Dinamika je jedina konstanta u radnoj memoriji
Jun 01, 2023
Abstract
U ovoj kratkoj perspektivi razmišljamo o našoj tendenciji da koristimo previše pojednostavljene i idiosinkratične zadatke u potrazi za otkrivanjem općih mehanizama radne memorije. Razgovaramo o tome kako je rad Marka Stokesa i saradnika gledao dalje od lokalizirane, vremenski postojane neuronske aktivnosti i pomjerio fokus na važnost distribuiranih, dinamičkih neuronskih kodova za radnu memoriju. Kritična lekcija iz ovog rada je da upotreba pojednostavljenih zadataka ne pojednostavljuje automatski potporno ponašanje neuronskih računanja (čak i ako želimo da je tako). Štaviše, Stokesovi uvidi o multidimenzionalnoj dinamici naglašavaju fleksibilnost neuronskih kodova koji su u osnovi kognicije i gurnuli su ovo polje da pogleda dalje od statičkih mjera radne memorije.
Prednosti cistanche tubulosa-Anti Alchajmerove bolesti
Centralni cilj istraživanja radne memorije je razumjeti kako privremeno držimo informacije na umu dok se krećemo kroz svijet da bismo postigli svoje ciljeve ponašanja. Radno pamćenje je kritična kognitivna funkcija koja nam omogućava da povežemo svoja iskustva u koherentnu priču. Stoga nije iznenađujuće da u razgovorima i predavanjima u učionici koje mi kao naučnici držimo o radnom pamćenju, svi volimo da počnemo sa praktičnim primjerima iz stvarnog svijeta. Mogli bismo pokazati prepun prolaz u supermarketu pun šarenog povrća i naglasiti kako koristite radnu memoriju kako biste imali na umu svoju listu namirnica dok tražite savršene jagode. Ili, možemo pokazati prometnu gradsku ulicu i objasniti kako možete pronaći prijatelja u gomili vizualizirajući njihovo lice ili prepoznatljivu ružičastu beretku. Ne nedostaje živopisnih primjera za otvaranje slajdova za razgovor. Međutim, oko slajda 5, uvek se okrećemo sledećem: nekoliko diskretnih sivih okvira koji predstavljaju ekran računara postavljen uzastopno na vremenskoj liniji. U jednoj od prvih kutija nalazi se potez pruga ili mrlja boje, koje se od ljudi traži da upamte. Zatim, tu je siva kutija koja označava kašnjenje radne memorije. I u posljednjoj kutiji, opet su neke pruge ili boje koje se koriste kao test.
Feniletanol glikozid je glavna aktivna komponenta Cistanche deserticola
Oni od nas koji se bave istraživanjem radne memorije toliko su upoznati sa ovim zaokretom iz stvarnog svijeta u laboratoriju da ga jedva primjećujemo. Međutim, oni koji prvi put slušaju možda će imati problema da vide vezu. Naravno, postoji razlog zašto svi volimo svoje umjetne zadatke, iu njima je velika vrijednost. Kao psiholozi, učimo da je zadatak sredstvo za vršenje eksperimentalne kontrole po cijenu naturalizma. Kao neuroznanstvenici, otkrivamo da su umjetni zadaci posebno korisni za dovođenje mozga ljudi u približno isto stanje iznova i iznova kako bismo mogli izvući signal iz buke. Nasuprot tome, ako se nađete kako lutate prolazom supermarketa jednog lijepog jutra, kao što je primjer na slajdu 1, neuroznanstveniku je teško (trenutno gotovo nemoguće) izvući informacije iz vašeg uma.
Glavni hemijski sastojci Cistanche deserticola
Budući da su jednostavni, volimo da mislimo o našim tipičnim zadacima radne memorije kao o predvidljivim i zamjenjivim. Kao da pratite recept u kuhinji, možete predvidjeti ponašanje na osnovu vremena dodijeljenog za kodiranje i zadržavanje. Kao i dijelovi s IKEA polica, možete miješati i uskladiti komponente zadatka kako biste postigli željeni učinak. Međutim, tekući rad je pokazao kako čak i najjednostavnije komponente zadatka nisu tako formulisane. Na primjer, jedno dugotrajno pitanje koje je doprinijelo odvajanju kognitivne psihologije od biheviorizma je kako se jedan stimulans može preslikati na mnogo različitih ponašanja. Izvlačenje asa iz špila je ponekad najbolja karta, a ponekad i najgora—sve zavisi od toga koju kartašku igru trenutno igrate. U tehničkom smislu, isti stimulans pokreće različite mentalne operacije i ponašanja u različitim kontekstima.
Razumijevanje kako se jedan stimulans može fleksibilno mapirati u različita ponašanja posebno je izazovan problem kada se posmatra iz perspektive pojedinačnih neurona. U vizualnoj neuronauci, često je plodno okarakterizirati preferencije podešavanja neurona. Lako je zamisliti mentalne reprezentacije koje proizlaze iz stabilno podešenih neurona - ako želite da predstavite "vertikalni" predmet, u teoriji, to možete postići tako što ćete imati neurone koji preferiraju vertikalno uporno paljenje kako bi premostili kašnjenje. Ipak, ovakva šema ne može u potpunosti uzeti u obzir fleksibilnost radne memorije: ponekad, "vertikalno" može značiti "pritisnuti dugme A", a drugi put može značiti "pogledaj udesno". Za brzo povezivanje proizvoljnih informacija zajedno potrebne su fleksibilne promjene u predstavljanju informacija. Ključni uvid Stokesa et al. (2013) je da se multidimenzionalni pejzaž pojavljuje kada se aktivnost pojedinačnog neurona posmatra kao aktivnost svih drugih neurona. U ovom pejzažu, svaki neuron prolazi kroz jednu dimenziju tokom vremena, a svi neuroni zajedno prelaze veoma dinamičnu putanju koja se može smestiti u stabilna stanja tokom različitih epoha zadatka radne memorije. Ovaj dinamički i višedimenzionalni prostor stanja može se razmatrati u svim neuronima, ali se također može sažimati nazad u manje dimenzija gledajući samo one komponente koje objašnjavaju većinu varijanse u datom zadatku (koristeći tehniku smanjenja dimenzionalnosti kao što je PCA). Od Stokes et al. (2013), saznajemo da se nižedimenzionalno stabilno stanje aktivacije može uočiti tokom održavanja radne memorije, što odražava privremeno konfigurirano stanje mreže koje se dinamički podešava prema ciljevima zadatka. Na primjer, stabilno stanje može mapirati kako se memorisani stimulus odnosi na odgovarajuću odluku koja je potrebna tokom odgovora. Kritično, uzimajući u obzir višedimenzionalnu prirodu neuronskih kodova, mnoga fleksibilna ponašanja mogu se odjednom prilično lako uklopiti u naše teorije o radnoj memoriji.
Cistanche dodatak blizu mene - Poboljšajte pamćenje
Kliknite ovdje da vidite Cistanche Improve Memory proizvode
【Zatražite više】 Email:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Rad na višedimenzionalnim kodovima u kontekstu mapiranja jednog stimulusa u više ponašanja pokazao je kako se niskodimenzionalna stanja mogu fleksibilno sastaviti i ponovo sastaviti kako bi se prilagodila zahtjevima ponašanja iz trenutka u trenutak. Što je još značajnije, kasniji rad je otkrio da aktivnost u velikim populacijama neurona može ostati vrlo dinamična čak i kada su zahtjevi za stimulansom i zadacima konstantni (Wolff, Jochim, Akyürek, Buschman, & Stokes, 2020; Murray et al., 2017; Spaak, Watanabe, Funahashi i Stokes, 2017.). U zadatku vizualne radne memorije, posmatrači su zamoljeni da upamte jednostavan stimulus (poput orijentirane rešetke ili prostorne lokacije). Ukupni obrazac neuralne aktivnosti tokom kašnjenja pamćenja je usmjeren kroz niz promjena tokom vremena. Uprkos ovoj brzoj vremenskoj dinamici u populaciji u cjelini, shema kodiranja, ili niskodimenzionalni podprostor koji predstavlja jednostavan stimulus, ostao je izuzetno stabilan, pokazujući samo male pomake tokom vremena (Wolff et al., 2020; Murray et al., 2017). Iz naše svjesne perspektive, sjećanje na jednostavan stimulans kao što je orijentacija je poput statue koja se drži "fiksirana" u našem umnom oku. Iz perspektive neuralne obrade informacija, to je kao rijeka koja pronalazi put niz različite žljebove u krajoliku – svo vrijeme održavajući uspomene na površini na stabilnom čamcu (Panichello & Buschman, 2021; Panichello, DePasquale, Pillow i Buschman, 2019).
Razumijevanje kodova radne memorije kao vrlo dinamičnih i koji se razvijaju kroz vrijeme bila je transformativna ideja Stokesa i kolega (2013), a mi tek polako počinjemo shvaćati više o tome kako se sjećanja održavaju iz ove nove perspektive. Na primjer, nedavni rad usvojio je okvir dinamičkog kodiranja koji je razvio Stokes kako bi se pozabavio jednim od klasičnih pitanja u filozofiji, kognitivnoj psihologiji i neuronauci: kada imate sjećanje na umu, kako znate da je to sjećanje, a ne predstavljanje dolaznih senzornih informacija? Drugim riječima, kako vaš mozak ublažava smetnje između unutrašnjih misli i senzornih informacija? Ispitujući prostor stanja multi-jediničnih snimaka, Libby i Buschman (2021) su pokazali da je senzorno podešavanje nekih neurona stabilno tokom održavanja informacija u memoriji, dok je podešavanje drugih neurona invertirano u odnosu na senzorno podešavanje. Konačni rezultat je rotacija reprezentacije memorijskog koda u prostoru stanja u odnosu na senzorni kod, pružajući mehanizam za odvajanje memorijskih reprezentacija od senzornih. Iako ovo otkriće sugerira sredstvo za ublažavanje smetnji između sjećanja i senzornih inputa, ova dinamika komplikuje proces dekodiranja zapamćenih informacija kako bi se vodilo ponašanje. Kako se određena zapamćena karakteristika može "pročitati" kada ona više nije u svom originalnom senzornom formatu? Nekoliko studija – ponovo inspirisano Stokesovim pristupom dinamičkim kodovima – pokazalo je da obrasci neuronskih odgovora mogu biti veoma dinamični tokom vremena, uz očuvanje strukturnog odnosa između stimulansa koji se pamte, tako da ostaju odvojivi u stabilnom podprostoru (npr. Wolff et al., 2020.; Bouchacourt & Buschman, 2019.; Murray i sur., 2017.; Spaak et al., 2017.).
Inspiracija potaknuta idejom dinamičkih kodova (iako koriste različite pristupe analizi) neprestano se uvlačila u neuronaučno razmišljanje na jednako dugotrajno pitanje: Gdje je kortikalni lokus mnemoničkih reprezentacija? Klasična priča je da je trajna skokovita aktivnost u pFC-u ključni mehanizam koji podržava ponašanje stabilnih memorijskih reprezentacija. Međutim, Stokesova demonstracija dinamičkih kodova natjerala je polje da se preispita. Sa pojmom multidimenzionalnih i dinamičkih podprostora kao polazišne tačke, da li uopšte možemo očekivati da bilo koji pojedinačni neuronski lokus (npr. pFC) ili jedan mehanizam (npr. kontinuirani skokovi) bude sedište radne memorije? Umjesto toga, za bilo koji zadatak radne memorije – bilo da se radi o pamćenju obojenih kvadrata ili pamćenju vaše liste namirnica – trebao bi postojati neki distribuirani i vremenski evoluirajući obrazac neuralne aktivnosti koji fleksibilno regrutuje područja mozga i neuronske mehanizme potrebne za obavljanje posla (Courtney, 2022; Iamshchinina, Christophel, Gayet, & Rademaker, 2021; Lorenc & Sreenivasan, 2021; Christophel, Klink, Spitzer, Roelfsema i Haynes, 2017; Sreenivasan, Vytlacil, & D'014). Zaista, nedavni rad je pokazao da se informacije o vizuelnim stimulansima mogu prekodirati u motoričke reprezentacije ako je odgovor poznat unaprijed (Henderson, Rademaker i Serences, 2022; Boettcher, Gresch, Nobre i van Ede, 2021), ili se mogu prekodirano u apstraktni mnemonički format (Kwak & Curtis, 2022; Rademaker, Chunharas i Serences, 2019). Ukratko, Stokesov rad inspiriše ideju da ne postoji jedno mjesto ili jedan mehanizam koji je konstanta tokom radnog pamćenja. Umjesto toga, jedina konstanta je fleksibilnost i vremenska dinamika koja povezuje senzorne inpute sa ciljevima ponašanja specifičnim za kontekst.
Superman herbs cistanche
Jedna implikacija okvira za dinamičko kodiranje je da ne postoji opće rješenje za "problem" radne memorije. Da bismo razumjeli radnu memoriju, moramo direktno računati na njenu ogromnu fleksibilnost. Za to će biti potrebno i osmišljavanje novih zadataka, kao i pažljivo razmatranje kako promjena mentalnih stanja i konteksta ponašanja utječe na obradu čak i najjednostavnijih zadataka. To ne znači da se neki principi radne memorije neće generalizirati – neka "rješenja" mogu biti manje-više slična s obzirom na odnos između različitih konteksta. Međutim, bolje razumijevanje dinamike radne memorije – kako su je otkrili Stokes i drugi u protekloj deceniji – trebalo bi motivirati više razmatranja dizajna i relevantnosti naših zadataka za svakodnevni život i pomoći da nas izbaci iz atraktora. stanje mišljenja da postoji samo jedan način implementacije radne memorije u mozak.
REFERENCE
Boetcher, SEP, Gresch, D., Nobre, AC, i van Ede, F. (2021). Planiranje izlaza na ulaznoj fazi u vizualnoj radnoj memoriji. Science Advances, 7, eabe8212. https://doi.org/10 .1126/sci-adv.abe8212, PubMed: 33762341
Bouchacourt, F., & Buschman, TJ (2019). Fleksibilan model radne memorije. Neuron, 103, 147–160. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2019.04.020, PubMed: 31103359
Christophel, TB, Klink, PC, Spitzer, B., Roelfsema, PR, & Haynes, J.-D. (2017). Distribuirana priroda radne memorije. Trends in Cognitive Sciences, 21, 111–124. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2016.12.007, PubMed: 28063661
Courtney, SM (2022). Radna memorija je distribuirani dinamički proces. Kognitivna neuronauka, 13, 208–209. https://doi.org /10.1080/17588928.2022.2131747, PubMed: 36200905
Henderson, MM, Rademaker, RL, i Serences, JT (2022). Fleksibilno korištenje prostornih i motornih kodova za skladištenje vizualno-prostornih informacija. eLife, 11, e75688. https:// doi.org/10.7554/eLife.75688, PubMed: 35522567
Iamshchinina, P., Christophel, TB, Gayet, S., & Rademaker, RL (2021). Osnovna razmatranja za istraživanje skladištenja vizualne radne memorije u ljudskom mozgu. Vizuelna kognicija, 29, 425–436.https://doi.org/10.1080/13506285.2021.1915902
Kwak, Y., & Curtis, CE (2022). Razotkrivanje apstraktnog formata mnemoničkih reprezentacija. Neuron, 110, 1822–1828. https:// doi.org/10.1016/j.neuron.2022.03.016, PubMed: 35395195
Libby, A., & Buschman, TJ (2021). Dinamika rotacije smanjuje interferenciju između senzornih i memorijskih reprezentacija. Nature Neuroscience, 24, 715–726. https://doi.org/10.1038 /s41593-021-00821-9, PubMed: 33821001
Lorenc, ES, i Sreenivasan, KK (2021). Preoblikovanje debate: pogled na radnu memoriju distribuiranih sistema. Vizuelna kognicija, 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). Stabilno populacijsko kodiranje za radnu memoriju koegzistira s heterogenom neuralnom dinamikom u prefrontalnom korteksu. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 114, 394–399. https://doi.org/10 .1073/pnas.1619449114, PubMed: 28028221
Panichello, MF, & Buschman, TJ (2021). Zajednički mehanizmi su u osnovi kontrole radne memorije i pažnje. Nature, 592, 601–605. https://doi.org/10.1038/s41586-021 -03390-w, PubMed: 33790467
Panichello, MF, DePasquale, B., Pillow, JW, & Buschman, TJ (2019). Dinamika ispravljanja grešaka u vizualnoj radnoj memoriji. Nature Communications, 10, 3366. https://doi.org/10.1038 /s41467-019-11298-3, PubMed: 31358740
Rademaker, RL, Chunharas, C., & Serences, JT (2019). Koegzistirajuće reprezentacije senzornih i mnemoničkih informacija u ljudskom vizuelnom korteksu. Nature Neuroscience, 22, 1336–1344. https://doi.org/10.1038/s41593-019-0428-x, PubMed: 31263205
Spaak, E., Watanabe, K., Funahashi, S., & Stokes, MG (2017). Stabilno i dinamičko kodiranje za radnu memoriju u prefrontalnom korteksu primata. Journal of Neuroscience, 37, 6503–6516. https://doi.org/10.1523/ JNEUROSCI.3364-16.2017, PubMed: 28559375
Sreenivasan, KK, Vytlacil, J., & D'Esposito, M. (2014). Distribuirano i dinamičko pohranjivanje informacija o stimulansu radne memorije u ekstrastriratnom korteksu. 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., & Duncan, J. (2013). Dinamičko kodiranje za kognitivnu kontrolu u prefrontalnom korteksu. Neuron, 78, 364–375. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2013.01.039, PubMed: 23562541
Wolff, MJ, Jochim, J., Akyürek, EG, Buschman, TJ, & Stokes, MG (2020). Lebdeći kodovi unutar stabilne šeme kodiranja za radnu memoriju. PLoS Biology, 18, e3000625. https://doi .org/10.1371/journal. bio.3000625, PubMed: 32119658
