Pamięć zależna od kontekstu węchowego: bezpośrednia prezentacja substancji zapachowych

Pobieranie jest ulepszone, gdy występuje w tym samym kontekście co kodowanie^1,2; jest to określane jako pamięć zależna od kontekstu (CDM). Wykazano, że wiele bodźców jest skutecznymi wskazówkami kontekstowymi usprawniającymi wyszukiwanie³. Zgodnie z tymi ogólnymi badaniami wykazano, że informacje, które są poznawane i odzyskiwane w obecności tego samego zapachu, są zapamiętywane lepiej niż informacje, które są odzyskiwane w obecności innego zapachu⁴ lub informacje, które nie są ani uczone, ani odzyskiwane w obecności dodatkowego kontekstu węchowego⁵; zostało to nazwane pamięcią zależną od kontekstu węchowego (OCDM).

Wykorzystanie zapachów jako kontekstowych wskazówek mnemonicznych daje badaczom nowe możliwości do zbadania różnych kwestii związanych zarówno z CDM, jak i przetwarzaniem węchowym. Rzeczywiście, wykazano, że związek między węchem a pamięcią jest unikalny^6,7,8. Wspomnienia zapachów wydają się być bardziej odporne na zapomnienie niż pamięć dla innych bodźców⁶ (choć nie zawsze jest to możliwe⁹). Co więcej, wspomnienia autobiograficzne, które są wywoływane przez zapachy, są doświadczane inaczej niż wspomnienia autobiograficzne wywoływane przez inne bodźce⁷.

Istnieją inne interesujące różnice między zmysłami węchu a "głównymi" (tj. wzrokowymi i słuchowymi). Na przykład, kiedy ludzie widzą lub słyszą bodźce, często jesteśmy w stanie je wyraźnie zidentyfikować i często świadomie dostosowujemy nasze zachowanie do informacji, które prezentują. Jednak często nie jesteśmy w stanie zidentyfikować odors¹⁰. Co więcej, chociaż ludzie są stale otoczeni substancjami zapachowymi, nie zawsze mamy świadome doświadczenie odczuwania zapachu. W związku z tym zaproponowano, że węch jest zmysłem ukrytym, a zapachy wpływają głównie na nasze zachowanie, gdy nie odczuwamy ich świadomie¹¹.

Jeśli węch rzeczywiście jest ukrytym zmysłem, to rodzi pytanie, czy zapachy muszą koniecznie znajdować się poza centrum świadomości, aby działały jako skuteczne kontekstowe wskazówki mnemoniczne. Niektóre dowody sugerują, że tak właśnie jest, ponieważ wykazano, że zapachy są mniej skutecznymi wskazówkami w paradygmatach parowanych skojarzeń niż inne bodźce^12,13. Do tej pory wszystkie badania, które wykazały dowody na OCDM, wykorzystywały prezentację zapachów w otoczeniu, przy czym substancje zapachowe są prezentowane w tle, a badani uczą się innych informacji docelowych^4,14. Często badani nigdy nie są wyraźnie informowani o zapachach.

Skupienie się na prezentacji zapachów otoczenia do tej pory było logiczne, ponieważ zapachy są zazwyczaj obecne w tle doświadczenia, ale zapachy rzadko są w centrum naszej uwagi. Biorąc to pod uwagę, prezentacja zapachu otoczenia nieuchronnie oznacza, że badacze zrzekają się kontroli nad niektórymi aspektami, które mogą być interesujące. Najważniejszym z tych aspektów jest czas. W przypadku prezentacji otoczenia substancje zapachowe muszą być obecne przez długi czas, bez kontroli nad momentem prezentacji lub percepcją zapachu. Jednak bezpośrednie przedstawienie odorantów, na przykład za pomocą olfaktometru, pozwala badaczowi manipulować czasem prezentacji nazapachu w stosunku do czasu wystąpienia innych bodźców. Dalsze aspekty kontroli, które uzyskuje się poprzez bezpośrednią prezentację, obejmują możliwość przełączania między dwoma lub więcej zapachami podczas jednej sesji, prezentację do jednego lub obu nozdrzy, prezentację prób "bez zapachu", a nawet możliwość manipulowania intensywnością zapachu/stężeniem odorantu. Krótko mówiąc, prezentacja zapachu w otoczeniu ogranicza eksperymentatorów do interakcji między obiektami lub manipulacji blokowych, podczas gdy bezpośrednia prezentacja zapachu pozwala na manipulację zapachem na zasadzie próby.

Tutaj przedstawiono podstawy metody testowania OCDM za pomocą bezpośredniej prezentacji substancji zapachowych za pomocą olfaktometru¹⁵. Olfaktometr to maszyna, która pozwala na prezentację substancji zapachowych w określonych momentach w czasie (na przykład równocześnie z początkiem prezentacji bodźca wizualnego) i przez dyskretny czas (np. prezentacja zaciągnięcia się powietrzem przez 2 s). Ponadto olfaktometr pozwala na skierowanie prezentacji poniżej nozdrzy, bezpośrednio do jednego nozdrza lub bezpośrednio do obu nozdrzy. Olfaktometry od dawna są wykorzystywane w badaniach nad pamięcią^16,17. Protokół ten opiera się na wcześniejszych badaniach i stosuje je w obszarze badań OCDM.

Wszystkie dane zebrane w oryginalnym eksperymencie¹⁵ zostały przeprowadzone zgodnie z etycznymi wytycznymi Amerykańskiego Towarzystwa Psychologicznego, jak również Deklaracją Helsińską Światowego Towarzystwa Medycznego. Eksperyment został wstępnie zatwierdzony przez lokalną Ethik-Kommission (odpowiednik Instytucjonalnej Komisji Rewizyjnej). Wszyscy badani zostali poinformowani, że ich udział jest dobrowolny i może w każdej chwili i bez obawy o karę zostać przerwany. Wszyscy uczestnicy podpisali świadomą zgodę.

1. Rekrutacja uczestników i instrukcje przed badaniem

1. rekrutacja:
   1. Rekrutuj uczestników, którzy są rodzimymi użytkownikami języka (aby zapewnić porównywalne zrozumienie instrukcji i porównywalne przetwarzanie informacji docelowych) i którzy mają normalne lub skorygowane do normalnego widzenia. Ponadto a) wykluczyć osoby, które deklarują poniżej średniej zdolności węchowych lub są palaczami, lub b) zebrać informacje o nawykach palenia i zdolnościach węchowych do wykorzystania w późniejszych analizach.
   2. Ponadto, biorąc pod uwagę częstość występowania różnic między płciami w badaniach węchowych¹⁸, albo a) rekrutuj równą liczbę samców i kobiet, aby umożliwić porównania, b) przeprowadzaj analizy osobno dla każdej płci, aby upewnić się, że nie ma różnic, albo c) skoncentruj się na jednej płci. Wreszcie, biorąc pod uwagę, że wydajność węchowa jest zależna od wieku¹⁹ albo a) rekrutuj wszystkich badanych z jednej kohorty, albo b) specjalnie uwzględnij wiek jako zmienną zainteresowania.
      Uwaga: Ostatnia próba wykorzystana w obecnym badaniu obejmowała 60 osób (56 kobiet, _wiek M = 22,05 lat, SD = 4,86), z których wszyscy byli studentami Uniwersytetu w Hildesheim i którzy uczestniczyli w zamian za częściowe zaliczenie kursu. Więcej informacji na temat próbki można znaleźć w naszym poprzednim artykule¹⁵.
2. Przekaż uczestnikom szczegółowe instrukcje przed rozpoczęciem nauki. 1) Badani nie mogą palić tytoniu przez 24 godziny przed rozpoczęciem eksperymentu, 2) Badani nie mogą jeść ani myć zębów przez co najmniej godzinę przed rozpoczęciem eksperymentu.
3. Po przybyciu do laboratorium należy upewnić się, że postępowali zgodnie z instrukcjami przed badaniem. Najlepiej jest to osiągnąć, prosząc prowadzącego eksperyment o to, aby wyraźnie zapytał badanych, czy zastosowali się do instrukcji.
4. Jeśli zastosowali się do tego zalecenia, przedstaw uczestnikom informacje o badaniu i wszelkie względy etyczne. Poproś osoby badane o podpisanie świadomej zgody.
5. Umieść badanych w pomieszczeniu eksperymentalnym.
   UWAGA: W obecnym eksperymencie badani zostali najpierw umieszczeni w kabinie, w której znajdował się monitor oparty na stole.
   1. Posadź pacjentów w wygodnym fotelu, który można regulować w zależności od potrzeb. Poproś badanych, aby umieścili swoje podbródki w podbródku (w którym znajdują się rurki do prezentowania zapachów). Dostosuj wysokość podbródka, aby siedzenie było wygodne dla fotografowanej osoby.
   2. Alternatywnie, użyj innej metody prezentacji, w tym umieszczając rurki bezpośrednio w nozdrzach badanych lub łącząc końce rurki z maską, co zapewnia, że materiał zapachowy pozostaje skoncentrowany wokół nosa.

2. Projekt eksperymentalny

UWAGA: W opisanym tutaj eksperymencie (który odpowiada Eksperymentowi 1 z oryginalnego artykułu¹⁵) celem było ustalenie, czy obecność kontekstu zapachowego podczas kodowania i odzyskiwania zwiększa pamięć w stosunku do stanu, w którym nie było dodatkowego kontekstu zapachu podczas obu faz⁵. Jest to odmiana efektu CDM zwana pamięcią wzmocnioną kontekstowo. Pierwotny eksperyment obejmował więcej zmiennych niezależnych (walencja zapachu i wartościowość słów), które są nieistotne dla bieżącego raportu. Szczegółowe informacje na temat oryginalnego eksperymentu oraz szczegółowe informacje na temat użytego materiału słownego można znaleźć w materiałach uzupełniających z oryginalnego artykułu¹⁵. Eksperyment jest podzielony na trzy różne fazy (przegląd znajduje się w tabeli 1).

Tabela 1: Przegląd procedury eksperymentalnej.

1. W pierwszej, kodowaniu, faza polega na tym, że badani kodują materiał docelowy (słowa) w obecności materiału kontekstowego (zapachy).
   1. Prezentuj obiekty za pomocą słów (pojedynczo) na ekranie. Podmioty muszą kategoryzować słowa jako abstrakcyjne lub konkretne. Uczenie się jest incydentalne, ponieważ badani nie są informowani o późniejszym teście pamięciowym.
   2. Niech tematy skategoryzują łącznie 90 słów.
   3. Niech każda próba przebiega według tego samego schematu.
      1. Rozpocznij każdą próbę od zaciągnięcia się powietrzem. Podmuch powietrza zawiera albo materiał zapachowy, albo nie, w zależności od grupy.
      2. Połącz podmuch powietrza z prezentacją krzyża na ekranie komputera i niech podmuch powietrza i krzyż pozostaną przez 2000 ms.
      3. Zamień krzyżyk na słowo docelowe i pozostaw go na 2,000 ms. Uporządkuj prezentację słów losowo dla każdego tematu.
      4. Po przesunięciu słowa niech podmioty skategoryzują słowo jako abstrakcyjne lub konkretne za pomocą naciśnięcia przycisku. Odpowiedź powoduje natychmiastowe rozpoczęcie następnego badania. Przedstaw ten sam środek zapachowy we wszystkich 90 próbach podczas fazy kodowania.
   4. Prezentacja zapachu.
      1. Wykorzystaj olfaktometr, aby uzyskać bezpośrednią prezentację substancji zapachowych. Olfaktometry występują w kilku różnych odmianach. Kup lub zbuduj olfaktometr, który najlepiej spełni cele badaczy²⁵.
      2. Upewnij się, że konstrukcja olfaktometru jest odpowiednia do pytania badawczego.
      3. Przytnij rurki na odpowiednią długość i upewnij się, że są utrzymywane na miejscu i szczelnie połączone.
         UWAGA: Długość rurek wpływa na opóźnienie między nadejściem sygnału (tj. sygnałem z programu do uwolnienia środka zapachowego) a faktycznym przybyciem materiału zapachowego do nozdrzy. Badacze powinni zdawać sobie sprawę z opóźnień między sygnałami a rzeczywistymi czasami prezentacji, które będą się różnić w zależności od poszczególnych olfaktometrów. Informacje te można zwykle znaleźć w informacjach dostarczonych przez sprzedawcę lub w instrukcjach budowy nowych olfaktometrów.
      4. Należy pamiętać o potencjalnych problemach związanych z prezentacją substancji zapachowych.
         1. Upewnij się, że interwał między bodźcami (ISI; lub czas między prezentacjami substancji zapachowych) jest odpowiedni dla pytania badawczego. Nie ma ustandaryzowanego ani sugerowanego ISI odpowiedniego dla wszystkich eksperymentów zapachowych. Przeprowadź testy pilotażowe w celu określenia, które ISI są odpowiednie dla danego eksperymentu.
         2. Sterowanie do stymulacji dotykowej. Umieść rurki w metalowym pręcie, który podtrzymuje podbródek. Rurki powinny kończyć się około 2 cm poniżej nozdrzy. Przykryj górną część metalowego pręta filtrem (np. chusteczką). Wymień filtr dla każdego tematu.
         3. Kontrola stymulacji słuchowej. Poproś badanych, aby przeprowadzili eksperyment w kabinie redukującej hałas ze słuchawkami na uszach. Sam olfaktometr należy przechowywać w pojemniku redukującym dźwięk, przechowywanym na zewnątrz kabiny doświadczalnej.
   5. Do kontroli prezentacji należy użyć standardowego eksperymentalnego oprogramowania kontrolnego (patrz Tabela materiałów) do kontrolowania prezentacji odorantu z olfaktometru.
   6. Instrukcja oddychania.
      UWAGA: Podczas korzystania z olfaktometru potencjalnie ważne jest, aby badani powąchali (tj. pobierali próbki materiału węchowego) w odpowiednim momencie. Jest to szczególnie ważne w eksperymentach, w których zapach zmienia się między próbami.
      1. Aby upewnić się, że badani pobierają próbkę środka zapachowego w odpowiednim czasie, należy przedstawić wizualną wskazówkę (krzyż fiksacji) jednocześnie z początkiem podmuchu powietrza. Ponadto upewnij się, że podmuch powietrza jest wystarczająco długi, aby badani mogli zarejestrować wskazówkę wizualną i zainicjować wdech (2,000 ms). Należy w tym miejscu zauważyć, że instrukcja inhalacji może działać jako drugie zadanie, które może potencjalnie wchodzić w interakcje z zadaniem (zadaniami) będącym przedmiotem zainteresowania.
      2. Alternatywnie, użyj jednej z kilku innych metod, aby upewnić się, że badani pobierają próbki substancji zapachowych w odpowiednim czasie:
         1. Przedstaw badanym odliczanie, aby mogli przygotować się do wdechu po zakończeniu odliczania
         2. Przedstaw badanym początkową wskazówkę ostrzegającą ich o wydechu, a następnie drugą wskazówkę ostrzegającą ich o wdechu
         3. Jeśli rurki są prezentowane bezpośrednio w nozdrzach i używany jest olfaktometr do dyskretnej prezentacji, poinstruuj badanych, aby wdychali za każdym razem, gdy poczują stymulację dotykową wewnątrz nozdrzy.
      3. Niezależnie od tego, która metoda zostanie zastosowana, poproś badanych, aby ukończyli próby praktyki inhalacyjnej przed rozpoczęciem właściwego eksperymentu.
      4. W przypadku prób praktycznych poinstruuj badanych, aby wdychali powietrze za każdym razem, gdy zobaczą pojawienie się krzyża fiksacji. Przedstaw krzyż fiksacyjny i zaciągnięcie powietrzem przez 2,000 ms podczas każdej próby. Poproś badanych o wykonanie 10 prób praktycznych.
   7. Czas.
      1. Przedstaw materiał zapachowy na dwie sekundy przed nadejściem wizualnie prezentowanego słowa. Ma to na celu zapewnienie, że kontekst węchowy jest obecny podczas percepcji wzrokowej.
      2. Inne pytania badawcze mogą wymagać jednoczesnej percepcji. Percepcja węchowa trwa dłużej niż percepcja wzrokowa i słuchowa od momentu wystąpienia bodźca do momentu percepcji²⁰, przynajmniej mierzone czasem odpowiedzi na zadania wykrywania²¹. Dlatego, w zależności od manipulacji, badacze muszą upewnić się, że wybierają odpowiednie interwały między bodźcami (ISI). Należy zauważyć, że będzie to również zależało od specyfiki użytego olfaktometru (patrz 4.1.)
2. W drugiej fazie należy użyć interwału przechowywania, w którym badani wykonują zadanie, które nie jest związane z rzeczywistym zadaniem pamięci.
   1. Poproś uczestników, aby opuścili kabinę testową i przenieśli się w inne miejsce, z dala od materiałów zapachowych. Jest to ważny krok w celu zapewnienia, że kontekst zostanie przywrócony w fazie pobierania.
   2. Przewietrzyć kabinę testową w okresie retencji za pomocą wentylatorów lub wentylatorów.
   3. Niech osoby pokolorują mandale przez 5 minut.
      UWAGA: Eksperymenty OCDM często, choć nie zawsze¹⁴, wykorzystywały długie interwały przechowywania, aby uniknąć problemów z adaptacją i przyzwyczajeniem. Jedną z potencjalnych korzyści płynących z bezpośredniej prezentacji dyskretnych podmuchów powietrza jest to, że może być ona bardziej odporna na przyzwyczajenie niż prezentacja w otoczeniu.
   4. Alternatywne zadania dystraktora mogą być realizowane w interwale retencji, aby osiągnąć różne cele.
3. W trzeciej fazie pobierania poproś badanych, aby zapamiętali i odzyskali informacje docelowe.
   1. Niech badani powrócą do kabiny eksperymentalnej. Jeszcze raz posadź badanych z podbródkami w podbródku.
   2. Poproś badanych, aby wypełnili stary/nowy test rozpoznawania, składający się w sumie ze 180 prób (90 starych/90 nowych).
   3. Niech każda próba przebiega według tego samego schematu.
      1. Rozpocznij każdą próbę od zaciągnięcia się powietrzem. Podmuch powietrza zawiera albo materiał zapachowy, albo nie, w zależności od grupy. Ponieważ jest to eksperyment z ulepszeniem kontekstu, prezentowany środek zapachowy jest zawsze taki sam, jak ten prezentowany w fazie kodowania.
      2. Sprzężmy podmuch powietrza z prezentacją krzyża na ekranie komputera; niech zarówno podmuch powietrza, jak i krzyż pozostaną na 2000 ms.
      3. Zamień krzyżyk na słowo i poproś podmiot o odpowiedź (przez naciśnięcie przycisku), czy słowo jest stare, czy nowe. Słowo pozostaje, dopóki podmiot nie odpowie. Kolejność prezentacji słów jest ustalana losowo dla każdego tematu.
      4. Niech reakcja pacjenta wywoła natychmiastowy początek następnego badania. W fazie pobierania nie ma ograniczeń czasowych.

3. Wybór bodźca

1. Bodźce docelowe
   1. Wybierz bodźce docelowe, które najlepiej pasują do konkretnego pytania badawczego lub rodzaju testu pamięciowego, który planuje eksperymentator. Aby uzyskać najbardziej podstawowy projekt, wybierz bodźce, które pochodzą z modalności niewęchowej (np. słowa). Więcej informacji na temat bodźców docelowych użytych w eksperymencie opisanym tutaj znajduje się w oryginalnym artykule¹⁵.
2. Bodźce kontekstowe
   1. Wybierz substancje zapachowe, które najlepiej pasują do konkretnego pytania badawczego. Ważne atrybuty, które należy wziąć pod uwagę, to: 1) wartościowość, 2) pobudzenie, 3) intensywność, 4) znajomość i 5) identyfikowalność.
   2. Istnieje kilka metod, które można zastosować przy wyborze odpowiednich środków zapachowych.
      1. W jednej metodzie wybierz substancje zapachowe na podstawie badania pilotażowego. W tym przypadku poproś osoby zewnętrzne (te, które nie biorą udziału w głównym eksperymencie) do oceny różnych potencjalnych substancji zapachowych pod kątem różnych atrybutów. Na podstawie wyników wybierz substancje zapachowe, które najlepiej odpowiadają potrzebom pytania eksperymentalnego. Była to metoda zastosowana w pierwotnym eksperymencie z wykorzystaniem bezpośredniej prezentacji i OCDM (szczegóły na temat wybranych substancji zapachowych można znaleźć w oryginalnym artykule)¹⁵.
      2. Alternatywnie, wybierz substancje zapachowe na podstawie istniejącej wcześniej bazy danych zawierającej ratings²². Zachowaj ostrożność przy tej metodzie ze względu na duże potencjalne różnice kulturowe w postrzeganiu zapachu²³.
      3. Wreszcie, w niektórych przypadkach, wybierz bodźce na podstawie idiosynkratycznych ocen zapachu badanego²⁴.
   3. Wybierz materiał o zapachu, który najlepiej pasuje do używanego olfaktometru.
      1. Zdecyduj się na materiał płynny lub stały — niektóre olfaktometry pozwalają tylko na użycie materiału płynnego, podczas gdy inne pozwalają na użycie materiału płynnego lub stałego.
      2. Pozyskiwanie materiałów zapachowych od dostawcy komercyjnego, albo od firm, które produkują specjalnie substancje zapachowe i chemikalia do celów badawczych, albo od firm, które wytwarzają produkty (np. olejki eteryczne, perfumy, świece zapachowe itp.) do użytku przez ogół społeczeństwa.
      3. Alternatywnie, jeśli pozwala na to olfaktometr, zbieraj materiał zapachowy z okolicznych źródeł (np. igły sosnowe, przepocone koszulki, owoce itp.). Ta metoda może być odpowiednia dla niektórych pytań badawczych; Należy zachować ostrożność, ponieważ utrudnia to standaryzację (a tym samym porównania z innymi projektami badawczymi).

Jednym z głównych celów obecnego eksperymentu było ustalenie, czy efekty OCDM można znaleźć, gdy kontekst węchowy był prezentowany bezpośrednio, a nie w otoczeniu. Istniały trzy główne zmienne zależne (zgodne z powszechnymi analizami teorii wykrywania sygnałów26): proporcja trafień, proporcja fałszywych alarmów i skorygowany wynik dokładności określany jako d'. Biorąc pod uwagę to, na czym skupia się zainteresowanie, dane z dwóch grup zapachów z oryginalnego eksperymentu15 (zapach pozytywny i negatywny) są łączone i porównywane z grupą bez zapachu. Zwijanie danych w tych dwóch grupach stanowi najczystszy test poprawy kontekstu węchowego.

Jak widać w Tabeli 2, grupy kontekstu węchowego przewyższały grupę bez zapachu pod względem dokładności, wyświetlając więcej trafień i znacznie mniej fałszywych alarmów, a także znacznie wyższe d'. Jest to wyraźny dowód na to, że bezpośrednia prezentacja substancji zapachowych może również prowadzić do efektów OCDM, jak to wcześniej stwierdzono w przypadku prezentacji otoczenia4,5.

To odkrycie jest nieco zaskakujące, biorąc pod uwagę, że poprzednie eksperymenty wykazały, że zapachy są gorszymi wskazówkami pamięci w testach parowanych asocjacji (gdzie zapachy są prezentowane na pierwszym planie)12,13 i pojęcia, że węch jest ukrytym zmysłem11. Potrzebne będą dalsze badania, aby określić, co odróżnia używanie zapachów jako sparowanych skojarzeń od używania zapachów jako kontekstowych wskazówek mnemonicznych.

Tabela 2: Średnie, wartości testu istotności i wielkości efektu do porównań między grupą kontrolną a grupą kontekstową węchową. Wartości w nawiasach reprezentują odchylenia standardowe.

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.