Apprendimento e memoria: la procedura ricorda-conosci

La nostra esperienza della memoria è varia e complessa. A volte riusciamo a ricordare gli eventi con dettagli vividi, mentre altre volte possiamo avere solo un vago senso di familiarità.

Il primo tipo, un ricordo ricordato, è quello che viene ricordato con forti dettagli sul momento in cui è stato appreso, come un'esperienza culinaria la sera precedente, dove non solo è stata ricordata la cena a base di aragosta, ma anche i dipinti sul muro e il personale del ristorante che ti ha servito.

D'altra parte, un ricordo familiare è simile a uno ricordato in quanto è noto, ma differisce in quanto viene richiamato senza alcun dettaglio esplicito che circonda l'evento. Cioè, un ricordo familiare manca di dettagli sull'ambientazione, come il cameriere che ha servito la cena o quale fosse il d?cor.

Questo video dimostra come combinare la risonanza magnetica funzionale con un compito chiamato Remember-Know per indagare su come il cervello, in particolare l'ippocampo, risponde ai giudizi espressi su immagini ripetute o nuove basate su precedenti lavori eseguiti da Gimbel e Brewer.

In questo esperimento, ai partecipanti viene chiesto di completare due fasi: codifica iniziale e test fMRI. Nella prima parte, la codifica, sono esposti a immagini colorate di oggetti nominabili, come una mela, che devono ricordare.

Dopo la presentazione di ogni articolo, viene posta una domanda, che promuove l'attenzione dei partecipanti durante questo processo.

Successivamente, nella seconda fase, i partecipanti vengono inseriti all'interno di uno scanner e, tramite un sistema di proiezione, vengono mostrate le immagini: quelle precedentemente osservate insieme a quelle nuove di zecca.

Una croce di fissazione precede ogni immagine per ottimizzare la separazione delle risposte emodinamiche del cervello tra le diverse presentazioni.

Dopo aver visto ogni immagine, ai partecipanti viene chiesto di rispondere in uno dei tre modi: "ricordare" se l'elemento può essere richiamato insieme a dettagli specifici sulla sua presentazione; "sapere", se è familiare ma non riescono a ricordare dettagli specifici su averlo visto prima; o 'nuovo', se l'oggetto non è stato visto affatto.

In questo caso, la variabile dipendente è l'intensità del segnale emodinamico misurata dopo ogni tipo di risposta. L'entità dell'attivazione può quindi essere visualizzata in gruppi di voxel su una scansione anatomica del cervello.

Si prevede che l'ippocampo, una regione del lobo temporale mediale studiata in particolare negli studi sull'apprendimento e sulla memoria, mostri una maggiore attivazione durante le prove "ricorda" rispetto alle prove "conosci" e "nuove".

Questi risultati supporterebbero una teoria del doppio processo di richiamo della memoria, in cui l'ippocampo supporta il ricordo e una diversa regione neurale – una al di fuori dell'ippocampo – genera familiarità.

Per motivi di controllo e sicurezza sperimentale, reclutare partecipanti che siano destrimani, con vista normale o corretta alla normalità, senza storia di disturbi psicologici o affetti da claustrofobia e senza alcun metallo nel loro corpo.

Chiedi loro di compilare un modulo di screening della risonanza magnetica, con ulteriori domande relative alla loro salute e sicurezza che comprendono la sessione di scansione.

Prima di inviare il partecipante nello scanner, siediti davanti a un laptop ed esponilo a oggetti che deve ricordare per la sessione successiva. Spiega che ora visualizzeranno 256 immagini a colori, ciascuna per 3 s. Per assicurarsi che stiano prestando attenzione, chiedi loro di premere il tasto 'F' per indicare che un oggetto è vivente o 'J' se l'oggetto non è vivente.

Dopo che il partecipante ha visualizzato tutte le immagini, spiega ulteriormente che quelle immagini, insieme ad altri 256 nuovi elementi, verranno mostrate all'interno dello scanner. Introducili anche alla pulsantiera sicura per la risonanza magnetica che utilizzeranno per classificare gli elementi come "ricorda", "sanno" o "nuovi" quando appariranno sullo schermo.

In preparazione per entrare nella sala di scansione, chiedi al partecipante di rimuovere tutti gli oggetti metallici dal proprio corpo, inclusi telefoni cellulari, orologi o gioielli, portafogli, chiavi, cinture e monete, a causa del forte campo magnetico. Utilizzare un metal detector per verificare che non rimangano oggetti metallici.

Quindi, scorta il partecipante vicino allo scanner. Fornisci tappi per le orecchie per proteggere le orecchie dai rumori forti e auricolari in modo che possano sentirti durante la scansione. Falli sdraiare sul letto con la testa nella spirale e fissala con cuscinetti in schiuma per evitare movimenti eccessivi e sfocature durante la scansione.

Posiziona uno specchio sopra gli occhi del partecipante per riflettere uno schermo sul retro del foro dello scanner. Assicurarsi che siano dotati di una sfera di compressione in caso di emergenza durante la scansione e della casella di risposta dei pulsanti. Inoltre, ricorda loro che è molto importante mantenere la testa il più ferma possibile durante l'esperimento.

Dopo aver sollevato il piano dello scanner, allineare il partecipante e inviarlo nel foro. Nella sala adiacente, raccogliere immagini anatomiche ad alta risoluzione prima di iniziare la fase funzionale evento-correlata. Sincronizza l'inizio della presentazione dello stimolo con l'inizio della scansione funzionale e consenti al partecipante di completare 512 prove.

Per concludere la sessione, portateli fuori dalla sala di scansione. Informarli fornendo una spiegazione dello studio e un compenso per la loro partecipazione.

Per iniziare l'analisi, è necessario pre-elaborare i dati eseguendo la correzione per ridurre gli artefatti di movimento, il filtraggio temporale per rimuovere le deviazioni del segnale e il livellamento spaziale per aumentare il rapporto segnale/rumore.

Quindi, creare un modello della risposta emodinamica prevista per ogni condizione del compito. Adattare i dati a questo modello, ottenendo una mappa statistica per ogni soggetto, dove il valore di ogni voxel rappresenta la misura in cui quel voxel è stato coinvolto nella condizione del compito.

Registra il cervello del partecipante su un atlante standard per combinare i dati tra i soggetti. Per eseguire un'analisi a livello di gruppo, soglie le mappe statistiche, tenendo conto della correzione per confronti multipli. Accetta voxel significativi solo se si verificano anche all'interno di un cluster di una determinata dimensione per ridurre al minimo i risultati falsi positivi.

Utilizzando questi cluster estratti, sovrapponili su un cervello anatomico medio. Si noti che l'attivazione misurata durante le prove "sapere" è stata sottratta da quella nelle prove "ricordare". L'ippocampo, qui delineato in giallo, ha mostrato un'attivazione significativamente maggiore per le prove "ricordare" rispetto alle prove "conoscere".

Per esaminare l'attivazione dell'ippocampo in modo più dettagliato, tracciare la percentuale di variazione del segnale nel tempo dopo l'inizio dello stimolo.

L'ispezione di questo corso temporale di attività ha rivelato che l'ippocampo rispondeva positivamente quando i partecipanti riferivano esplicitamente di ricordare gli stimoli e quando identificavano nuovi stimoli, qui annotati con una deflessione positiva.

Al contrario, ha risposto negativamente o molto poco quando i partecipanti hanno riferito sentimenti di familiarità o non ricordavano affatto le immagini.

Questi risultati supportano una teoria del doppio processo di richiamo della memoria, in cui l'ippocampo è coinvolto nel ricordo della memoria ma non nella familiarità.

Ora che hai familiarità con la progettazione di un esperimento fMRI per comprendere l'attivazione cerebrale durante i giudizi di ricordo e familiarità negli adulti tipici, diamo un'occhiata ad altri studi che applicano il paradigma Remember-Know.

Se l'ippocampo gioca un ruolo centrale nel ricordo, la sua assenza potrebbe rivelare dissociazioni nel recupero della memoria. Questo scenario può essere affrontato confrontando i pazienti con danno ippocampale bilaterale rispetto agli individui di controllo senza tale danno.

È interessante notare che i pazienti con danno hanno mostrato una ridotta memoria rispetto ai controlli, mentre entrambi i gruppi si sono comportati ugualmente bene durante gli studi di familiarità. Nel loro insieme, questi risultati supportano un ruolo specifico dell'ippocampo nei processi di ricordo.

Al contrario, se gli individui mostravano un aumento del volume dell'ippocampo, prevediamo che mostrerebbero anche un maggiore ricordo.

Uno di questi esempi esiste e coinvolge i tassisti londinesi, che hanno dimostrato di aumentare la loro materia grigia ippocampale dopo anni di memorizzazione di percorsi estesi e complessi in giro per la città. Con i loro ippocampi più grandi e la memoria superba, trasportano i passeggeri alla loro destinazione corretta in modo tempestivo.

I ricercatori sono anche interessati a ottenere ulteriori informazioni sui meccanismi responsabili del recupero della memoria al fine di migliorarla in altri modi. Prendiamo, ad esempio, una lezione di psicologia universitaria, in cui vengono presentate grandi quantità di informazioni. Sapere che il materiale è familiare non è utile per un esame.

Invece, uno studente ha bisogno di qualcos'altro, oltre a bere quella tazza di caffè, per aiutarlo a ricordare. Forse, l'assunzione di un composto che migliora la memoria consentirebbe un migliore ricordo dell'intera discussione per superare quell'importante test.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE all'attività Ricorda-Conosci. Ora dovresti avere una buona comprensione di come progettare e condurre l'esperimento di richiamo della memoria in combinazione con il neuroimaging funzionale, come analizzare e interpretare i risultati dell'attivazione cerebrale differenziale e, infine, come applicare il paradigma a scenari di vita reale.

Grazie per l'attenzione!