialnega temporalnega režnja (MTL) v kontekstualni spomin (Ranganath in Ritchey, 2012). Ta delitev je bila postavljena na rez neposredno za vrhom unkala, tako da se naš "sprednji" hipokampalni del nanaša posebej na glavo hipokampusa, medtem ko se "posteriorni" del nanaša na telo in rep. ROI kotnega girusa je bil opredeljen kot vključujoča ROI, osredotočena na kotni girus, vendar vključuje sosednje regije posteriornega parietalnega korteksa.

Eksperimentalni načrt in statistična analiza

Vedenjske analize. Statistične analize so bile izvedene s programom GraphPad Prism 8.1.2. Preizkuse smo razvrstili glede na postavko (staro, podobno, novo) in presojo vira (vir pravilen in vir nepravilen) ter izračunali delež odgovorov za posamezno vrsto preskušanja. Da bi testirali vedenjske učinke, smo izvedli ANOVA s ponovljenimi meritvami tako za tarče kot za vabe z odzivom predmeta (starim in podobnim) in izvornim spominom (vir pravilen in vir nepravilen) kot dejavnikom znotraj subjekta. Post hoc t-testi so bili izvedeni z uporabo Holm–Sidakovega testa večkratne primerjave, da bi preučili pomembne interakcije.

Metode MRI. V analize so bili vključeni le podatki o pridobivanju. Konstruirali smo GLM z regresorji za ciljne zadetke, privabljanje pravilnih zavrnitev (LCR) in privabljanje lažnih alarmov (LFA) s pravilnimi in nepravilnimi ustreznimi presojami vira, kot tudi zavračanje pravilnih zavrnitev (zrušitev po presojah zaupanja). Preprečevanje lažnih alarmov, zgrešenih tarč, zgrešenih vab in poskusov neodzivnosti so bili sesuti v regresor nezanimanja glede na njihovo redkost in težave v zvezi z razlago. Dodatno smo vključili regresorje za šest vektorjev gibanja, izpeljanih iz koraka predprocesiranja korekcije gibanja (x, y, z, nagib, nagib, odklon). GLM je bil zagnan v AFNI z uporabo 3dDeconvolve. Dekonvolucija hemodinamičnega odziva je bila izvedena z uporabo funkcij šotora, ki zajemajo začetek dražljaja do 15 s po začetku s 6 funkcijami ocenjevalca, porazdeljenih v tem časovnem oknu. Parametri gibanja so bili vneseni v model kot eksplicitni regresorji, da se zmanjša vpliv gibanja glave na ocene parametrov, povezanih z nalogo, in poskusi neodziva so bili vneseni, da se izključi, da bi ti dvoumni poskusi vplivali na ostanke modela. Poleg tega so bili vektorji, ki modelirajo časovni odmik, vneseni kot regresorji, ki pokrivajo polinome prvega, drugega in tretjega reda. Pri ustvarjanju naših ocen odziva za pogoje, ki nas zanimajo, smo izrecno odšteli nove zavrnitve folije kot osnovni pogoj. Na kratko, to daje razlago, da so odstopanja od izhodišča verjetno posledica spomina. Za vse funkcionalne poteke so bili TR z gibanjem, ki presega 0.5 mm premik okvirja (vendar pod našim izključitvenim pragom 3 mm), cenzurirani iz analiz, kot tudi neposredno predhodni in naslednji TR. Končno je bil globalni signal iz prekatov in bele snovi izključen iz vokselov sive snovi z uporabo ANATICOR (Jo et al., 2010). Ti postopki "čiščenja podatkov" so bili uporabljeni za izključitev učinkov gibanja glave na aktivacijske profile v največji možni meri (Power et al., 2012).

Končne uteži, vnesene v drugostopenjske analize, so bile sestavljene iz povprečja prvih treh ocenjevalnih funkcij (ki so bile namenjene zajemanju vrha KREPEGA odgovora). Analize ROI. Za naše analize donosnosti naložbe so bile uteži pretvorjene v odstotke spremembe od izhodišča in nato ekstrahirane iz apriori donosnosti naložbe (3dmaskave). Statistične analize so bile izvedene z uporabo programa GraphPad Prism 8.1.2 in SPSS 26.0 (IBM). Dvosmerna ANOVA s ponavljajočimi se meritvami z razlikovanjem vab (LCR in LFA) in izvornim pomnilnikom (pravilnim in nepravilnim) kot dejavnikom znotraj subjekta je bila uporabljena za ugotavljanje učinkov na hipokampalne in neokortikalne ROI. Za regije, v katerih se je aktivnost razlikovala po poloblah, sta bili desna in leva polobla obravnavani ločeno. Za regije, v katerih je bila aktivnost zelo dosledna (npr. posteriorni DG/CA3 in kotni girus), so bili podatki strnjeni po hemisferah. Za neposredno primerjavo opazovanega ločevanja vzorcev hipokampusa in učinkov izvornega spomina smo pretvorili kvadratni koren delnega μ 2 tako za diskriminacijo vabe kot za učinke izvornega spomina v Fisherjev z. Nato smo Z-točko razliko v teh vrednostih med podregijami (npr. Z rezultat Fisherjevega z (vaba) v DG/CA3 μ Fisherjev z (vaba) v CA1). Korekcija Holm–Sidak v podpoljih hipokampusa (n 12) je bila uporabljena za preučitev, kateri učinki hipokampusa so preživeli popravek večkratne primerjave. Za regije, kjer smo opazili glavni učinek diskriminacije vab, smo izvedli t-teste z enim vzorcem in primerjali aktivnost za LCR z izhodiščem (foil pravilne zavrnitve). V regijah, kjer aktivnost ni bila skladna s predvidenimi signali izvora pomnilnika ločevanja vzorcev, so bili v analizo vključeni ciljni zadetki. Za te regije so bile izvedene dvosmerne ANOVA s ponovljenimi meritvami s pomnilnikom predmetov (LCR, LFA in ciljni zadetki) in izvornim pomnilnikom (pravilen in nepravilen) kot dejavnikom znotraj subjekta. Post hoc t-testi z uporabo Holm–Sidakovega testa večkratne primerjave so bili uporabljeni za testiranje glavnih učinkov spomina na postavke.

Voxelwise analize. Poleg našega pristopa, ki temelji na hipotezah o donosnosti naložbe, smo z uporabo AFNI, različica 17.2, pregledali raziskovalne funkcionalne karte skoraj celih možganov diskriminacije vab in glavnih učinkov, povezanih z virom, ter območij prekrivanja.00. Da bi to naredili, smo koeficiente vsakega subjekta vnesli v ANOVA s ponavljajočimi se meritvami (3dANOVA3), z diskriminacijo vab (LCR in LFA) in izvornim spominom (pravilnim in nepravilnim) kot fiksnimi faktorji znotraj subjekta, subjekti pa kot naključni faktor. Pomembni aktivacijski zemljevidi so bili prilagojeni za večkratne primerjave z družinsko korekcijo stopnje napak, z najmanjšim obsegom 46 sosednjih vokslov pri pragu p 0.05 (3dClustSim, nedavno posodobljen za odpravo nenamerne inflacije). Za vizualizacijo smo binarizirali pomembne F-statistične zemljevide za posamezne učinke diskriminacije vab in izvornega spomina ter jih nato združili v en sam zemljevid z uporabo preproste stopenjske funkcije (tj. vokseli učinka diskriminacije vab so prejeli vrednost 1, vokseli učinka vira pa vrednost 2, voksli s prekrivajočimi se učinki pa so prejeli skupno vrednost 3).

Rezultati

Vedenjske ugotovitve

Najprej smo preučili povprečni delež starih, podobnih in novih odzivov za vsako vrsto dražljaja (tarča, vaba ali folija) (slika 1B). Na splošno so subjekti lahko pravilno identificirali tarče kot stare (65 odstotkov) in folije kot nove (69 odstotkov), medtem ko so bili predmeti vab pogosto napačno identificirani kot stari (36 odstotkov) namesto podobni (49 odstotkov). Ta vzorec vedenja kaže na porazdelitev LCR in LFA in ponavlja prejšnje rezultate z uporabo iste naloge (Kim in Yassa, 2013). Nato smo preučili uspešnost v drugi fazi presoje izvornega pomnilnika. Za tarče in vabe smo izvedli ANOVA s ponovljenimi meritvami odziva predmeta (starega in podobnega) in izvornega pomnilnika (vir pravilen in vir nepravilen). Za tarče smo ugotovili glavni učinek odziva na postavko in izvornega spomina ter interakcijo (odziv na postavko: F(1,24) 53,4, p 1,5 10 μ 7, vir: F(1,24 ) 5,7, p 0.3, interakcija: F(1,24) 16,6, 0.0004), z več zadetki tarče (tarče so bile pravilno opredeljene kot stare), kot so bile tarče, ki so bile napačno opredeljene kot podobne in bolj pravilne kot nepravilne sodbe vira. Post hoc t-testi so pokazali, da so preiskovanci pogosteje pravilno presojali vir spomina za zadetke tarč (F(1,24) 5,7, p 0,02; vir pravilen v primerjavi z izvorom nepravilen: povprečna razlika 0,14, p 0,05), kar kaže, da ko so subjekti imeli bolj natančno predstavitev ciljnega elementa, so imeli boljši izvorni pomnilnik za ta element. Pri vabah smo ugotovili, da je bila stopnja pravilnih zavrnitev višja (vabe pravilno identificirane kot podobne, LCR) kot lažnih alarmov (vabe napačno identificirane kot stare, LFA) (F(1,24) 4,8, p 0,04) (slika 1C) , vendar ni pomembne razlike v številu pravilnih in nepravilnih sodb o virih (F(1,24) 3,14, p 0,09). Bistveno je, da ti podatki posnemajo prejšnje rezultate, ki kažejo na vedenjsko disociacijo med izvornim pomnilnikom in ločevanjem vzorcev, kar kaže, da lahko pride do pravilne presoje pomnilnika vira, če ni ločevanja vzorcev (tj. lažni alarmi) in da lahko pride do ločevanja vzorcev na ravni elementov z nepravilnim virom spominske sodbe.

Nevroslikarske ugotovitve

Uporabili smo fMRI z visoko ločljivostjo (1,8 mm izotropno), ki je omogočal zajem skoraj celih možganov, da bi preučili regionalno aktivnost, vključeno med presojanjem predmetov in izvornega spomina. Za vsako ROI smo izvedli ANOVA s ponovljenimi meritvami na predmetih vab z razlikovanjem vab (LCR in LFA) in izvornim pomnilnikom (vir pravilen in vir nepravilen) kot fiksnimi faktorji. Za regije, kjer smo opazili glavni učinek diskriminacije vab, smo izvedli t-teste, v katerih smo primerjali aktivnost za LCR z izhodiščem (foil pravilne zavrnitve). Sliki 3 in 4 prikazujeta odstotno spremembo signala za vsako od obravnavanih podregij v vseh zanimivih pogojih (LCR, LFA, ciljni zadetki, obravnavani ločeno za pogoje S in Sμ).

Razločno ločevanje vzorcev hipokampusa in izvorni spominski signali

Dejavnost v levem sprednjem DG/CA3 in dvostranskem posteriornem DG/CA3 je bila večja pri pravilnih zavrnitvah kot pri lažnih alarmih, pri čemer je bila aktivnost pravilnih zavrnitev enaka tisti pri pravilnih zavrnitvah folije (tj. osnovna linija) (sl. 3C,E,F; levi sprednji DG/CA3: F(1,24) 6,9, p 0.016, t-test LCR v primerjavi z izhodiščem: t(24) 0.46, p {{ 21}}.65; levo posteriorno DG/CA3: F(1,24) 5,426, p 0.029, t-test LCR v primerjavi z izhodiščem: t(24) 1,3, p {{ 38}}.22; desno posteriorno DG/CA3: F(1,24) 1{{4{{50}}}.6, p 0.0{ {80}}3, t-test LCR v primerjavi z izhodiščem: t(24) 0.35, p {{1{{107}}1}}.73 ). Ta vzorec aktivnosti je skladen s signalom za ločevanje vzorcev (slika 3A), saj se pravilno zavrnjene vabe obravnavajo, kot da bi šlo za nove predmete (tj. folija popravi zavrnitve), medtem ko vabe, ki so napačno prepoznane kot stare, kažejo zatiranje ponavljanja. Dejavnost v desnem posteriornem CA1 je bila močneje vključena za pravilne presoje vira kot za nepravilne presoje vira (slika 3J; desno posteriorni CA1: F(1,24) 12,6, p 0,002), skladno s signalom spomina vira (slika 3B). ). Obstajal je tudi marginalni učinek vira v desnem posteriornem subikulumu (F(1,24) 2,7, p 0,11; slika 3N). Ti učinki izvora so bili opaženi tudi, ko so bili v analizo vključeni ciljni zadetki (desni posteriorni CA1: F(1,24) 18,8, p 0,0002; desni posteriorni subikulum: F(1,24) 8,9, p 0,006). Za bolj neposredno primerjavo ločevanja vzorcev in učinkov vira v podregijah smo pretvorili delni μ 2 v Fisherjev z, nato pa Z-točko razlike v teh vrednostih med podregijami. Ugotovili smo, da je bil učinek ločevanja vzorcev nekoliko večji v desnem posteriornem DG/CA3 (desna posteriorna vaba DG/CA3 μ desno posteriorna CA1 vaba Z razlika 1,8, p 0,07) in da je bil učinek vira nekoliko večji v desnem posteriornem CA1 (desno posteriorni vir DG/CA3 μ desno posteriorni vir CA1 Z razlika μ 1,9, p 0,05). Podoben vzorec je bil ugotovljen pri primerjavi učinkov v levem sprednjem in posteriornem DG/CA3 in CA1 (leva sprednja vaba DG/CA3 μ desna posteriorna vaba CA1 Z razlika 1,4, p 0,16; levi sprednji vir DG/CA3 μ desno posteriorni vir CA1 Z razlika μ 2,05, p 0,04; levo posteriorno vabo DG/CA3 μ desno posteriorno vabo CA1 Z razlika 1,2, p 0,2; levo posteriorno DG/CA3 vir μ desno posteriorno CA1 vir Z razlika μ 1,85, p 0,06). Učinek ločevanja vzorcev v desnem posteriornem DG/CA3, kot tudi učinek vira v desnem posteriornem CA1, sta preživela Holm–Sidakovo korekcijo za večkratne primerjave v podpoljih hipokampusa (n 12).

Signali poznanosti in novosti v levem posteriornem CA1 in levem PHC Aktivnost v levem posteriornem CA1 in levem PHC je pokazala profile odziva, ki niso bili skladni s predvidenim ločevanjem vzorcev ali izvornimi spominskimi signali ali interakcijo med obema. V levem posteriornem CA1 je bil glavni učinek vira; vendar je bila aktivnost za nepravilne sodbe o virih večja kot za pravilne sodbe o virih (S μ ＝ S ) (F(1,24) 5,9, p 0.02). V levem PHC je bil glavni učinek diskriminacije vab, pri čemer je bila aktivnost za pravilne zavrnitve vab večja kot za lažne alarme za vabe (F(1,24) 6.3, p 0.02). Vendar se je aktivnost za pravilne zavrnitve privabljanja povečala glede na izhodišče (LCR ＝ izhodišče) (t(24) 2,5, p 0.02). Kot taki so bili ciljni zadetki vključeni v ANOVA, da bi bolje preučili vključenost teh regij med prepoznavnim pomnilnikom, kar je povzročilo 2 2 ponavljajoče se meritve ANOVA s pomnilnikom postavk (LCR, LFA in ciljni zadetki) in izvornim pomnilnikom (pravilni izvor in vir napačen) kot stalne faktorje. Ko so bili vključeni ciljni zadetki, smo opazili učinek pomnilnika predmeta (slika 3I; F(2,48) 5.4, str 0.008) in vira (F( 2,48) 6.2, p 0.02) v levem posteriornem CA1, s post hoc testi, ki kažejo večjo aktivnost pri zadetkih tarč kot pri LCR in LFA (LCR proti zadetkom: povprečna razlika μ { {60}}.07, p 0.01; LFA proti zadetkom: povprečna razlika μ 0,06, p 0,03). Ta vzorec aktivnosti bi lahko odražal "signal poznavanja", ki ga pogosto opazimo v hipokampusu, z večjo aktivnostjo pri že videnih predmetih kot pri novih predmetih (Reagh et al., 2014; Rutishauser et al., 2015). Levi PHC je pokazal učinek tako postavke (slika 4E; F(2,48) 6,7, p 0,003) kot vira (F(1,24) 7,9, p 0,01), z večjo aktivnostjo za pravilne zavrnitve (LCR proti LFA : povprečna razlika 0,08, p 0,01; LCR proti zadetkom: povprečna razlika 0,1, p 0,004) in za napačne presoje virov. Čeprav je ta regija pokazala večjo aktivnost za LCR kot za LFA, to ne sledi standardnemu signalu ločevanja vzorcev, ki ga vidimo v številnih študijah fMRI, saj aktivnost za pravilne zavrnitve vabe ni bila enaka tisti pri pravilnih zavrnitvah folije (LCR ＝ FCR). Namesto tega bi lahko povečana aktivnost za privabljanje pravilnih zavrnitev odražala posebej močno signaliziranje novosti predmeta. Negotovost glede vira informacij o predmetu bi lahko prispevala k povečani aktivnosti za preskušanja nepravilnega vira, opažena tako v levem posteriornem CA1 kot v levem PHC.

Voxelwise analiza

Za identifikacijo regij, kjer bi lahko prišlo do prekrivajočih se učinkov diskriminacije vab in izvornega spomina, ki so bili zunaj naših a priori ROI, smo izvedli raziskovalno voxelwise analizo. Izvedli smo ANOVA s ponavljajočimi se meritvami z razlikovanjem vab (LCR proti LFA) in izvornim pomnilnikom (vir pravilen proti izvoru nepravilen) kot fiksnimi faktorji. Slika 5 prikazuje skupine vokslov, ki so pokazali glavni učinek diskriminacije vab (rdeče) ali vira (modro), kot tudi voksele, ki so pokazali glavni učinek tako diskriminacije vab kot vira (zeleno). Ta analiza je razkrila tri glavne teme. Prvič, dejavnost, povezana z vabljivo diskriminacijo, je povzročila močno aktivnost v ventralnem vizualnem toku in sprednjem MTL, zlasti sprednjem hipokampusu in PRC. Nasprotno pa je dejavnost, povezana z izvornim spominom, povzročila aktivnost v regijah, kot so mPFC, retrosplenialna skorja in angularni girus, ki so bili pogosto vpleteni v izvorni spomin (Ranganath in Ritchey, 2012; Johnson et al., 2013; Hutchinson et al., 2014). ). Poleg tega so bili učinki izvornega spomina v veliki meri prisotni v posteriornem MTL, vključno s hipokampusom in PHC. Drugič, čeprav je bilo to manj očitno v naših analizah na podlagi donosnosti naložbe, se je zdelo, da diskriminacija vab in učinki vira kažejo presenetljivo stopnjo lateralnosti v MTL. Poleg anteriorno-posteriornih disociacij je bila z vabo povezana aktivnost v MTL bolj levo lateralizirana, medtem ko je bila aktivnost, povezana z izvornim spominom, bolj desno lateralizirana. Tretjič, kljub nekaterim skupnim vokselom v retrosplenialni skorji, prekuneusu in desnem kotnem girusu se zemljevidi diskriminacije vab in izvorne spominske aktivnosti presenetljivo ne prekrivajo. To je še posebej presenetljivo glede na številne voksele, ki jih poganjajo vabe ali viri, ki so sosednji, vendar si jih ne delijo.

Dodatek Cistanche:izboljšati spomin

Diskusija

Opisujemo študijo fMRI z visoko ločljivostjo, zasnovano za sočasno testiranje izvornega spomina in ločevanja vzorcev ter za oceno hipokampalnih podpolj in neokortikalnih prispevkov k tem procesom. S ponovitvijo našega prejšnjega vedenjskega dela smo ugotovili, da se pravilne presoje izvornega spomina lahko pojavijo v odsotnosti ločevanja vzorcev (in obratno), kar kaže, da so ti procesi vedenjsko ločljivi. Ugotovili smo tudi disociacijo v signalnih profilih, povezanih s temi procesi, pri čemer hipokampalna podpolja in kortikalne ROI kažejo večinoma neprekrivajoče se učinke. V nobeni od testiranih regij niso opazili interakcije med izvornim spominom in razlikovanjem vab. Te ugotovitve kažejo, da čeprav izvorni spomin in ločevanje vzorcev prispevata k podrobnemu epizodnemu spominu in sta oba odvisna od hipokampusa, te procese podpirajo različni nevronski mehanizmi.

Kot je bilo predvideno, smo opazili signal v DG/CA3, ki je skladen z ločevanjem vzorcev, pri čemer je aktivnost za LCR večja kot za LFA in enaka aktivnosti za nove folije. To je skladno s predlagano vlogo te regije pri ortogonalizaciji prekrivajočih se vnosov. Opazili smo izvorni spominski signal v desnem posteriornem CA1 in desnem posteriornem subikulumu, v skladu s prejšnjimi študijami, ki so pokazale povečano aktivnost pri priklicu za pravilne presoje asociativnega spomina v teh regijah (Eldridge et al., 2005; Viskontas et al., 2009; Stevenson et al., 2018). Nobeno hipokampalno podpolje ni pokazalo prekrivajočih se učinkov diskriminacije vab in izvornega spomina ali pomembne interakcije.

Ugotavljamo, da je naša metoda testiranja mnemonične diskriminacije in spremljajočega pomanjkanja KREPNE prilagoditve odziva kot odgovor na podobne elemente posredno merilo ločevanja vzorcev. Poleg tega kljub opaženi disociaciji v signalnih profilih v podpoljih hipokampusa teh podatkov ne bi smeli šteti za nakazovanje, da te regije niso vključene tako v izvorni spomin kot v procese ločevanja vzorcev. Obstaja veliko dokazov, ki kažejo na to, da regija DG/CA3 podpira izvorni pomnilnik, ko pride do prekrivanja med elementi in njihovim povezanim kontekstom (npr. parkiranje avtomobila vsak dan na istem parkirišču). Poleg tega se je dolgo mislilo, da je subregija CA3 vključena v dokončanje vzorca ali pridobivanje povezanih informacij, ko je predstavljena z delnim znakom (O'Reilly in Norman, 2002; Kumaran et al., 2016). Ta postopek naj bi bil ključnega pomena za izvorni pomnilnik (npr. ogled predmeta lahko sproži iskanje lokacije tega elementa). CA1 naj bi podpiral ločevanje vzorcev s povezovanjem z vzorci ločenih predstavitev v CA3 nazaj na vhodne vzorce v entorinalnem korteksu (Norman, 2010). CA1 lahko prispeva tudi k mnemoničnemu razločevanju, tako da deluje kot detektor "ujemanja in neujemanja", ki signalizira neskladja med pridobljenim originalnim predmetom in vabo (Duncan et al., 2012). Ker subikulum služi kot glavni izhod hipokampusa, je ta regija verjetno vključena v številne procese, odvisne od hipokampusa, vključno z izvornim spominom in ločevanjem vzorcev. V skladu s tem trdimo, da tako izvorni spomin kot ločevanje vzorcev temeljita na kompleksnih hipokampalnih vezjih in ne na ločenih regijah. Pravzaprav je nedavna študija Libby et al. (2018) je ugotovil, da so vzorci hipokampalne dejavnosti diskriminatorni med podobnimi predmeti in podobnimi konteksti, vendar posplošeni med podobnimi predmeti v kontekstu, kar kaže na zapletene interakcije. Vendar pa disociirani signali, ki jih izzoveta izvorni spomin in ločevanje vzorcev v tej študiji, kažejo, da se ti procesi lahko zanašajo na različne nevronske mehanizme, ki jih je mogoče prepoznati, ko se oba procesa postavita drug proti drugemu v eksperimentalnem načrtu.

To disociacijo so opazili tudi zunaj hipokampusa, pri čemer sta PHC in angularni girus kazala povečano aktivnost za pravilne presoje vira (brez signala za ločevanje vzorca), PRC pa je kazal signal za ločevanje vzorca (brez signala pomnilnika vira). Ta vzorec dejavnosti je skladen z dobro uveljavljeno vlogo PHC pri prostorski/kontekstualni obdelavi in ​​vlogo kotnega girusa pri pridobivanju epizodnih podrobnosti. Kot del ventralnega toka "kaj" je že dolgo znano, da je LRK vključena v prepoznavanje predmetov. Nedavno delo naše skupine s podobno nalogo je pokazalo, da je ta regija vključena med mnemonično diskriminacijo podobnih predmetov (Reagh in Yassa, 2014). Trenutni rezultati posnemajo ta učinek in prispevajo k naraščajoči literaturi, ki preučuje učinke, podobne ločevanju vzorcev, v kortikalnih območjih (Reagh in Yassa, 2014; Kent et al., 2016; Pidgeon in Morcom, 2016). Ljudska republika Kitajska naj bi bila vpletena v zapleteno zaznavno diskriminacijo, ki lahko prispeva k kasnejši mnemonični diskriminaciji (Barense et al., 2011). Ti rezultati so tudi skladni z reprezentančno-hierarhičnim modelom, ki meni, da PRC predstavlja kompleksne značilnosti elementov, za katere je manj verjetno, da jih bodo delili podobni predmeti, in kot taki lahko odpravijo motnje med temi predmeti (Kent et al., 2016). . Čeprav to morda ne odraža ločevanja vzorcev v tradicionalnem smislu računalniških modelov, pomeni način razlikovanja med prekrivajočimi se vhodi. Disociacija med izvornim spominom in signali ločevanja vzorcev je bila nadalje potrjena z analizo vokslov, ki je pokazala, da se, razen nekaterih skupnih vokslov v posteriornih kortikalnih območjih, aktivnost, povezana z vabljivo diskriminacijo in izvornim spominom, večinoma ne prekrivata.

Medtem ko smo rezultate poskušali interpretirati v okviru naših hipotez, ne moremo izključiti možnosti, da so drugi dejavniki lahko prispevali k opazovanemu vzorcu rezultatov. Ker je naša eksperimentalna paradigma uporabila podobne predmete za ločevanje vzorcev obdavčitve in prostorsko lokacijo za testiranje izvornega pomnilnika, je ena alternativna razlaga, da bi opaženi učinki ločevanja vzorcev in izvornega pomnilnika lahko odražali objekt v primerjavi s prostorsko obdelavo. Vendar pa ta razlaga ne pojasnjuje, zakaj opaženi učinki ustrezajo specifičnemu odzivnemu profilu, ki ga določa naš napovedani signal za ločevanje vzorcev, pri čemer je aktivnost za pravilne zavrnitve večja kot za lažne alarme in je enaka tisti pri pravilnih zavrnitvah folije. Poleg tega, če ta učinek poganja izključno obdelava predmetov in ne ločevanje vzorcev, ne bi nujno pričakovali, da bomo videli ta učinek v DG/CA3, ker prepoznavanje predmetov pogosto ne vključuje hipokampusa. Nasprotno pa prepoznavanje predmeta ob motnjah, domnevno ločevanju vzorcev, vključuje DG/CA3, kar nakazuje, da je to tisto, kar povzroča opazovane učinke v tej regiji. Disociacija, opažena v LRK in PHC, je skladna z interpretacijo objekta v primerjavi s prostorsko, saj je znano, da so te regije vključene v objektno in prostorsko obdelavo. Ker pa se je izkazalo, da se DG/CA3 odziva tako na objektno kot na prostorsko obdelavo, specifičnost domene ne razloži jasno opaženega vzorca rezultatov. Prihodnje študije bi lahko uporabile različne vrste ločevanja vzorcev ali presoje vira, da bi ugotovile, ali so opazovani pojavi specifični za obdelavo predmeta/prostora ali posplošujejo med modalitetami.

Druga možnost je, da bi ločevanje vzorcev in učinke izvornega spomina lahko poganjalo kodiranje v primerjavi z iskanjem, saj bi pravilna zavrnitev podobnih vab lahko vključevala relativno več procesov, povezanih s kodiranjem. Vendar sta kodiranje in iskanje zelo dinamična procesa in kombinacija procesov kodiranja in pridobivanja prispeva tako k razlikovanju elementov kot k izvornemu pomnilniku. Na primer, pravilno zavračanje podobnih vab verjetno vključuje strategijo "odpoklic do zavrnitve". Tretja možnost je, da bi učinke ločevanja vzorca in izvornega pomnilnika lahko poganjala ločevanje vzorca oziroma dokončanje vzorca, ker presoje izvornega pomnilnika vključujejo pridobivanje prostorske lokacije na podlagi delne iztočnice (predmet). Vendar se ločevanje vzorcev in dokončanje vzorcev ne izključujeta in sta podobno kot procesi, povezani s kodiranjem in iskanjem, verjetno vključeni v vse naše različne vrste preskušanj. Lahko bi na primer trdili, da diskriminacija elementov vključuje tudi dokončanje vzorca, saj ti poskusi verjetno vključujejo strategijo "odpoklic do zavrnitve", kot je navedeno zgoraj. Kot taka niti kodiranje v primerjavi z iskanjem niti ločevanje vzorcev v primerjavi z disociacijami dokončanja vzorca jasno ne razložita opazovanega vzorca rezultatov.

Učinki izvornega spomina so bili v veliki meri prisotni v posteriornem MTL, vključno s posteriornim hipokampusom in PHC, kar je skladno z nedavnimi teorijami, ki vključujejo to regijo kot del visoko povezanega posteriornega omrežja, za katerega se domneva, da je vključeno v kontekstualno in prostorsko obdelavo, vključno z angularnim girusom in retrosplenialno skorjo (Ranganath in Ritchey, 2012). Zanimivo je, da so bili učinki ločevanja vzorcev prisotni tako v sprednjem kot posteriornem DG/CA3. Medtem ko so nekatere teorije povezale sprednji hipokampus z večjim potekom spomina, ki temelji na bistvu, kot ugotavljajo Poppenk et al. (2013), bi to lahko odražalo neenakomerno porazdelitev podpolja DG/CA3 po dolgi osi hipokampusa, pri čemer ima posteriorni hipokampus višje razmerje DG/CA3 v primerjavi z drugimi podpolji. Naši rezultati kažejo, da vsaj znotraj DG/CA3 tako sprednji kot posteriorni hipokampus podpirata podroben epizodni spomin.

Ti rezultati poudarjajo vrednost testiranja več vidikov epizodičnega spomina v eni sami eksperimentalni paradigmi. Čeprav izvorni spomin in ločevanje vzorcev vključujeta hipokampus, smo s sočasnim testiranjem obeh procesov lahko opazili, če in kje se dejavnost, povezana s temi procesi, prekriva in/ali medsebojno vpliva. Tukaj smo ugotovili, da se zdi, da izvorni pomnilnik in ločevanje vzorcev uporabljata različne mehanizme. Ta disociacija lahko pojasni, zakaj imajo ljudje lahko zelo jasen spomin na kontekst, vendar napačno identificirajo določene ljudi ali predmete. Prihodnje študije lahko preučijo okoliščine, v katerih bi izvorni spomin in ločevanje vzorcev lahko vplivali.

izboljšati spomincistanche