Lernen und Gedächtnis: die Aufgabe erinnern-wissen

Neuropsychology

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Overview

Quelle: Laboratorien der Jonas T. Kaplan und der Sarah I. Gimbel-Universität von Südkalifornien

Unsere Erfahrung des Speichers ist vielfältig und komplex. Manchmal erinnern wir uns Ereignisse in brillanter Detailschärfe, während andere Male, die wir möglicherweise nur ein vages Gefühl der Vertrautheit. Speicher-Forscher haben eine Unterscheidung zwischen Erinnerungen, die im Vergleich zu denen erinnert werden, die vertraut sind. Ein gesammelt Element ist eine, die ist nicht nur in Erinnerung, aber mit sich bringt Details zu der Zeit an dem gelernt oder codiert wurde. Wie ein gesammelt ein vertrauter Gegenstand ist auch nicht vergessen, aber Angaben über die Umstände seiner Codierung entfällt. Viele Studien von Erinnerung und Vertrautheit haben die medialen Temporallappen (MTL), speziell der Hippocampus, seit ihr Engagement in Erinnerung-Kodierung, Konsolidierung, fokussiert und Abruf ist bekannt und gut untersucht. 1-3

Dieses Video zeigt wie die Verwaltung der Remember-wissen, Aufgabe4 Gehirn Aktivierung in diesen zwei Arten von Speicher abrufen zu vergleichen. In diesem Zusammenhang ist erinnern ein anderer Begriff für Erinnerung, wissen, verweist auf Erinnerungen, die vertraut, aber nicht explizit gesammelt. In dieser Version der Aufgabe Remember wissen sind Teilnehmer eine Reihe von Farbbildern ausgesetzt und gebeten zu erinnern, was sie sehen. Im Inneren eine fMRI-Scanner sie ausgesetzt werden, beide Bilder, die untersucht wurden und neue Bilder, und sie werden ein "erinnere mich" "weiß" oder "neue" Urteil über jedes Bild, das darauf hinweist, welche Art von Speicher haben sie für dieses Element. Nach dem Scan werden ganze Gehirn und hippocampal Aktivität untersucht um differenzielle Aktivität im Zusammenhang mit Erinnerung und Vertrautheit zu ermitteln. Diese Studie basiert auf einer Studie von Gimbel und Brauer. 5

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Neuropsychology. Lernen und Gedächtnis: die Aufgabe erinnern-wissen. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

1. Teilnehmer Rekrutierung

  1. 20 Teilnehmer zu rekrutieren.
    1. Teilnehmer sollten Rechtshänder und haben keine Geschichte der neurologische oder psychische Störungen.
    2. Teilnehmer müssen normal oder korrigiert-zu-normale Vision um sicherzustellen, dass sie in der Lage, die visuelle Hinweise richtig zu sehen sein werden.
    3. Teilnehmer sollten nicht Metall in ihrem Körper haben. Dies ist eine wichtige Voraussetzung aufgrund des hohen Magnetfeldes fMRI beteiligt.
    4. Teilnehmer sollten nicht unter Klaustrophobie leiden, da die fMRT erfordert liegen in dem kleinen Raum des Scanners trug.

2. Pre-Scan-Verfahren

  1. Prescan Schreibarbeit.
  2. Wenn die Teilnehmer ihre fMRI-Scans kommen, weisen Sie sie zum ersten füllen ein Metallsieb Form, um sicherzustellen, dass sie keine Kontraindikationen zur MRT haben, eine zufällige Ergebnisse Formular Zustimmung für ihre Scan von einem Radiologen betrachtet werden, und eine Einverständniserklärung über die Risiken und Vorteile der Studie.
  3. Haben die Teilnehmer sitzen vor einem Laptop-Computer, und zeigen Sie 256 farbige Bilder von namhaften Objekten (z.B.Ventilator, Apfel, Baseball), jeweils für 3 s.
    1. Für jedes Objekt drücken die Teilnehmer um anzugeben, ob es einen lebenden und unbelebten Objekt war. Diese Aufgabe wird ihre Aufmerksamkeit auf die Reize sichergestellt.
  4. Bereiten Sie die Teilnehmer in den Scanner zu gehen, indem Sie ihren Körper, einschließlich Gürtel, Brieftaschen, Handys, Haarspangen, Münzen und Schmuck aus Metall entfernen.

3. Geben Sie Anweisungen für die Teilnehmer.

  1. Zeigen Sie im Scanner die Teilnehmer alle 256 Bilder, die vor dem Scan untersucht wurden und eine weitere 256 neue Bilder.
  2. Teilnehmer bewerten jedes Bild mit "remember", "wissen" oder "Roman" Antworten über eine Herr-Safe-Taste-Box.
    1. Weisen Sie Teilnehmer reagieren "erinnern", wenn sie das Bild während der Studientagung sah und konnte bestimmte Einzelheiten über seine Präsentation erinnern.
    2. Weisen Sie an, Teilnehmer, "wissen", wenn das Bild kannte, aber sie nicht daran, spezifische Details erinnern über das sehen es vor zu reagieren.
    3. Weisen Sie an, Teilnehmer, "neu" zu reagieren, wenn sie das Bild zuvor nicht gesehen hatte.
  3. Betonen Sie die Teilnehmer halten ihren Kopf während des Scans.

4. Legen Sie den Teilnehmer in den Scanner.

  1. Geben Sie die Teilnehmer Ohrstöpsel schützen ihre Ohren vor dem Lärm der Scanner und Ohr Handys zu tragen, so dass sie den Experimentator während des Scans hören, und Sie liegen auf dem Bett mit ihrem Kopf in der Spule.
  2. Geben Sie die Teilnehmer den Notfall Squeeze-Ball und weisen sie es im Notfall während des Scans zu quetschen.
  3. Einsatz-Schaumstoff-Pads, die Teilnehmer zu sichern den Kopf in der Spule zu vermeiden übermäßige Bewegung während des Scans, und erinnern die Teilnehmer, dass es sehr wichtig, während des Scans als auch die kleinsten Bewegungsunschärfe möglichst ruhig bleiben die Bilder.

5. Datenerhebung

  1. Sammeln Sie hochauflösende anatomische Scan.
  2. Starten Sie den Scanvorgang funktionsfähig.
    1. Beginn der Reizdarbietung mit dem Start des Scanners zu synchronisieren.
    2. Vorliegenden Bilder über einen Laptop an einen Projektor angeschlossen. Der Teilnehmer hat einen Spiegel über ihre Augen reflektiert, dass ein Bildschirm auf der Rückseite des Scanners langweilen.
    3. Jedes Bild für 3 s.
      1. Bildpräsentation ist durchsetzt mit 1,5 bis 4,5 s von einer Fixierung Basislinie zu überqueren, da dies eine ereignisbezogene Aufgabe ist. Differenzielle Überlappung in die hämodynamische Reaktion auf jede Prüfung macht die Signale mehr trennbar.

6. Post-Scan-Verfahren

  1. Bringen Sie den Teilnehmer aus dem Scanner.
  2. Nachbesprechung des Teilnehmers.

7. die Datenanalyse

  1. Vorverarbeitung der Daten.
    1. Führen Sie Bewegungskorrektur um Bewegungsartefakte zu reduzieren.
    2. Zeitliche Filterung um Signal Drifts zu entfernen.
    3. Glätten Sie die Daten, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen.
  2. Modellieren Sie die Daten für jeden Teilnehmer.
    1. Erstellen Sie ein Modell dessen, was die erwartete hämodynamische Antwort für jede Aufgabe-Bedingung.
    2. Passen Sie die Daten zu diesem Modell, was zu einer statistischen Karte, wobei der Wert bei jedem Voxel das Ausmaß darstellt, das die Aufgabe Zustand das Voxel beteiligt war.
    3. Des Teilnehmers Gehirn zu einem standard-Atlas zu registrieren, um Daten über die Teilnehmer zu kombinieren.
  3. Kombinieren Sie statistische Karten über Themen für eine Gruppenebene Analyse der Daten.
    1. Schwelle der statistischen Karten, unter Berücksichtigung Konto Korrektur für multiple Vergleiche. Da bei jedem Voxel im Gehirn statistische Tests durchgeführt werden, erwarten wir eine beträchtliche Anzahl von falsch-positiven Ergebnissen mit standard statistischen Schwellen. Eine Möglichkeit, damit umzugehen ist, nur bedeutende Voxel akzeptieren, wenn sie auch innerhalb eines Clusters von einer bestimmten Größe auftreten.

Unsere Erfahrung des Speichers ist vielfältig und komplex. Manchmal können wir uns Ereignisse in brillanter Detailschärfe, während andere Male erinnern, die wir nur ein vages Gefühl der Vertrautheit haben vielleicht.

Der erste Typ, ein gesammelt Gedächtnis ist eine, die mit starken Details über die Zeit erinnert wird gelernt, bei denen es — wie ein kulinarisches Erlebnis der vorhergehende Abend, wo nicht nur war der Hummer Abendessen erinnerte, sondern auch waren die Gemälde an der Wand und das Personal im Restaurant, die Sie bedient.

Auf der anderen Seite ähnelt eine bekannte Erinnerung ein gesammelt, es ist bekannt, aber unterscheidet sich, da es ohne explizite Details rund um die Veranstaltung zurückgerufen wird. Das heißt, fehlt eine bekannte Erinnerung Einzelheiten über die Einstellung, wie der Kellner, serviert, Abendessen oder was das Dekor war.

Dieses Video veranschaulicht das funktionellen Magnetresonanztomographie zu kombinieren – fMRI — mit einen Task namens Remember-wissen zu untersuchen wie das Gehirn – vor allem im Hippocampus – reagiert auf Urteile gegen wiederholte oder neuartige Bilder basierend auf früheren Arbeiten von Gimbel und Brauer.

In diesem Experiment Teilnehmer werden gebeten, füllen Sie zwei Phasen: erste Codierung und fMRI testen. In Teil eins, Codierung sind sie farbige Abbildungen benennbare Objekte, z. B. einen Apfel ausgesetzt, die dürfen sie nicht vergessen.

Im Anschluss an jedes Element Präsentation wird eine Frage gestellt, die Aufmerksamkeit der Teilnehmer während dieses Prozesses zu fördern.

Danach, in der zweiten Phase – fMRI testen – Teilnehmer befinden sich im Inneren eines Scanners und über ein Projektionssystem werden Bilder gezeigt: die zuvor beobachtet zusammen mit brandneuen.

Eine Fixierung Kreuz vorangeht jedes Bild, um die Trennung der hämodynamischen Reaktionen des Gehirns über die verschiedenen Präsentationen optimieren.

Auf jedem Bild zu sehen, die Teilnehmer werden gebeten, auf drei Arten reagieren: "erinnern", wenn das Element kann, zusammen mit Einzelheiten zu seiner Präsentation abgerufen werden; "wissen Sie", wenn bekannt ist, aber sie mich nicht, spezifische Details erinnern können über das sehen es vor; oder "neu", wenn das Objekt überhaupt nicht gesehen wurde.

In diesem Fall ist die abhängige Variable die Intensität des hämodynamischen Signals gemessen nach jeder Antworttyp. Das Ausmaß der Aktivierung kann dann in Clustern der Voxel auf eine anatomische Gehirn-Scan visualisiert werden.

Hippocampus – eine Region in der medialen Temporallappen studierte insbesondere in Studien von lernen und Gedächtnis – wird voraussichtlich größere Aktivierung während der 'erinnern' Studien als bei "wissen" und "neuen" Studien zeigen.

Diese Ergebnisse würden eine Dual-Prozess-Theorie der Speicherabruf, wo der Hippocampus, Erinnerung und eine andere neuronale Region unterstützt unterstützen — man außerhalb der Hippocampus – Vertrautheit erzeugt.

Werben Sie für experimentelle Kontrolle und Sicherheit betrifft Teilnehmer, die Rechtshänder, mit normalen oder korrigiert-zu-normale Vision, keine Geschichte von psychischen Erkrankungen oder leiden an Klaustrophobie und ohne Metall in ihrem Körper sind.

Haben sie eine Magnet-Resonanz-screening Form, bei weiteren Fragen im Zusammenhang mit ihrer Gesundheit und Sicherheit umfasst die Scansitzung ausfüllen.

Vor dem Senden des Teilnehmers in den Scanner, vor einem Laptop sitzen Sie und setzen sie auf Objekte, die sie benötigen, um für die nächste Sitzung erinnern. Erklären Sie, dass sie jetzt Bilder mit 256 Farben, jeweils für 3 sehen s. Um sicherzustellen, dass sie aufmerksam sind, weisen sie drücken die Taste "F", um anzugeben, dass ein Objekt lebt oder 'J' wenn das Element nicht-lebenden ist.

Nachdem der Teilnehmer alle Bilder anzeigt, weiter zu erklären, dass diese Bilder, sowie eine zusätzliche 256 neuartige Elemente innerhalb des Scanners angezeigt werden. Führen sie auch in der Herr-Safe-Taste-Box, die sie verwenden, um Elemente zu klassifizieren – als 'erinnern', 'weiß' oder "Roman" – Wenn sie auf dem Bildschirm erscheinen.

In Vorbereitung auf den Scan Raum zu betreten, bitten Sie die Teilnehmer, alle Metallgegenstände aus ihrem Körper zu entfernen, einschließlich Handys, Uhren oder Schmuck, Geldbeutel, Schlüssel, Gürtel und Münzen durch das starke Magnetfeld. Verwenden Sie einen Metalldetektor, um sicherzustellen, dass keine Metallgegenstände bleiben.

Als nächstes begleiten Sie die Teilnehmer in der Nähe des Scanners. Bieten Sie Ohrstöpsel um ihre Ohren vor lauten Geräuschen und Kopfhörer zu schützen, so dass sie Sie während des Scans zu hören. Haben sie auf dem Bett mit ihrem Kopf in der Spule hinzulegen, und sichern Sie ihn mit Schaumstoff-Pads, übermäßige Bewegung und Unschärfe während des Scans zu vermeiden.

Ort ein Spiegel oberhalb des Teilnehmers Augen zu reflektieren einen Bildschirm auf der Rückseite des Scanners langweilen. Stellen Sie sicher, dass sie mit einem Squeeze-Ball im Notfall während der Scan und die Schaltfläche Antwort Box ausgestattet sind. Auch daran erinnern, dass es sehr wichtig, ihren Kopf zu halten so still wie möglich in das Experiment.

Nach der Erhöhung der Scanner-Bett, Ausrichten des Teilnehmers und schicken sie in die Bohrung. Im Nebenzimmer sammeln Sie hochauflösende anatomische Bilder vor dem Start der veranstaltungsbezogenen, funktionale Phase. Synchronisieren Sie Beginn der Reizdarbietung mit dem Start des funktionellen Scans, und lassen Sie die Teilnehmer um 512 Studien abzuschließen.

Zum Abschluss der Sitzungs aus dem Scan Zimmer zu bringen. Nachbesprechung ihnen durch die Bereitstellung einer Erläuterung der Studie und Entschädigung für ihre Teilnahme.

Um die Analyse zu starten, zunächst vorab verarbeiten Sie die Daten durch Ausführen der Korrektur um Bewegungsartefakte, zeitliche Filterung um Signal Drifts zu entfernen, und Glättung an, um das Signal-Rausch-Verhältnis erhöhen zu reduzieren.

Erstellen Sie dann ein Modell der erwarteten hämodynamische Antwort für jede Aufgabe-Bedingung. Passen Sie die Daten zu diesem Modell, was zu einer statistischen Karte für jedes Fach, wo ist der Wert bei jedem Voxel das Ausmaß, zu dem die Aufgabe Zustand das Voxel beteiligt war.

Registrieren des Teilnehmers Gehirn, ein standard-Atlas, Daten über Themen zu kombinieren. Um eine Gruppenebene Analyse durchführen, Konto Schwelle statistischen Karten, Berücksichtigung der Korrektur für multiple Vergleiche. Akzeptieren Sie bedeutende Voxel nur treten sie auch innerhalb eines Clusters von einer bestimmten Größe zu falsch-positiven Ergebnisse zu minimieren.

Überlagern sie mit Hilfe dieser extrahierte Cluster, auf ein durchschnittliches anatomische Gehirn. Beachten Sie, dass die Aktivierung gemessen während der Versuche "wissen", die in den Studien "erinnern" subtrahiert wurde. Der Hippocampus, die hier skizzierten in gelb, zeigten deutlich mehr Aktivierung für "Studien im Vergleich zu"Studien wissen"erinnern".

Um hippocampal Aktivierung genauer zu untersuchen, Plotten Sie den Prozentsatz der Signaländerung über die Zeit nach dem Beginn des Reizes.

Inspektion von dieser zeitlichen Verlauf der Aktivität ergab, dass der Hippocampus positiv reagiert, wenn Teilnehmer explizit berichtet erinnern die Reize und Impulse zu erkennen – hier mit einer positiven Auslenkung zur Kenntnis genommen.

Im Gegensatz dazu reagiert es negativ oder sehr wenig wenn Teilnehmer Gefühle der Vertrautheit berichteten oder konnte sich nicht erinnern überhaupt Bilder.

Diese Ergebnisse unterstützen eine dual-Prozess-Theorie der Speicherabruf, wo der Hippocampus mit Speicher Erinnerung aber nicht Vertrautheit beteiligt ist.

Nun, da Sie mit dem Entwerfen von fMRI Experiment zu verstehen, Gehirn-Aktivierung während Urteile von Erinnerung und Vertrautheit im typischen Erwachsenen vertraut sind, schauen Sie bitte zusätzliche Studien, die das wissen, denken Sie daran Paradigma gelten.

Wenn der Hippocampus eine zentrale Rolle in der Erinnerung spielt, könnte seine Abwesenheit Dissoziationen Memory Retrieval offenbaren. Dieses Szenario kann durch den Vergleich von Patienten mit bilateralen hippocampal Beschädigung im Vergleich zu Kontrollen angesprochen werden – Menschen ohne derartige Schäden.

Patienten mit Schäden zeigte Gedächtnisstörungen Erinnerung im Vergleich zu Kontrollen, während beide Gruppen durchgeführt nun interessant, ebenso während der Vertrautheit Studien. Zusammengenommen, unterstützen diese Ergebnisse eine bestimmte Rolle des Hippocampus in Erinnerung-Prozesse.

Im Gegenteil, wenn Einzelpersonen hippocampale Volumensteigerungen zeigte, würden wir voraussagen, dass sie auch erweiterte Erinnerung anzeigen würde.

Ein Beispiel dafür ist vorhanden und beinhaltet London Taxi Fahrer, die gezeigt wurden, um ihre hippocampal grauen Substanz nach jahrelanger Auswendiglernen umfangreiche und komplexe Routen rund um die Stadt zu erweitern. Mit ihrem größeren Hippokampi und hervorragende Speicher transportieren sie Passagiere an ihre richtige Ziel in einer fristgerechten Weise.

Forscher sind auch daran interessiert weitere Einblick in die Mechanismen verantwortlich für Speicher abrufen um es auf andere Weise zu verbessern. Nehmen Sie wir zum Beispiel einen College Psychologie Vortrag, wo große Mengen von Informationen präsentiert werden. Wohl wissend, dass Material vertraut ist, ist nicht hilfreich für eine Prüfung.

Stattdessen ein Student braucht etwas anderes – darüber hinaus haben die Tasse Kaffee – zur Erinnerung an Unterstützung. Vielleicht, wobei eine Speichersteigernde Verbindung würde erlauben bessere Erinnerung an die gesamte Diskussion zu dieser wichtigen Test Ass.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Remember wissen Aufgabe beobachtet. Jetzt haben Sie ein gutes Verständnis der wie Planung und Durchführung von Speicher-Rückruf-Experiment in Verbindung mit funktionellen Neuroimaging, analysieren und interpretieren differenzielle Gehirn Aktivierung Ergebnisse, und schließlich, wie das Paradigma auf Real-Life-Szenarios anwenden.

Danke fürs Zuschauen!

Results

Regionen aktiver erinnern Antworten als wissen Antworten sind in Abbildung 1dargestellt. Vor allem im Hippocampus, eine Struktur in die MTL und bekannt, in vielen Stadien der Gedächtnisbildung und Retrieval, zeigte eine größere Aktivität für erinnern einbezogen mit wissen Studien verglichen.

Figure 1
Abbildung 1: Cluster-Karten von Remember minus Know. Hippocampus ist in gelb dargestellt. Cluster sind überlagert, auf ein durchschnittliches anatomische Gehirn der Studienteilnehmer (p < 0,01 für Mehrfachvergleiche korrigiert). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Inspektion von dem zeitlichen Verlauf der Aktivität im Hippokampus (Abbildung 2) zeigt, die diese Struktur reagiert selektiv, wenn Teilnehmer berichten explizit erinnern die Reize und nicht reagiert wenn sie nur Gefühle der Vertrautheit haben, oder wenn sie die Reize überhaupt nicht erinnern.

Figure 2
Abbildung 2: Hippocampal Aktivität im Laufe der Zeit. Jede Zeile zeigt Aktivität im Hippocampus im Laufe der Versuche von jedem Typ. "Remember" und "Wissen" sind Studien, in denen Teilnehmer korrekt gemeldet erinnern die Reize. "Miss" Studien beziehen sich auf Reize, die vorgelegte aber nicht richtig durch den Teilnehmer nicht vergessen wurden. "Korrekte Ablehnungen" sind neue Reize, die Teilnehmer als neu erkannt. Y-Achse ist Prozent Signalwechsel von Grundlinie; X-Achse ist die Zeit (s) nach dem Beginn des Reizes.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Hippocampus in den Prozess der Speicher abrufen beteiligt ist, aber dass es nicht zu einem Gefühl der Vertrautheit, für ein Dual-Prozess-Theorie beiträgt. Nach dieser Ansicht erzeugt ein zweiter kognitiven Prozess, eine, die nicht von der Hippocampus abhängig, Vertrautheit. Jedoch kann in der Aufgabe wissen, denken Sie daran Speicher Stärke mit Speichertyp verwechselt werden. Das heißt, ist es möglich, dass hippocampal Aktivität für erinnern Versuche größer ist, weil diese Erinnerungen stärker sind, und nicht weil sie qualitativ verschieden von Studien wissen . Zur Unterscheidung zwischen diesen Erklärungen müssten Speicher Stärke über Test-Typen gleichgesetzt werden.

Applications and Summary

Dieses Experiment zeigt, wie kognitive Neurowissenschaftler versuchen, die spezifischen Beiträge von einer Region des Gehirns zu einer kognitiven Aufgabe auseinander zu necken. Subtile Variationen innerhalb einer kognitiven Domäne zu isolieren, können in diesem Fall die unterschiedlichen subjektiven Erfahrungen zugeordneten Speicher abrufen offenbaren Dissoziationen in neuronalen Systemen, die diese Funktionen unterstützen. Verstehen, wie das Gehirn funktioniert bei verschiedenen Arten von Speicher abrufen ist wichtig für das Verständnis von Gedächtnisstörungen wie diejenigen, die von Schädel-Hirn-Verletzungen oder degenerativen Erkrankungen führen. Darüber hinaus kann ein Verständnis der kognitiven Neurowissenschaften der Speicher abrufen auch Strategien zur Verbesserung der Speicher informieren.

References

  1. Bayley, P.J. & Squire, L.R. Failure to acquire new semantic knowledge in patients with large medial temporal lobe lesions. Hippocampus 15, 273-280 (2005).
  2. Cohen, N.J. & Squire, L.R. Preserved learning and retention of pattern-analyzing skill in amnesia: dissociation of knowing how and knowing that. Science 210, 207-210 (1980).
  3. Scoville, W.B. & Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry 20, 11-21 (1957).
  4. Yonelinas, A.P. Components of episodic memory: the contribution of recollection and familiarity. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 356, 1363-1374 (2001).
  5. Gimbel, S.I. & Brewer, J.B. Reaction time, memory strength, and fMRI activity during memory retrieval: Hippocampus and default network are differentially responsive during recollection and familiarity judgments. Cogn Neurosci 2, 19-23 (2011).

1. Teilnehmer Rekrutierung

  1. 20 Teilnehmer zu rekrutieren.
    1. Teilnehmer sollten Rechtshänder und haben keine Geschichte der neurologische oder psychische Störungen.
    2. Teilnehmer müssen normal oder korrigiert-zu-normale Vision um sicherzustellen, dass sie in der Lage, die visuelle Hinweise richtig zu sehen sein werden.
    3. Teilnehmer sollten nicht Metall in ihrem Körper haben. Dies ist eine wichtige Voraussetzung aufgrund des hohen Magnetfeldes fMRI beteiligt.
    4. Teilnehmer sollten nicht unter Klaustrophobie leiden, da die fMRT erfordert liegen in dem kleinen Raum des Scanners trug.

2. Pre-Scan-Verfahren

  1. Prescan Schreibarbeit.
  2. Wenn die Teilnehmer ihre fMRI-Scans kommen, weisen Sie sie zum ersten füllen ein Metallsieb Form, um sicherzustellen, dass sie keine Kontraindikationen zur MRT haben, eine zufällige Ergebnisse Formular Zustimmung für ihre Scan von einem Radiologen betrachtet werden, und eine Einverständniserklärung über die Risiken und Vorteile der Studie.
  3. Haben die Teilnehmer sitzen vor einem Laptop-Computer, und zeigen Sie 256 farbige Bilder von namhaften Objekten (z.B.Ventilator, Apfel, Baseball), jeweils für 3 s.
    1. Für jedes Objekt drücken die Teilnehmer um anzugeben, ob es einen lebenden und unbelebten Objekt war. Diese Aufgabe wird ihre Aufmerksamkeit auf die Reize sichergestellt.
  4. Bereiten Sie die Teilnehmer in den Scanner zu gehen, indem Sie ihren Körper, einschließlich Gürtel, Brieftaschen, Handys, Haarspangen, Münzen und Schmuck aus Metall entfernen.

3. Geben Sie Anweisungen für die Teilnehmer.

  1. Zeigen Sie im Scanner die Teilnehmer alle 256 Bilder, die vor dem Scan untersucht wurden und eine weitere 256 neue Bilder.
  2. Teilnehmer bewerten jedes Bild mit "remember", "wissen" oder "Roman" Antworten über eine Herr-Safe-Taste-Box.
    1. Weisen Sie Teilnehmer reagieren "erinnern", wenn sie das Bild während der Studientagung sah und konnte bestimmte Einzelheiten über seine Präsentation erinnern.
    2. Weisen Sie an, Teilnehmer, "wissen", wenn das Bild kannte, aber sie nicht daran, spezifische Details erinnern über das sehen es vor zu reagieren.
    3. Weisen Sie an, Teilnehmer, "neu" zu reagieren, wenn sie das Bild zuvor nicht gesehen hatte.
  3. Betonen Sie die Teilnehmer halten ihren Kopf während des Scans.

4. Legen Sie den Teilnehmer in den Scanner.

  1. Geben Sie die Teilnehmer Ohrstöpsel schützen ihre Ohren vor dem Lärm der Scanner und Ohr Handys zu tragen, so dass sie den Experimentator während des Scans hören, und Sie liegen auf dem Bett mit ihrem Kopf in der Spule.
  2. Geben Sie die Teilnehmer den Notfall Squeeze-Ball und weisen sie es im Notfall während des Scans zu quetschen.
  3. Einsatz-Schaumstoff-Pads, die Teilnehmer zu sichern den Kopf in der Spule zu vermeiden übermäßige Bewegung während des Scans, und erinnern die Teilnehmer, dass es sehr wichtig, während des Scans als auch die kleinsten Bewegungsunschärfe möglichst ruhig bleiben die Bilder.

5. Datenerhebung

  1. Sammeln Sie hochauflösende anatomische Scan.
  2. Starten Sie den Scanvorgang funktionsfähig.
    1. Beginn der Reizdarbietung mit dem Start des Scanners zu synchronisieren.
    2. Vorliegenden Bilder über einen Laptop an einen Projektor angeschlossen. Der Teilnehmer hat einen Spiegel über ihre Augen reflektiert, dass ein Bildschirm auf der Rückseite des Scanners langweilen.
    3. Jedes Bild für 3 s.
      1. Bildpräsentation ist durchsetzt mit 1,5 bis 4,5 s von einer Fixierung Basislinie zu überqueren, da dies eine ereignisbezogene Aufgabe ist. Differenzielle Überlappung in die hämodynamische Reaktion auf jede Prüfung macht die Signale mehr trennbar.

6. Post-Scan-Verfahren

  1. Bringen Sie den Teilnehmer aus dem Scanner.
  2. Nachbesprechung des Teilnehmers.

7. die Datenanalyse

  1. Vorverarbeitung der Daten.
    1. Führen Sie Bewegungskorrektur um Bewegungsartefakte zu reduzieren.
    2. Zeitliche Filterung um Signal Drifts zu entfernen.
    3. Glätten Sie die Daten, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen.
  2. Modellieren Sie die Daten für jeden Teilnehmer.
    1. Erstellen Sie ein Modell dessen, was die erwartete hämodynamische Antwort für jede Aufgabe-Bedingung.
    2. Passen Sie die Daten zu diesem Modell, was zu einer statistischen Karte, wobei der Wert bei jedem Voxel das Ausmaß darstellt, das die Aufgabe Zustand das Voxel beteiligt war.
    3. Des Teilnehmers Gehirn zu einem standard-Atlas zu registrieren, um Daten über die Teilnehmer zu kombinieren.
  3. Kombinieren Sie statistische Karten über Themen für eine Gruppenebene Analyse der Daten.
    1. Schwelle der statistischen Karten, unter Berücksichtigung Konto Korrektur für multiple Vergleiche. Da bei jedem Voxel im Gehirn statistische Tests durchgeführt werden, erwarten wir eine beträchtliche Anzahl von falsch-positiven Ergebnissen mit standard statistischen Schwellen. Eine Möglichkeit, damit umzugehen ist, nur bedeutende Voxel akzeptieren, wenn sie auch innerhalb eines Clusters von einer bestimmten Größe auftreten.

Unsere Erfahrung des Speichers ist vielfältig und komplex. Manchmal können wir uns Ereignisse in brillanter Detailschärfe, während andere Male erinnern, die wir nur ein vages Gefühl der Vertrautheit haben vielleicht.

Der erste Typ, ein gesammelt Gedächtnis ist eine, die mit starken Details über die Zeit erinnert wird gelernt, bei denen es — wie ein kulinarisches Erlebnis der vorhergehende Abend, wo nicht nur war der Hummer Abendessen erinnerte, sondern auch waren die Gemälde an der Wand und das Personal im Restaurant, die Sie bedient.

Auf der anderen Seite ähnelt eine bekannte Erinnerung ein gesammelt, es ist bekannt, aber unterscheidet sich, da es ohne explizite Details rund um die Veranstaltung zurückgerufen wird. Das heißt, fehlt eine bekannte Erinnerung Einzelheiten über die Einstellung, wie der Kellner, serviert, Abendessen oder was das Dekor war.

Dieses Video veranschaulicht das funktionellen Magnetresonanztomographie zu kombinieren – fMRI — mit einen Task namens Remember-wissen zu untersuchen wie das Gehirn – vor allem im Hippocampus – reagiert auf Urteile gegen wiederholte oder neuartige Bilder basierend auf früheren Arbeiten von Gimbel und Brauer.

In diesem Experiment Teilnehmer werden gebeten, füllen Sie zwei Phasen: erste Codierung und fMRI testen. In Teil eins, Codierung sind sie farbige Abbildungen benennbare Objekte, z. B. einen Apfel ausgesetzt, die dürfen sie nicht vergessen.

Im Anschluss an jedes Element Präsentation wird eine Frage gestellt, die Aufmerksamkeit der Teilnehmer während dieses Prozesses zu fördern.

Danach, in der zweiten Phase – fMRI testen – Teilnehmer befinden sich im Inneren eines Scanners und über ein Projektionssystem werden Bilder gezeigt: die zuvor beobachtet zusammen mit brandneuen.

Eine Fixierung Kreuz vorangeht jedes Bild, um die Trennung der hämodynamischen Reaktionen des Gehirns über die verschiedenen Präsentationen optimieren.

Auf jedem Bild zu sehen, die Teilnehmer werden gebeten, auf drei Arten reagieren: "erinnern", wenn das Element kann, zusammen mit Einzelheiten zu seiner Präsentation abgerufen werden; "wissen Sie", wenn bekannt ist, aber sie mich nicht, spezifische Details erinnern können über das sehen es vor; oder "neu", wenn das Objekt überhaupt nicht gesehen wurde.

In diesem Fall ist die abhängige Variable die Intensität des hämodynamischen Signals gemessen nach jeder Antworttyp. Das Ausmaß der Aktivierung kann dann in Clustern der Voxel auf eine anatomische Gehirn-Scan visualisiert werden.

Hippocampus – eine Region in der medialen Temporallappen studierte insbesondere in Studien von lernen und Gedächtnis – wird voraussichtlich größere Aktivierung während der 'erinnern' Studien als bei "wissen" und "neuen" Studien zeigen.

Diese Ergebnisse würden eine Dual-Prozess-Theorie der Speicherabruf, wo der Hippocampus, Erinnerung und eine andere neuronale Region unterstützt unterstützen — man außerhalb der Hippocampus – Vertrautheit erzeugt.

Werben Sie für experimentelle Kontrolle und Sicherheit betrifft Teilnehmer, die Rechtshänder, mit normalen oder korrigiert-zu-normale Vision, keine Geschichte von psychischen Erkrankungen oder leiden an Klaustrophobie und ohne Metall in ihrem Körper sind.

Haben sie eine Magnet-Resonanz-screening Form, bei weiteren Fragen im Zusammenhang mit ihrer Gesundheit und Sicherheit umfasst die Scansitzung ausfüllen.

Vor dem Senden des Teilnehmers in den Scanner, vor einem Laptop sitzen Sie und setzen sie auf Objekte, die sie benötigen, um für die nächste Sitzung erinnern. Erklären Sie, dass sie jetzt Bilder mit 256 Farben, jeweils für 3 sehen s. Um sicherzustellen, dass sie aufmerksam sind, weisen sie drücken die Taste "F", um anzugeben, dass ein Objekt lebt oder 'J' wenn das Element nicht-lebenden ist.

Nachdem der Teilnehmer alle Bilder anzeigt, weiter zu erklären, dass diese Bilder, sowie eine zusätzliche 256 neuartige Elemente innerhalb des Scanners angezeigt werden. Führen sie auch in der Herr-Safe-Taste-Box, die sie verwenden, um Elemente zu klassifizieren – als 'erinnern', 'weiß' oder "Roman" – Wenn sie auf dem Bildschirm erscheinen.

In Vorbereitung auf den Scan Raum zu betreten, bitten Sie die Teilnehmer, alle Metallgegenstände aus ihrem Körper zu entfernen, einschließlich Handys, Uhren oder Schmuck, Geldbeutel, Schlüssel, Gürtel und Münzen durch das starke Magnetfeld. Verwenden Sie einen Metalldetektor, um sicherzustellen, dass keine Metallgegenstände bleiben.

Als nächstes begleiten Sie die Teilnehmer in der Nähe des Scanners. Bieten Sie Ohrstöpsel um ihre Ohren vor lauten Geräuschen und Kopfhörer zu schützen, so dass sie Sie während des Scans zu hören. Haben sie auf dem Bett mit ihrem Kopf in der Spule hinzulegen, und sichern Sie ihn mit Schaumstoff-Pads, übermäßige Bewegung und Unschärfe während des Scans zu vermeiden.

Ort ein Spiegel oberhalb des Teilnehmers Augen zu reflektieren einen Bildschirm auf der Rückseite des Scanners langweilen. Stellen Sie sicher, dass sie mit einem Squeeze-Ball im Notfall während der Scan und die Schaltfläche Antwort Box ausgestattet sind. Auch daran erinnern, dass es sehr wichtig, ihren Kopf zu halten so still wie möglich in das Experiment.

Nach der Erhöhung der Scanner-Bett, Ausrichten des Teilnehmers und schicken sie in die Bohrung. Im Nebenzimmer sammeln Sie hochauflösende anatomische Bilder vor dem Start der veranstaltungsbezogenen, funktionale Phase. Synchronisieren Sie Beginn der Reizdarbietung mit dem Start des funktionellen Scans, und lassen Sie die Teilnehmer um 512 Studien abzuschließen.

Zum Abschluss der Sitzungs aus dem Scan Zimmer zu bringen. Nachbesprechung ihnen durch die Bereitstellung einer Erläuterung der Studie und Entschädigung für ihre Teilnahme.

Um die Analyse zu starten, zunächst vorab verarbeiten Sie die Daten durch Ausführen der Korrektur um Bewegungsartefakte, zeitliche Filterung um Signal Drifts zu entfernen, und Glättung an, um das Signal-Rausch-Verhältnis erhöhen zu reduzieren.

Erstellen Sie dann ein Modell der erwarteten hämodynamische Antwort für jede Aufgabe-Bedingung. Passen Sie die Daten zu diesem Modell, was zu einer statistischen Karte für jedes Fach, wo ist der Wert bei jedem Voxel das Ausmaß, zu dem die Aufgabe Zustand das Voxel beteiligt war.

Registrieren des Teilnehmers Gehirn, ein standard-Atlas, Daten über Themen zu kombinieren. Um eine Gruppenebene Analyse durchführen, Konto Schwelle statistischen Karten, Berücksichtigung der Korrektur für multiple Vergleiche. Akzeptieren Sie bedeutende Voxel nur treten sie auch innerhalb eines Clusters von einer bestimmten Größe zu falsch-positiven Ergebnisse zu minimieren.

Überlagern sie mit Hilfe dieser extrahierte Cluster, auf ein durchschnittliches anatomische Gehirn. Beachten Sie, dass die Aktivierung gemessen während der Versuche "wissen", die in den Studien "erinnern" subtrahiert wurde. Der Hippocampus, die hier skizzierten in gelb, zeigten deutlich mehr Aktivierung für "Studien im Vergleich zu"Studien wissen"erinnern".

Um hippocampal Aktivierung genauer zu untersuchen, Plotten Sie den Prozentsatz der Signaländerung über die Zeit nach dem Beginn des Reizes.

Inspektion von dieser zeitlichen Verlauf der Aktivität ergab, dass der Hippocampus positiv reagiert, wenn Teilnehmer explizit berichtet erinnern die Reize und Impulse zu erkennen – hier mit einer positiven Auslenkung zur Kenntnis genommen.

Im Gegensatz dazu reagiert es negativ oder sehr wenig wenn Teilnehmer Gefühle der Vertrautheit berichteten oder konnte sich nicht erinnern überhaupt Bilder.

Diese Ergebnisse unterstützen eine dual-Prozess-Theorie der Speicherabruf, wo der Hippocampus mit Speicher Erinnerung aber nicht Vertrautheit beteiligt ist.

Nun, da Sie mit dem Entwerfen von fMRI Experiment zu verstehen, Gehirn-Aktivierung während Urteile von Erinnerung und Vertrautheit im typischen Erwachsenen vertraut sind, schauen Sie bitte zusätzliche Studien, die das wissen, denken Sie daran Paradigma gelten.

Wenn der Hippocampus eine zentrale Rolle in der Erinnerung spielt, könnte seine Abwesenheit Dissoziationen Memory Retrieval offenbaren. Dieses Szenario kann durch den Vergleich von Patienten mit bilateralen hippocampal Beschädigung im Vergleich zu Kontrollen angesprochen werden – Menschen ohne derartige Schäden.

Patienten mit Schäden zeigte Gedächtnisstörungen Erinnerung im Vergleich zu Kontrollen, während beide Gruppen durchgeführt nun interessant, ebenso während der Vertrautheit Studien. Zusammengenommen, unterstützen diese Ergebnisse eine bestimmte Rolle des Hippocampus in Erinnerung-Prozesse.

Im Gegenteil, wenn Einzelpersonen hippocampale Volumensteigerungen zeigte, würden wir voraussagen, dass sie auch erweiterte Erinnerung anzeigen würde.

Ein Beispiel dafür ist vorhanden und beinhaltet London Taxi Fahrer, die gezeigt wurden, um ihre hippocampal grauen Substanz nach jahrelanger Auswendiglernen umfangreiche und komplexe Routen rund um die Stadt zu erweitern. Mit ihrem größeren Hippokampi und hervorragende Speicher transportieren sie Passagiere an ihre richtige Ziel in einer fristgerechten Weise.

Forscher sind auch daran interessiert weitere Einblick in die Mechanismen verantwortlich für Speicher abrufen um es auf andere Weise zu verbessern. Nehmen Sie wir zum Beispiel einen College Psychologie Vortrag, wo große Mengen von Informationen präsentiert werden. Wohl wissend, dass Material vertraut ist, ist nicht hilfreich für eine Prüfung.

Stattdessen ein Student braucht etwas anderes – darüber hinaus haben die Tasse Kaffee – zur Erinnerung an Unterstützung. Vielleicht, wobei eine Speichersteigernde Verbindung würde erlauben bessere Erinnerung an die gesamte Diskussion zu dieser wichtigen Test Ass.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Remember wissen Aufgabe beobachtet. Jetzt haben Sie ein gutes Verständnis der wie Planung und Durchführung von Speicher-Rückruf-Experiment in Verbindung mit funktionellen Neuroimaging, analysieren und interpretieren differenzielle Gehirn Aktivierung Ergebnisse, und schließlich, wie das Paradigma auf Real-Life-Szenarios anwenden.

Danke fürs Zuschauen!

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