Artykuł metodologiczny

Paradygmat poznawczy do badania interferencji w pamięci roboczej przez rozproszenia i zakłócenia

DOI:

10.3791/52226

⸱

16 lipca 2015

 ,  , 
1Department of Psychology, University of New Mexico, 2Department of Neurology, University of California, San Francisco, 3Department of Physiology, Center for Integrative Neuroscience, University of California, San Francisco, 4Department of Psychiatry, University of California, San Francisco

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nowatorski paradygmat poznawczy został opracowany w celu wyjaśnienia behawioralnych i neuronalnych korelatów interferencji przez dystraktory, które mają być ignorowane, w porównaniu z interferencją przerywaczy podczas zadania pamięci roboczej. W tym manuskrypcie szczegółowo opisano kilka wariantów tego paradygmatu i dokonano przeglądu danych uzyskanych za pomocą tego paradygmatu u młodszych/starszych dorosłych.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zachowanie ukierunkowane na cel jest często osłabiane przez zakłócenia ze strony środowiska zewnętrznego, czy to w formie rozproszenia przez nieistotne informacje, które próbuje się zignorować, czy też przez przerywanie informacji, które wymagają uwagi jako część innego (drugorzędnego) celu zadania. Wykazano, że obie formy zakłóceń zewnętrznych szkodliwie wpływają na zdolność do utrzymywania informacji w pamięci roboczej (WM). Pojawiające się dowody sugerują, że te różne rodzaje ingerencji zewnętrznej wywierają różny wpływ na zachowanie i mogą być pośredniczone przez różne mechanizmy neuronalne. Lepsze scharakteryzowanie wyraźnego neurobehawioralnego wpływu nieistotnych rozproszeń w porównaniu z przerwami nadzorowanymi jest niezbędne do lepszego zrozumienia uwagi odgórnej, rozwiązywania zakłóceń zewnętrznych oraz tego, jak zdolności te ulegają degradacji w zdrowym starzeniu się i w stanach neuropsychiatrycznych. Manuskrypt ten opisuje nowatorski paradygmat poznawczy opracowany w laboratorium Gazzaleya, który został teraz zmodyfikowany do kilku odrębnych wersji używanych do wyjaśniania behawioralnych i neuronalnych korelatów interferencji, przez dystraktory, które mają być ignorowane, a nie przerywacze, które mają być obsługiwane. Podano szczegółowe informacje na temat wariantów tego paradygmatu do badania interferencji w modalnościach wzrokowych i słuchowych, na wielu poziomach złożoności bodźca oraz z eksperymentalnym czasem zoptymalizowanym pod kątem badań elektroencefalografii (EEG) lub funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Ponadto dokonano przeglądu i omówienia danych od młodszych i starszych dorosłych uczestników uzyskanych przy użyciu tego paradygmatu w kontekście ich związku z szerszą literaturą na temat interferencji zewnętrznej i związanych z wiekiem zmian neurobehawioralnych w rozwiązywaniu zakłóceń w pamięci roboczej.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obszerna literatura wykazała szkodliwość dla utrzymania informacji w pamięci roboczej (WM) przez zakłócenia ze środowiska zewnętrznego 1-9. Zakłócenia zewnętrzne można podzielić na dwa ogólne typy; Ingerencja przez nieistotne informacje, które zamierzamy zignorować: rozproszenie uwagi i przeszkadzające informacje, które wymagają uwagi w ramach innego (drugorzędnego) celu zadania: przerwania. Badania porównujące te typy zakłóceń zewnętrznych przy użyciu projektu wewnątrzpartycypacyjnego umożliwiają ocenę neurobehawioralnego wpływu uwagi odgórnej skoncentrowanej na celu w przetwarzaniu i rozwiązywaniu zakłóceń zewnętrznych.

Niedawno, laboratorium Gazzaleya zaprojektowało paradygmat, który ułatwia porównywanie "do zrealizowania" zakłóceń i "do zignorowania" rozproszeń, które występują podczas wykonywania zadania pamięci roboczej. Pojawiające się dowody z tego paradygmatu sugerują, że te różne rodzaje ingerencji zewnętrznej wywierają różny wpływ na zachowanie i mają odrębne mechanizmy neuronalne 2-5,10,11. Ten paradygmat ujawnił różnice w przetwarzaniu zakłóceń zewnętrznych w normalnym starzeniu się 2,3,4,10,11; Chociaż deficyty starzenia się w kontekście zakłóceń nie zawsze występują 5; Wyróżniono również mechanizmy interferencji przez dystraktory i przerywacze za pomocą wysokopoziomowej stymulacji wzrokowej twarzy i scen 2,3,4,12, niskopoziomowego ruchu wzrokowego kinematogramów punktowych 5,10,11 oraz niskopoziomowego ruchu słuchowego przemiatania częstotliwości 5.

Zewnętrzne zakłócenia i starzenie się

Zewnętrzna ingerencja wywiera szkodliwy wpływ na pamięć roboczą przez całe życie, chociaż starsi dorośli wykazują bardziej negatywny wpływ niż młodsi 2,3,13-18. Starsi dorośli wykazują również inne wzorce aktywności neuronalnej w porównaniu z młodszymi dorosłymi, gdy próbują rozwiązać tę interferencję 3,4,17,21. Jednak niektóre badania nie znajdują dowodów na takie związane z wiekiem behawioralne 5,19,20 lub neuronalne 5 różnice z interferencją.

Ciekawie, wpływ starzenia się na rozwiązywanie zakłóceń wydaje się różnić w zależności od modalności sensorycznej, chociaż ten problem pozostaje obecnie nierozwiązany. Powszechnie wykazano, że wzrokowe zakłócenia intrasensoryczne wykazują spadek związany z wiekiem (podsumowane w obszernym przeglądzie 22). W przeciwieństwie do tego, wiele eksperymentów sugeruje brak deficytów związanych z wiekiem podczas wewnątrzczuciowych zakłóceń słuchowych 19,22-25, podczas gdy inne badania wykazują znaczny wzrost związany z wiekiem rozpraszalności słuchowej 19,22,26-32. Ponadto istotność bodźców zakłócających (zgodnych lub niezgodnych między bodźcami wskazującymi i sondującymi) 2 oraz złożoność bodźca (wysokie lub niskie obciążenie przetwarzaniem) 5 mogą wchodzić w interakcje z przetwarzaniem interferencyjnym i jego różnicami w zależności od celów zadania i wieku.

Opisany tutaj paradygmat uzupełnia literaturę na temat interferencji starzenia się, badając mechanizmy uwagi odgórnej (w formie celów zadań) i rozwiązywania zewnętrznych bodźców zakłócających. Dowody z wizualnej wersji tego paradygmatu twarzy i sceny wskazują na interakcję między starzeniem się a typem interferencji, przy czym osoby starsze wykazują jeszcze większą podatność na przerywacze w porównaniu z ignorowanymi dystraktorami 3,4. Scharakteryzowanie różnic behawioralnych i neuronalnych między tymi typami zakłóceń jest ważne, aby zrozumieć, w jaki sposób zdolności kontroli poznawczej zmieniają się wraz z wiekiem.

Dlaczego starsi dorośli wykazują zaostrzone deficyty w rozwiązywaniu problemów przerywających? Czy osoby starsze są upośledzone przez nadmierne przetwarzanie przerywaczy, gdy są one prezentowane, lub przez niezdolność do reaktywacji reprezentacji bodźców istotnych dla głównego celu po przerwaniach, lub przez przedłużone przetwarzanie przerywaczy po ich ustaniu lub przestaniu istotne33? Aby odpowiedzieć na te pytania, konstrukcja obecnego paradygmatu pozwala na porównanie aktywności neuronalnej w punktach czasowych przed, w trakcie i po różnych typach zakłóceń. Na przykład, porównując aktywność neuronalną wywołaną przez ignorowane rozproszenie uwagi z aktywnością podczas przerwań, można ustalić konkretny wpływ uwagi odgórnej na rozwiązanie zakłóceń w pamięci roboczej.

Kilka badań wprowadziło wiele wariantów tego paradygmatu interferencji, aby zrozumieć neuronalne korelaty różnych typów zakłóceń zewnętrznych, zarówno przy wysokiej rozdzielczości przestrzennej, jak i czasowej, korzystając odpowiednio z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) i elektroencefalografii (EEG). Paradygmat ten został również wykorzystany do wyjaśnienia ważnych różnic między interferencją w sferze wzrokowej i słuchowej, a także wpływu złożoności i zgodności bodźca na interferencję. W tym miejscu szczegółowo opisano warianty paradygmatu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poniższe kroki opisują, jak przeprowadzić ten nowatorski paradygmat poznawczy, mający na celu wyjaśnienie neuro-behawioralnych aspektów zewnętrznej ingerencji w pamięć roboczą opóźnionego rozpoznawania, z wariacjami zoptymalizowanymi pod kątem parowania z EEG lub fMRI. Przed rozpoczęciem zbierania danych należy dokonać wszystkich niezbędnych zgód badawczych z udziałem ludzi za pośrednictwem odpowiedniej Instytucjonalnej Komisji Rewizyjnej i/lub Komisji ds. Oceny Uczestników.

1. Przygotowanie

  1. Pobierz i zainstaluj oprogramowanie do prezentacji eksperymentów, takie jak E-Prime, Presentation lub PsychoPy, zgodnie z instrukcjami producenta, na dedykowanym komputerze do prezentacji bodźców.
  2. Przygotuj odpowiednią klawiaturę do odpowiedzi eksperymentalnych. Dodaj etykiety "TAK" i "NIE" do dwóch sąsiednich (Rysunek 1).
    UWAGA: W przypadku wersji tego eksperymentu wykorzystujących rezonans magnetyczny należy użyć klawiatury zgodnej z rezonansem magnetycznym.
  3. W przypadku dźwiękowych wersji tego paradygmatu przygotuj słuchawki odpowiednie do testowania modalności (tj. kompatybilne z EEG lub MR, jeśli to konieczne), zgodnie z instrukcjami producenta i dostosuj poziom dźwięku do prezentacji na poziomie ciśnienia akustycznego (SPL) 65 decybeli (dB), który jest komfortowym poziomem dla osób normalnie słyszących.
  4. W przypadku eksperymentów z udziałem osób starszych należy przeprowadzić wstępne badania neuropsychologiczne i sensoryczne, takie jak badania wzroku i słuchu, aby wybrać odpowiednio przebadaną populację badawczą.
    1. Badania przesiewowe neuropscyhologiczne
      1. Stwórz baterię oceny neuropsychologicznej, aby przeprowadzić badania przesiewowe pod kątem zaburzeń poznawczych u osób starszych. Przeprowadzaj testy za pomocą papieru i ołówka lub przystosuj baterię do testowania na komputerze.
        UWAGA: Testy mogą obejmować: Mini Egzamin Stanu Psychicznego (MMSE) 35 , Globalny Wynik Pogorszenia (GDS) 36, Kalifornijski Test Uczenia się Werbalnego (CLVT) 37, Rozpiętość cyfr 38,39, Rozpiętość symboli 40, Sekwencjonowanie liter i cyfr 41, System Funkcji Wykonawczych Delisa-Kaplana (D-KEFS) – Test Tworzenia Szlaków 42, Test Kontrolowanych Skojarzeń Słownych (COWAT) 43, 44.
      2. Podaj tę baterię wszystkim potencjalnym dorosłym uczestnikom. Oceń wszystkie testy zgodnie z odpowiednimi wytycznymi dotyczącymi punktacji.
      3. W przypadku rekrutacji dla zdrowych osób starszych należy wykluczyć potencjalnych uczestników z wynikami większymi niż dwa odchylenia standardowe poniżej średniej populacji lub według niestandardowego kryterium wykluczenia.
    2. Badania przesiewowe wzroku
      1. W przypadku eksperymentów wizualnych należy przeprowadzić badania przesiewowe pod kątem normalnego lub skorygowanego do normalnego widzenia za pomocą wstępnego kwestionariusza pytającego, czy uczestnicy mają normalne, czy skorygowane do normalnego widzenia.
      2. Aby kontynuować obserwację, przeprowadź test wzroku z wykresem Snellena i wyklucz uczestników bez normalnego lub skorygowanego do normalnego (20/20 lub więcej) widzenia.
    3. W przypadku eksperymentów słuchowych, badanie przesiewowe pod kątem prawidłowego słuchu:
      1. We wstępnym kwestionariuszu zapytaj, czy uczestnicy mają normalny lub skorygowany do normalnego słuch i wyklucz tych, którzy go nie mają.
      2. Aby podjąć dalsze działania, należy uzyskać obiektywny pomiar czułości słuchu. Przeprowadź ocenę audiometryczną w laboratorium za pomocą jednej z kilku metod:
        1. Skorzystaj z aplikacji do badań przesiewowych ubytku słuchu, takiej jak "uHear". Korzystając z automatycznie obliczonych wyników tej aplikacji, wyklucz osoby z wrażliwością słuchu spoza zakresu "normalnego słyszenia".
        2. Oceń progi audiometryczne w zakresie częstotliwości 250 - 6 000 Hz w obu uszach metodą granic rosnących i opadających. Należy wykluczyć osoby, u których średni próg audiometryczny przekracza 50 dB przy dowolnej częstotliwości badania w którymkolwiek uchu, co oznacza umiarkowany ubytek słuchu

2. Projekt eksperymentalny

  1. Wykonaj zadanie pamięci roboczej z opóźnionym rozpoznawaniem w trzech różnych warunkach interferencji (i czwartym warunku bazowym dla eksperymentów neuronowych) w projekcie blokowym (patrz również Rysunek 2 i Tabela 1). Powtórz każdy warunek dwukrotnie, w przeciwwadze (zalecany jest zrównoważony wzór kwadratu łacińskiego). Należy zauważyć, że czas eksperymentu i liczba prób różnią się w zależności od wariantu paradygmatu; wykorzystać parametry wyszczególnione w tabeli 1.
  2. Ignoruj rozpraszający stan bodźca (DS):
    1. Wyświetl monit instruujący uczestnika, aby zapamiętał bodziec wskazujący i zignorował bodziec rozpraszający, kontynuując utrzymywanie reprezentacji bodźca wskazującego. Poinstruuj uczestnika, aby odpowiedział "TAK", jeśli bodziec sondy pasuje do bodźca wskazującego lub "NIE", jeśli bodziec sondy nie pasuje do bodźca.
    2. Przedstaw bodziec wskazujący, po którym natychmiast następuje krótkie opóźnienie (Opóźnienie 1).
    3. Wyświetla zakłócający bodziec "rozpraszający", po którym natychmiast następuje drugie krótkie opóźnienie (Opóźnienie 2).
      UWAGA: Uczestnik nie musi (i nie powinien) wchodzić w interakcje z bodźcem rozpraszającym.
    4. Przedstaw bodziec sondy i zbierz odpowiedzi.
  3. Zajmij się stanem przerywania bodźca (zadania drugorzędnego) (IS):
    1. Wyświetl monit instruujący uczestnika, aby zapamiętał bodziec wskazujący i wykonał zadanie drugorzędne przy użyciu bodźca zakłócającego, który pojawia się później. Wyświetl instrukcje, aby wykonać zadanie drugorzędne w następujący sposób: "naciśnij przycisk tylko wtedy, gdy bodziec przerywający spełnia zestaw kryteriów dyskryminacji". Poinstruuj uczestnika, aby odpowiedział "TAK", jeśli bodziec sondy pasuje do bodźca wskazującego lub "NIE", jeśli bodziec sondy nie pasuje do bodźca.
      UWAGA: Kryteria dyskryminacji są różne dla każdego wariantu paradygmatu i opisane w następnej sekcji.
    2. Przedstaw bodziec wskazujący, po którym natychmiast następuje krótkie opóźnienie (Opóźnienie 1).) Przedstaw przeszkadzający bodziec "przerywający" i zbierz odpowiedzi na zadanie wtórne (dyskryminacyjne). Następnie zaprezentuj drugie krótkie opóźnienie (opóźnienie 2).
      UWAGA: Wykonanie zadania pobocznego wymaga zwrócenia uwagi na "przerywacz".
    3. Przedstaw bodziec sondy i zbierz odpowiedzi.
      UWAGA: Dziesięć procent prób to próby połowowe, w których przerywacz spełnia kryteria dyskryminacji; Dodaj dodatkowe próby (10%) do tego bloku, aby zrekompensować odrzucone próby. Wyklucz wszystkie próby złapania z analizy neuronalnej ze względu na zakłócającą odpowiedź motoryczną.
  4. Warunek braku bodźca zakłócającego (NI):
    1. Wyświetl podpowiedź instruującą uczestnika, aby zapamiętał bodziec podpowiedzi i pamiętał o nim. Poinstruuj uczestnika, aby odpowiedział "TAK", jeśli bodziec sondy pasuje do bodźca wskazującego lub "NIE", jeśli bodziec sondy nie pasuje do bodźca.
    2. Przedstaw bodziec wskazujący, po którym natychmiast następuje opóźnienie. Wyświetla centralny krzyżyk fiksacji na pustym ekranie podczas opóźnienia.
    3. Przedstaw bodziec sondy i zbierz odpowiedzi.
  5. Warunek bazowy/pasywny widoku (lub słuchania) (tylko dla eksperymentów neuronowych) (PV/PL)
    1. Uwzględnij warunek pasywnego widzenia/słuchania podczas zadań neuroobrazowania, aby umożliwić obliczenie "wzmocnienia" i "stłumienia" aktywności neuronalnej w warunkach IS/DS w stosunku do aktywności wyjściowej, gdy uczestnicy biernie oglądają (/ słuchają) pamięć roboczą i bodźce zakłócające, wolne od celów zadania. (Patrz Tabela 2.)
    2. Wyświetl monit instruujący uczestnika, aby biernie oglądał (/słuchał) wszystkich wizualnych (/słuchowych) bodźców związanych z zadaniami. Wyświetl instrukcje, aby wykonać proste zadanie dyskryminacji.
      1. W przypadku zadań wizualnych poinstruuj uczestnika, aby nacisnął przycisk odpowiadający kierunkowi wyświetlanej strzałki (w lewo lub w prawo).
      2. W przypadku zadań słuchowych poinstruuj uczestnika, aby nacisnął przycisk odpowiadający zakresowi częstotliwości łatwo rozróżnialnej częstotliwości dźwięku o wysokiej (2 kHz) lub niskiej (0,5 kHz) częstotliwości (wysokiej lub niskiej).
    3. Sekwencyjnie obecne lub wyświetlane bodźce cue, Opóźnienie 1, bodziec zakłócający i Opóźnienie 2.
    4. Przedstaw strzałkę (wizualną) lub dźwiękową (słuchową) w miejsce bodźca sondy i zbieraj odpowiedzi, gdy uczestnik wykona zadanie prostej dyskryminacji (opisane powyżej).

3. Bodźce

1. Ogólne przygotowanie bodźców

  1. Wybierz zestaw bodźców z kategorii opisanych poniżej (patrz również Rysunek 2 i Tabela 1).
  2. Ostrożnie zdecyduj, czy sparować podstawowe bodźce zadaniowe pamięci roboczej z tematycznie zgodnymi lub nieprzystającymi bodźcami zakłócającymi (patrz UWAGA poniżej).
  3. Upewnij się, że wszystkie obrazy mają rozmiar lub rozmiar zmieniony na 225 pikseli szerokości i 300 pikseli wysokości (14 x 18 cm).
  4. Prezentuj obrazy centralnie, zmieniając kąt widzenia o 3 stopnie od fiksacji.
    UWAGA: W eksperymentach fMRI należy używać bodźców interferencyjnych niezgodnych z bodźcami podstawowymi zadaniami pamięci roboczej, na przykład zakłóceń twarzy podczas pamięci roboczej sceny lub odwrotnie. Aby precyzyjnie zlokalizować obszary kory czuciowej specyficzne dla twarzy i sceny, zastosuj zadanie lokalizatora fMRI przed eksperymentem z pamięcią roboczą. Następnie, podczas paradygmatu interferencyjnego, użyj tych selektywnych obszarów korowych sceny i twarzy, aby jednocześnie przeanalizować dynamikę aktywności neuronalnej na bodźce podpowiedzi pamięci roboczej (np. sceny) i na niezgodne bodźce interferencyjne (np. twarze)

2. Bodźce wzrokowe wysokiego poziomu

  1. W przypadku bodźców twarzy przygotuj kilkaset bodźców Cue/Probe Face ze zdjęć twarzy męskich i żeńskich w skali szarości, o neutralnym wyrazie, w dużym przedziale wiekowym dorosłych. Usuń cyfrowo włosy i uszy i nałóż rozmycie na kontury twarzy.
  2. Dla bodźców scenicznych przygotuj kilkaset bodźców Cue/Probe Scene ze zdjęć naturalnych scen w skali szarości.
  3. Po opóźnieniu 1 przedstaw bodziec zakłócający składający się ze sceny lub twarzy. W 90% badań przedstawiać twarz, która nie jest "mężczyzną ORAZ w wieku powyżej 40 lat"; W pozostałych 10% badań twarz jest mężczyzną w wieku powyżej 40 lat.
  4. W przypadku warunku "Zajmij się przerwaniem" poinstruuj uczestników, aby wykonali następujące zadanie drugorzędne przy użyciu bodźca zakłócającego (prezentowanego między wskazówką a sondą). Poproś uczestnika, aby odpowiedział "TAK", jeśli przerywająca twarz jest mężczyzną w wieku powyżej 40 lat.

3. Wizualne bodźce ruchowe niskiego poziomu

  1. Twórz bodźce Cue/Probe o okrągłej aperturze zawierającej 290 przestrzennie losowych kropek w skali szarości (0,08 stopnia x 0,08 stopnia każda), które zmieniają kąt widzenia o 8 stopni w odległości widzenia 75 cm, wyśrodkowane na dołku centralnym.
  2. Wyświetlaj ruchome kropki ze 100% spójnością ruchu pod kątem 10 stopni na sekundę, w jednym z 12 różnych kierunków ruchu (po 3 w każdym sektorze).
  3. Użyj procedury adaptacyjnego progowania klatki schodowej (przyrosty co 2 stopnie), aby ustalić wartość dyskryminacji wizualnej dającą prawie 100% dokładność, tak aby próg dyskryminacji został osiągnięty przy pierwszej próbie błędu.
  4. Po opóźnieniu 1 przedstaw bodziec zakłócający składający się z kropek w ruchu kołowym w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Renderuj ten ruch z "normalną" prędkością (10 stopni na sekundę) w 90% prób i szybko w pozostałych 10% prób.
  5. W warunku Uważaj na przerwanie poinstruuj uczestników, aby wykonali następujące zadanie pomocnicze: odpowiedz "TAK", jeśli przerywanie wirowania jest szybkie.

4. Niskopoziomowe bodźce słuchowe

  1. Twórz bodźce sygnałowe/sondowe przemiatania ruchu dźwięku w zakresie częstotliwości ze średnimi częstotliwościami losowo wybranymi między 900 a 1,100 Hz. Skonstruuj częstotliwości przemiatania ruchu dźwięku tak, aby zaczynały się od ± 0,5 oktawy od średniej częstotliwości i kończyły się na ± 0,5 oktawy od średniej częstotliwości.
  2. Przedstaw równą porcję bodźców ruchowych "w górę" (zaczynając od -0,5 i kończąc na +0,5 oktawy) i "w dół" (zaczynając od +0,5 i kończąc na -0,5 oktawy).
  3. Dostosuj głośność do komfortowego poziomu słyszenia 65 dB SPL.
  4. Progowanie: użyj adaptacyjnej procedury Zestem, aby ustalić dokładność dyskryminacji słuchowej przy 85% prawidłowej wydajności.
  5. Po Opóźnieniu 1 zaprezentuj bodziec zakłócający składający się z pojedynczego tonu. Odtwarzaj ton o częstotliwości 2 kHz w 90% prób i ton 2,3 kHz w pozostałych 10% prób.
  6. W warunku Uważaj na przerwanie poinstruuj uczestników, aby wykonali następujące zadanie drugorzędne: zareaguj, jeśli przerywający dźwięk jest wskazówką o wyższej częstotliwości (2,3 kHz).

5. Bodźce sondy

  1. W przypadku wszystkich zadań WM upewnij się, że 50% bodźców sondy pasuje do wskazówki.
  2. W zadaniach ruchowych niskiego poziomu z progowymi poziomami dyskryminacji 5,10,11 ustaw 50% bodźców sondy, które nie pasują do wskazówki, aby różniło się od wskazówki o bezwzględną wartość progowego poziomu dyskryminacji bodźca uczestnika.
    UWAGA: Na przykład, jeśli próg ustala poziom dyskryminacji wizualnej uczestnika na 10 stopni, sparuj wizualną wskazówkę ruchową poruszającą się pod kątem 45 stopni z sondą poruszającą się pod kątem 45 stopni (dopasowanie w 50% próbach) lub 45 ± 10 stopni (35 lub 55 stopni; każda z nich nie pasuje do 50% prób).

4. Porównywanie warunków zakłóceń

  1. Korzystaj z oprogramowania statystycznego, takiego jak SPSS, aby porównywać wydajność behawioralną i aktywność neuronalną w ważnych punktach czasowych przed, w trakcie i po różnych typach zakłóceń.
    UWAGA: W kilku podręcznikach dostępnych online znajdują się instrukcje krok po kroku i zrzuty ekranu opisujące, jak używać i uruchamiać proste analizy statystyczne w oprogramowaniu SPSS.
    1. Oblicz wpływ rozproszeń i przerw na wydajność behawioralną, porównując dokładność pamięci roboczej i czasy reakcji w warunkach zakłóceń w stosunku do wydajności w stanie braku zakłóceń (ryc. 4). Na przykład sparowane testy t mogą być używane do porównywania dokładności lub RT między dowolnymi dwoma warunkami interferencji (lub linii bazowej).
      UWAGA: Przed porównaniem w teście t dwóch określonych warunków zadania zaleca się porównanie ANOVA z powtarzanymi pomiarami we wszystkich warunkach pamięci roboczej w paradygmacie.
    2. W przypadku badań neuroobrazowych należy wstępnie przetworzyć i przetworzyć dane zgodnie z odpowiednią linią dla modalności i miar będących przedmiotem zainteresowania.
      1. W przypadku badań EEG przetwarzaj dane EEG za pomocą EEGLAB lub wybranego pakietu oprogramowania, korzystając z instrukcji oprogramowania i zalecanego strumienia przetwarzania.
      2. W przypadku badań fMRI należy przetwarzać dane fMRI za pomocą wybranego pakietu oprogramowania (takiego jak AFNI, SPM, FSL itp.), korzystając z instrukcji oprogramowania i zalecanego strumienia przetwarzania.
    3. Aby ocenić modulacje aktywności neuronalnej jako konsekwencję zakłóceń podczas pamięci roboczej, należy statystycznie porównać dane neuronalne w tych warunkach z aktywnością neuronalną w warunkach pasywnego widzenia (/ słuchania), kontrolując w ten sposób podstawowe przetwarzanie percepcyjne (ryc. 4).
      1. Oblicz pomiary w taki sposób, aby wartość dodatnia zawsze oznaczała większe wzmocnienie powyżej linii bazowej lub większe tłumienie poniżej linii bazowej. Dla P100 oblicz tłumienie neuronalne, odejmując ilościowo określoną aktywność neuronalną do bodźca rozpraszającego (DS) od tego wywołanego przez bodziec biernie oglądany (PV) (tj. PV - DS). Oblicz poprawę w fMRI, odejmując ilościowo określoną aktywność BOLD do wyjściowego bodźca biernie oglądanego od tego wywołanego przez bodziec przerywający (IS) (tj. IS – PV).
    4. Statystycznie porównaj modulacje neuronalne wywołane przez ignorowane rozproszenie uwagi z aktywnością podczas przerwań, aby zacząć ustalać konkretny wpływ uwagi odgórnej na rozwiązywanie różnych rodzajów zakłóceń w pamięci roboczej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten paradygmat interferencji umożliwił wygenerowanie ważnych wyników dotyczących odrębnego wpływu behawioralnego i neuronalnych mechanizmów rozpraszania i przerywania pamięci roboczej u młodszych i starszych dorosłych (zobacz Tabelę 2 dla podsumowania).

Zachowanie. Behawioralnie, zgodnie z istniejącą literaturą, przerwanie konsekwentnie wywiera większy szkodliwy wpływ niż rozproszenie uwagi na wydajność pamięci roboczej 2-5, 10,11,12. Starsi dorośli...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nowy paradygmat poznawczy okazał się skuteczny w badaniu zakłóceń pamięci roboczej spowodowanych rozproszeniem uwagi i przerwami. Ten paradygmat i jego kilka wariantów, rozszerzających jego zastosowanie na modalności sensoryczne, poziomy złożoności bodźców i metody obrazowania, są szczegółowe.

Przed rozpoczęciem eksperymentu należy wstępnie przebadać wszystkich uczestników, aby zapewnić odpowiednie zdolności poznawcze i percepcyjne. W przypadku eksperymentów z wykorzystaniem bodźców percepcyjn...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wielkie podziękowania dla twórców tego paradygmatu, szczególnie Wesleya Clappa, Anne Berry, Jyoti Mishra, Michaela Rubensa i Theodore'a Zanto. Praca ta była wspierana przez grant NIH 5R01AG0403333 (AG).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Wymagania sprzętowekomputera DellOptiplex GX620dotyczące sprzętu i oprogramowania będą się różnić w zależności od oprogramowania do prezentacji bodźców
monitora kineskopowegoViewSonicG220fb21"; zalecanego ze względu na lepsze opóźnienie w wyświetlaniu bodźców wizualnych w stosunku do monitorów LCD; krzesło powinno być ustawione w odległości 75 cm
Oprogramowanie E-PrimeNarzędzia programowe dla psychologii, Inc.E-Prime 2.0 Standardzamiast E-Prime można użyć innego eksperymentalnego oprogramowania do prezentacji (np. Presentation (Neurobehavioral Systems) lub PsychoPy (open-source); E-Prime i Presentation są kompatybilne z Microsoft Windows, PsychoPy jest kompatybilne z Microsoft Windows, Mac OS X i Linux)
Klawiatura/pad odpowiedzi do eksperymentów behawioralnych lub EEG Klawiatura: Razer; Pad odpowiedzi: Cedrus Klawiatura: BlackWidow Ultimate; Pad odpowiedzi: RB-830każda standardowa klawiatura komputerowa jest dopuszczalna, chociaż pady odpowiedzi mogą oferować bardziej precyzyjne odmierzanie czasu (np. Cedrus RB-830 gwarantuje rozdzielczość 1 ms) Klawiatura
/ podkładka odpowiedzi do eksperymentów MRI PakietCurdes904zapewnia, że klawiatura jest kompatybilna z MR
Słuchawki (do eksperymentów słuchowo-behawioralnych)Słuchawki kompatybilneUR29 EEG Koss UR29
(do eksperymentów słuchowych EEG)EtymotycznyER3-50; ER3-21; Słuchawki kompatybilne z ER3-14A
MRI (do słuchowych eksperymentów MR)EtymoticSD-AU-EAER30
/programowe : z

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4 (10), 829-839 (2003).
  2. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Gazzaley, A. Mechanisms of working memory disruption of external interference. Cerebral Cortex. 20 (4), 859-872 (2010).
  3. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Sabharwal, J., Gazzaley, A. Deficit in switching between functional brain networks underlies the impact of multitasking on working memory in older adults. PNAS. 108 (17), 7212-7217 (2011).
  4. Clapp, W. C., Gazzaley, A. Distinct mechanisms for the impact of distraction and interruption on working memory in aging. Neurobiology of Aging. 33 (1), 134-148 (2012).
  5. Mishra, J., Zanto, T., Nilakantan, A., Gazzaley, A. Comparable mechanisms of working memory interference by auditory motion in youth and aging. Neuropsychologia. 51 (10), 1896-1906 (2013).
  6. Sakai, K. Reactivation of memory: role of medial temporal lobe and prefrontal cortex. Rev Neurosci. 14 (3), 241-252 (2003).
  7. Sakai, K., Roye, J., Passingham, R. E. Active maintenance in prefrontal area 46 creates distractor-resistant memory. Nature Neuroscience. 5 (5), 479-484 (2002).
  8. Yoon, J. H., Curtis, C. E., D’Esposito, M. Differential effects of distraction during working memory on delay-period activity in the prefrontal cortex and the visual association cortex. Neuroimage. 29 (4), 1117-1126 (2006).
  9. Sreenivasan, K. K., Jha, A. P. Selective attention supports working memory maintenance by modulating perceptual processing of distractors. Journal of Cognitive Neuroscience. 19 (1), 32-41 (2007).
  10. Berry, A. S., Zanto, T. P., Rutman, A. M., Clapp, W. C., Gazzaley, A. Practice-related improvement in working memory is modulated by changes in processing external interference. Journal of Neurophysiology. 102 (3), 1779-1789 (2009).
  11. Berry, A. S., et al. The influence of perceptual training on working memory in older adults. PLoS One. 5 (7), e11537(2010).
  12. Anguera, J. A., et al. Video game training enhances cognitive control in older adults. Nature. 501 (7465), 97-101 (2013).
  13. Gazzaley, A., Clapp, W., Kelley, J., McEvoy, K., Knight, R. T., D’Esposito, M. Age-related top-down suppression deficit in the early stages of cortical visual memory processing. PNAS. 105 (35), 13122-13126 (2008).
  14. Hasher, L., Zacks, R. T. Working memory, comprehension, and aging: A review and a new view. The Psychology of Learning and Motivation. Bower, G. H. 22, Academic Press. San Diego, CA. 193-225 (1998).
  15. Lustig, C., Hasher, L., Tonev, S. T. Inhibitory control over the present and past. European Journal of Cognitive Psychology. 13 (1-2), 107-122 (2001).
  16. Lustig, C., Hasher, L., Zacks, R. Inhibitory deficit theory: Recent developments in a “new view. Inhibition in Cognition. Macleod, C. M., Gorfein, D. S. , American Psychological Association. Washington, DC. 145-162 (2007).
  17. Solesio-Jofre, E., Lorenzo-Lopez, L., Gutierrez, R., Lopez-Frutos, J. M., Ruiz-Vargas, J. M., Maestu, F. Age effects on retroactive interference during working memory maintenance. Biological Psychiatry. 88 (1), 72-82 (2011).
  18. Zacks, R. T., Hasher, L. Directed ignoring: Inhibitory regulation of working memory. Inhibitory Mechanisms in Attention, Memory and Language. Dagenback, D., Carr, T. H. , Academic Press. New York, NY. 241-264 (1994).
  19. Guerreiro, M. J. S., Murphy, D. R., Van Gerven, P. W. M. Making sense of age- related distractibility: The critical role of sensory modality. Acta Psychologica. 142 (2), 184-194 (2013).
  20. Verhaeghen, P., Zhang, Y. What is still working in working memory in old age: dual tasking and resistance to interference do not explain age-related item loss after a focus switch. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 68 (5), 762-770 (2013).
  21. García-Pacios, J., et al. Early prefrontal activation as a mechanism to prevent forgetting in the context of interference. Am J Geriatr Psychiatry. 21 (6), 580-588 (2013).
  22. Guerrerio, M. J. S. The role of sensory modality in age-related distraction. , Maastrict University. the Netherlands. (2013).
  23. Li, L., Daneman, M., Qi, J. G., Schneider, A. B. Does the information content of an irrelevant source differentially affect spoken word recognition in younger and older adults. Journal of Experimental Psychology, Human Perception and Performance. 30 (6), 1077-1091 (2004).
  24. Murphy, D. R., McDowd, J. M., Wilcox, K. A. Inhibition and aging: Similarities between younger and older adults as revealed by the processing of unatteneded auditory information. Psychology and Aging. 14 (1), 44-59 (1999).
  25. Schneider, B. A., Daneman, M., Murphy, D. R., See, S. K. Listening to discourse in distracting settings: the effects of aging. Psychology and Aging. 15 (1), 110-125 (2000).
  26. Alain, C., Woods, D. L. Age-related changes in processing auditory stimuli during visual attention: evidence for deficits in inhibitory control and sensory memory. Psychology and Aging. 14 (3), 507-519 (1999).
  27. Chao, L. L., Knight, R. T. Prefrontal deficits in aging and inhibitory control with aging. Cerebral Cortex. 7 (1), 63-69 (1997).
  28. Fabiani, M., Low, K. A., Wee, E., Sabble, J. J., Gratton, G. Reduced suppression or labile memory? Mechanisms of inefficient filtering of irrelevant information in older adults. Journal of Cognitive Neuroscience. 18 (4), 637-650 (2006).
  29. Passow, S., et al. Human aging compromises attentional control of auditory perception. Psychological Aging. 27 (1), 99-105 (2012).
  30. Sommers, M. S., Danielson, S. M. Inhibitory processes and spoken word recognition in young and older adults: the interaction of lexical competition and semantic context. Psychology and Aging. 14 (3), 458-472 (1999).
  31. Tun, P. A., Wingfield, A. One voice too many: adult age differences in language processing with different types of distracting sounds. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 54 (5), P317-P327 (1999).
  32. Tun, P. A., O’Kane, G., Wingfield, A. Distraction by competing speech in young and older adult listeners. Psychology and Aging. 17 (3), 453-467 (2002).
  33. Conway, A. R. A., Engle, R. W. Working memory and retrieval: A resource-dependent inhibition model. Journal of Experimental Psychology: General. 123 (4), 354-373 (1994).
  34. Cashdollar, N., Lavie, N., Duezel, E. Alleviating memory impairment through distraction. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19012-19022 (2013).
  35. Folstein, M. F., Folstein, S. E., McHuge, P. R. Mini-mental state”. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research. 12 (3), 189-198 (1973).
  36. Reisberg, B., Ferris, S. H., de Leon, M. J., Crook, T. The Global Deterioration Scale for assessment of primary degenerative dementia. American Journal of Psychiatry. 139 (9), 1136-1139 (1982).
  37. Delis, D. C., Freeland, J., Kramer, J. H., Kaplan, E. Integrating clinical assessment with cognitive neuroscience: Construct validation of the California Verbal Learning Test. Journal of Consulting and Clinical Psychology. 56 (1), 123-130 (1988).
  38. Gregoire, J., van der Linden, M. Effect of age on forward and backward digit spans. Aging, Neuropsychology, and Cognition: A Journal on Normal and Dysfunctional Development. 4 (2), 140-149 (1997).
  39. Conway, A. R. A., Kane, M. J., Bunting, M. F., Hambrick, D. Z., Wilhelm, O., Engle, R. W. Working memory span tasks: A methodological review and user’s guide. Psychonomic Bulletin & Review. 12 (5), 769-786 (2005).
  40. Holdnack, J. A., Zhou, X., Larrabee, G. J., Millis, S. R., Salthouse, T. A. Confirmatory factor analysis of the WAIS-IV/WMS-IV. Assessment. 18, 178-191 (2011).
  41. Hill, B., Elliott, E., Shelton, J., Pella, R., O’Jile, J., Gouvier, W. Can we improve the clinical assessment of working memory? An evaluation of the WAIS-III using a working memory criterion construct. Journal of Clinical Experimental Neuropsychology. 32 (3), 315-323 (2011).
  42. Homack, S., Lee, D., Riccio, C. A. Test review: Delis-Kaplan Executive Function System. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 27 (5), 599-609 (2005).
  43. Benton, A. L., Hamsher, K. D. S., Rey, G. J., Sivan, A. B. Multilingual aphasia examination. , 3rd, AJA Associates. Iowa City, IA. (1994).
  44. Strauss, E., Sherman, E. M. S., Spreen, O. A Compendium of Neuropsychological Tests: Administration, Norms, and Commentary 3rd ed. , Oxford University Press. New York. 501-526 (2006).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Working MemoryDistraction InterferenceInterruption InterferenceCognitive ParadigmEEG AnalysisfMRI AnalysisDelayed Recognition TaskVisual StimuliAuditory StimuliNeural Markers

Powiązane artykuły