Summary
Роман познавательная парадигма разработана для выяснения поведения и нейронные корреляты вмешательства к-быть-игнорируемых дистракторов против вмешательства чтобы быть участие interruptors во время рабочей задачи памяти. В этой рукописи, несколько вариантов этой парадигмы подробно, и данные, полученные с этой парадигмы в младших / старших взрослых участников пересматривается.
Abstract
Целенаправленного поведения часто нарушена помех от внешней среды, либо в виде отвлечения ненужную информацию, что один попытки игнорировать или прерыванием информацию, которая требует внимания как часть другого (вторичного) цели задачи. Обе формы внешнего вмешательства было показано, что отрицательно влияет на способность поддерживать информацию в рабочей памяти (WM). Новые данные свидетельствуют о том, что эти различные типы вмешательства извне оказывают различное влияние на поведение и может быть опосредовано различных нейронных механизмов. Лучше, характеризующий отличную нейро-поведенческой влияние неуместных отвлечений против присутствовали перерывов имеет важное значение для продвижения понимания сверху вниз внимания, разрешение внешнего вмешательства, и как эти способности деградируют в здоровом старении и в психоневрологических условиях. Эта рукопись описывает новый познавательный парадигму разработанную лабораторию Gazzaley, что имееттеперь преобразован в несколько различных версий, используемых для выяснения поведения и нейронные корреляты вмешательства, по к-быть-игнорируется отвлекающие в сравнении чтобы быть участие interruptors. Подробная информация представлена на вариантах этой парадигмы для исследования помех в зрительных и слуховых механизмов, с различным уровнем сложности стимула, и с экспериментальными времени оптимизирован для электроэнцефалографии (ЭЭГ) или функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) исследований. Кроме того, данные из молодых и пожилых взрослых участников получены с использованием эта парадигма рассматривается и обсуждается в контексте его отношений с широкими литературы по внешним помехам и возрастных нервно-поведенческих изменений в решении помехи в работе памяти.
Introduction
Обширной литературе продемонстрировала ущерба для поддержания информации в рабочей памяти (WM) от помех со стороны внешней среды 1-9. Внешняя помеха может быть классифицированы на два основных типа; вмешательство неактуальной информации одним намерен игнорировать: отвлечение внимания, и мешающего информации, которая требует внимания как часть другого (вторичного) цели задачи: прерывания. Исследования, сравнивающие эти типы внешнего вмешательства с использованием в пределах-участника дизайн позволяют оценку нервно-поведенческие воздействия цель ориентированных сверху вниз внимания при обработке и разрешению внешнего вмешательства.
Недавно лаборатория Gazzaley разработан парадигму, что облегчает сравнение «чтобы быть участие« перерывов и "чтобы быть проигнорированы" отвлекаться, которые происходят в обстановке задачи рабочей памяти. Новые данные из этой парадигмы предполагает, что эти различные типы добernal помех оказывают различные эффекты на поведение и имеют различные основные нервные механизмы 2-5,10,11. Эта парадигма выявила различия в внешней обработки помех в нормальном старении 2,3,4,10,11; хотя старение дефицитов в контексте вмешательства не всегда находятся 5; Он также выдающиеся механизмы вмешательства от отвлекающих против interruptors использованием высокого уровня визуальной стимуляции граней и сцен 2,3,4,12, низкого уровня визуального движения точечных kinematograms 5,10,11, и низкого уровня слуховой движение Частота зачисток 5.
Внешнее вмешательство и старения
Внешняя помеха вызывает пагубное воздействие на рабочую память на протяжении всей жизни, хотя пожилые люди обладают более негативное влияние, чем молодых взрослых 2,3,13-18. Пожилые люди также имеют различные паттерны нейронной активности по сравнению с младшей объявлениемULTS при попытке решить эту помех 3,4,17,21. Тем не менее, некоторые исследования не нашли доказательств для таких возрастных поведенческих 5,19,20 или нейронная 5 различий с помехами.
Интересно, что воздействие старения на решении помехи, кажется, отличаются сенсорной модальности, хотя этот вопрос остается нерешенным в настоящее время. Визуальный intrasensory вмешательство широко показано, обладает возрастное снижение (сведены в обширном обзоре 22). В отличие от многих эксперименты показывают, нет дефицита, связанные с возрастом во внутри-сенсорный слуховой вмешательства 19,22-25, в то время как другие исследования показывают, значительные возрастные увеличение слуховой отвлекаемость 19,22,26-32. Кроме того, заметность мешающих раздражителей (конгруэнтны или несравнимы между кия и зондовых стимулов) 2, и сложность раздражитель (высокая или низкая нагрузка обработки) 5 может взаимодействовать с помехамиобработка и ее различия между целями задач и возраста.
Парадигма описано здесь дополняет старения помех литературу зондирования механизмы сверху вниз внимания (в виде целей групп) и разрешением внешних мешающих раздражителей. Данные из визуального лица и сцены версии этой парадигмы показывает взаимодействие между старением и типа помех, с пожилых людей, демонстрирующих еще большую уязвимость к участвовали interruptors относительно игнорируемых дистракторов 3,4. Характеризуя поведенческие и нервные различия между этими типами вмешательства важны для понимания, как когнитивный контроль способности изменить со старением.
Почему пожилые люди показывают усугубляется дефицит в решении чтобы быть посещали interruptors? У пожилых людей ухудшается чрезмерной обработки interruptors, когда они представлены, или неспособностью повторно активировать представления основной задачей релевантных сне timuli после перерывов, или при длительном обработки interruptors после того как они больше не присутствует или соответствующий 33? Для решения этих вопросов, дизайн нынешняя парадигма позволяет для сравнения нейронной активности в моменты времени до, во время и после различных видов помех. Например, сравнивая нейронной активности, вызванную игнорируется отвлечения против деятельности во время перерывов участие, можно установить конкретное воздействие сверху вниз внимания на разрешение вмешательства в оперативную память.
Несколько исследований реализованы несколько вариантов этой парадигмы помех понять нейронные корреляты различных видов внешнего вмешательства и при высокой пространственной и временной разрешающей использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и электроэнцефалография (ЭЭГ), соответственно. Эта парадигма была также использована для уточнения важных различий между вмешательства в зрительных и слуховых областей, А также влияние сложности стимула и сравнения на вмешательство. Здесь варианты парадигма подробно описаны.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Приведенные ниже шаги перечислить, как выполнить этот новый познавательный парадигму, предназначенный для выяснения нервно-поведенческие аспекты внешнего вмешательства на задержки оперативной памяти распознавания, с вариациями, оптимизированных для спаривания с ЭЭГ или МРТ. До начала сбора данных, выполнить все необходимые человека-участники исследования согласований через соответствующие институциональные наблюдательного совета и / или человека участников комитета по рассмотрению.
1. Подготовка
- Скачать и установить эксперимента презентации программного обеспечения, таких как E-Prime, презентация, или PsychoPy, в соответствии с инструкциями завода-изготовителя, на выделенном стимулом презентации компьютера.
- Подготовьте подходящий клавиатуру для экспериментальных ответов. Добавить "ДА" и "НЕТ" ярлыки с двумя соседними клавишами (Рисунок 1).
ПРИМЕЧАНИЕ: Для версий этого эксперимента с использованием МРТ, использовать МР-совместимый клавиатуры. - Для слуховых версии этой рaradigm, подготовить наушники, подходящие для тестирования модальности (т.е. ЭЭГ или МРТ-совместимый, если необходимо), в соответствии с инструкциями завода-изготовителя, а также настроить уровень звука для представления на 65 децибел (дБ) уровень звукового давления (SPL), который комфортный уровень для нормальных слуховых лиц.
- Для экспериментов с пожилых людей, провести предварительные нейропсихологических и сенсорные показы, такие как зрение и слух, чтобы выбрать надлежащим экранированный население исследования.
- Neuropscyhological скрининг
- Создать нейропсихологические батареи оценки для выявления когнитивных нарушений в пожилом возрасте. Администрирование тесты, целлюлозно-карандаш, или адаптировать батареи для тестирования на компьютере.
ПРИМЕЧАНИЕ: Испытания могут также статус экзамен Мини психического (MMSE) 35, глобальное ухудшение Счет (ГРС) 36, Калифорния Устное обучение Тест (CLVT) 37, цифровой ряд 38,39, Символ Span 40, буквенно-цифровой последовательности 41, Делис-Каплан исполнительной системы Функция (D-KEFS) - тропа Создание теста 42, Контролируемый Слово Ассоциация Тест (COWAT) 43, 44. - Администрирование эту батарею для всех потенциальных участников взрослых. Оценка всех тестов в их соответствующих руководящих принципах оценки.
- Если набора для здоровых пожилых людей, исключить потенциальных участников с баллами выше, чем два стандартных отклонения ниже средней численности, или на заказ критерия исключения.
- Создать нейропсихологические батареи оценки для выявления когнитивных нарушений в пожилом возрасте. Администрирование тесты, целлюлозно-карандаш, или адаптировать батареи для тестирования на компьютере.
- Видение скрининг
- Для визуальных экспериментов, экран для нормальной или исправленной к нормальным зрением с помощью предварительную анкету с просьбой ли участников имеют нормальный или исправленный к нормальной видение.
- Следить, провести тест-схема видения Snellen и исключить участников без нормального или исправленной к нормальному (20/20 или выше) видения.
- Для слуховых экспериментов, экран для нормального слуха:
- В предварительном вопроснике, спросите WheРОЧИЕ участники имеют нормальный или исправлены к нормальным слухом, и исключить тех, кто этого не делают.
- Следить, получить объективное измерение слуховая чувствительность. Провести оценку аудиометрическое в лаборатории с-одним из нескольких способов:
- Использование тестового приложения скрининг потери слуха, таких как «uHear". Использование авто-рассчитываются результаты этого приложения, исключить предметы с слуховая чувствительность за пределами "нормального слуха» диапазоне.
- Оценка аудиометрические пороги в 250 - 6000 диапазоне частот Гц в обоих ушах методом восходящих и нисходящих пределов. Лица со средним аудиометрических порогов, превышающих 50 дБ на любой частоте в тестовом любом ухе, означающий умеренный потерю слуха, должны быть исключены
- Neuropscyhological скрининг
2. Опытно-конструкторское
- Администрирование задержки распознавания рабочий задачу памяти в трех отдельных состоянии помехс (а четвертый базовый условием нейронных экспериментов) в блочной конструкции (смотри также Рисунок 2 и таблица 1). Повторите каждое условие в два раза, в уравновешивается порядке (сбалансированное латинского квадрата рекомендуется). Обратите внимание, что экспериментальный времени и количество испытаний меняться между вариантами парадигмы; использовать параметры, описанные в таблице 1.
- Игнорировать Отвлекающие Стимул Условие (DS):
- Отображение быстрое участник команды, чтобы помнить кий стимул и игнорировать отвлекающие стимулы, продолжая поддерживать представление кий стимул. Поручить участнику реагировать "да", если зонд стимулом матчей кий стимул или "НЕТ", если зонд не соответствует стимул.
- Представьте кий стимул, сразу после короткой задержки (Delay 1).
- Дисплей мешающую '' дистрактор стимул, сразу за которым следует второй короткой задержки (Delay 2).
ПРИМЕЧАНИЕ:Участник не должен (не должны) взаимодействовать с дистрактор стимула. - Подарите зонд стимул и собирать ответы.
- Посещайте Прерывание раздражитель (второстепенной задачей) Условие (IS):
- Отображение быстрое участник команды, чтобы помнить кий стимул и завершить среднее задачу с помощью помехи стимул, который появляется после этого. Инструкции Показать завершить среднее задачу следующим образом: "нажмите кнопку, только если прерывания стимула соответствует набор критериев дискриминации". Поручить участнику реагировать "да", если зонд стимулом матчей кий стимул или "НЕТ", если зонд не соответствует стимул.
ПРИМЕЧАНИЕ: Критерии дискриминации отличаются для каждого варианта парадигмы и описаны в следующем разделе. - Представьте кий стимул, а затем сразу же небольшой задержки (Delay 1).) Представить помехи '' прерыватель стимул Aй сбора ответов на вторичном (дискриминация) задачи. После, представить второй короткую задержку (Delay 2).
ПРИМЕЧАНИЕ: Комплектующие вторичного задачи требует внимания к «прерывателя». - Подарите зонд стимул и собирать ответы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Десять процентов испытаний являются вылов испытания, в которых прерыватель соответствует критериям дискриминации; дополнительные испытания (10%) в этом блоке, чтобы компенсировать отброшенных испытаний. Исключить все испытания улов нейроанализа из-за искажающего двигательной реакции.
- Отображение быстрое участник команды, чтобы помнить кий стимул и завершить среднее задачу с помощью помехи стимул, который появляется после этого. Инструкции Показать завершить среднее задачу следующим образом: "нажмите кнопку, только если прерывания стимула соответствует набор критериев дискриминации". Поручить участнику реагировать "да", если зонд стимулом матчей кий стимул или "НЕТ", если зонд не соответствует стимул.
- Никаких мешающих Стимул Условие (NI):
- Отображение строки инструктаж участника вспомнить реплику стимул и держать его в уме. Поручить участнику реагировать "да", если зонд стимулом матчей кий стимул или "НЕТ", если зонд не соответствует стимул.
- Представьте кий стимул, сразу следуют с задержкой. Дисплей центральную крест фиксации на пустой сCreen во время задержки.
- Подарите зонд стимул и собирать ответы.
- Базовый / Пассивный Вид (или слушать) Состояние (только для нейронных экспериментов) (PV / PL)
- Включить пассивно-просмотр / прослушивание состояние во время нейровизуализации задачи для того, чтобы рассчитать 'повышение' и '' подавления нейронной активности во ЕСТЬ / DS условия относительно базового деятельности, когда участники пассивно просмотра (/ слушать) рабочую память и препятствующие стимулы, свободным от целей задач. (Таблица 2).
- Отображение быстрое участник команды, чтобы пассивно зрения (/ слушать) все визуальные (/) слуховые раздражители задач. Инструкции Показать завершить простую задачу дискриминации.
- Для визуальных задач, инструктировать участника, чтобы нажать кнопку, соответствующую направлению отображаемого стрелкой (влево или вправо).
- Для слуховых задач, поручить участника нажать кнопку, соответствующую частотеДиапазон легко discriminable высокой (2 кГц) или низкой (0,5 кГц) Частота развертки звук (высокий или низкий).
- Последовательно присутствует или отображения кий стимул, задержка 1, препятствуя стимул, и задержка 2.
- Представьте стрелу (визуальный или звуковой) развертки (слуховой) вместо зонда стимула и собирать ответы как участник завершает простую задачу дискриминации (описано выше).
3. Стимулы
1. Общая подготовка раздражителей
- Выберите набор стимулов от категории, описанные ниже (см также рис 2 и таблицу 1).
- Тщательно решить, пару стимулы основной работы задач памяти с тематически сравнимых или неконгруэнтных мешающих раздражителей (см примечание ниже).
- Убедитесь, что все изображения размера или повторно размера 225 пикселей в ширину и 300 пикселей в высоту (14 х 18 см).
- Нынешние изображения foveally, стягивает 3 градуса визуальной англе от фиксации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для МРТ экспериментов, использовать помех стимулы Неконгруентно с первичными раздражителями задач рабочей памяти, например, лица помех во время сцены рабочей памяти или наоборот. Для точного локализовать лица и сцены конкретных сенсорных областей коры, применить МРТ радиомаяка задачу до эксперимента рабочей памяти. Затем, в течение помех парадигмы, использовать эти сцены и сталкиваются селективных областях коры одновременно разобрать динамики нейронной активности в рабочие реплика памяти раздражители (например, сцены) и к неконгруэнтных помех раздражители. (Например, лица)
2. высокого уровня зрительных стимулов
- Для лица стимулов, подготовить несколько сотен стимулы Cue / зонд лицо от серого фотографии мужских и женских лиц, с нейтральным выражением, по большому диапазону взрослых возраста. Удалить волосы и уши в цифровом виде, и применить размытие по контурам лица.
- Для раздражители сцены, подготовить несколько Hundкрасные Cue / зонд сцены стимулы из серого фотографии природных сцен.
- После задержки 1, представить помехи стимул, состоящий из сцены или лица. На 90% испытаний, представляют собой лицо, которое не является "мужской и в возрасте старше 40 лет"; с другой 10% испытаний, представляют лицо, которое мужчина и в возрасте старше 40 лет.
- Для "Посещайте перерыва" состояние, поручить участникам заполнить следующую задачу с помощью вторичного мешающего стимул (подарил между кием и зонда). Попросите участников ответить "да", если прерывания лицо мужского пола и возраста более 40 лет.
3. Низкий уровень Визуальный движения Стимулы
- Создать Cue / зонд стимулы круглого отверстия, содержащего 290 пространственно-случайные точки масштабные серые (0.08 х 0,08 градусов градусов каждый), которые колеблют 8 градусов угол зрения на расстоянии 75 см смотровой, с центром в фовеа.
- Показать перемещения точки с 100% Cohere движениясть под косым углом 10 градусов в секунду, в один из 12 различных направлений движения (3 в каждом секторе).
- Используйте адаптивную процедуру лестница порога (с шагом 2 степень), чтобы установить визуальный значение дискриминации уступая только под 100% точность, так что порог дискриминации достигается при первом испытании ошибок.
- После задержки 1, представить помехи стимул, состоящий из точек в против часовой стрелки круговыми движениями. Рендер это движение в «нормальной» скорости (10 градусов в секунду) на 90% проб, и быстро на другой 10% испытаний.
- В присутствовать на прерывания состояние, поручить участникам заполнить следующую задачу вторичного: ответить "да", если прерывания водоворот быстро.
4. Низкий уровень слуховой движения Стимулы
- Создать Cue / Probe стимулов звуковых зачисток движения по всей диапазоне частот с середины частот, выбранных случайным образом между 900 и 1100 Гц. ПостроитьЧастоты развертки звуковые движения, чтобы начать на ± 0,5 октав, начиная с середины-конца и частотой в 0,5 ± октав, начиная с середины-частоты.
- Представьте равные части «вверх» (начиная с -0.5 и заканчивая 0,5 октавы) и "вниз" (начиная с 0,5 и заканчивая -0,5 октав) развертки движения стимулы.
- Регулировка громкости до комфортного уровня слуха 65 дБ SPL.
- Выбор порога: использовать адаптивный процедуру Zest установить точность слуховой дискриминации в 85% корректной работы.
- После задержки 1, представить помехи стимул, состоящий из одного тона. Играть тон частотой 2 кГц на 90% проб, и тон 2.3 кГц на другой 10% испытаний.
- В присутствовать на прерывания состояние, поручить участникам заполнить следующую задачу вторичного: отвечать, если прерывания тон является высокая частота кий (2,3 кГц).
5. Зонд Стимулы
- Для всех WM задач, убедитесь, что50% зондовых стимулов соответствовать кий.
- В задачах движения низкого уровня с порогами уровня дискриминации 5,10,11, установите 50% зонда стимулов, которые не соответствуют кий, чтобы отличаться от кия по абсолютному значению пороговой уровня дискриминации стимулом участника.
ПРИМЕЧАНИЕ: Например, если порога устанавливает уровень визуального различения участника будет 10 градусов, пара визуальный сигнал движения перемещения на 45 градусов зонд движется либо 45 градусов (матч на 50% испытаний) или 45 ± 10 градусов (35 или 55 градусов; каждый не-ссылок на 50% испытаний).
4. Сравнение с помехами Условия
- Использование статистического программного обеспечения, такие как SPSS, для сравнения поведенческие характеристики и нейронную активность у важных временных точках до, во время и после различных видов помех.
ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые руководства онлайн обеспечить шаг за шагом инструкции и скриншоты, описывающие, как использовать и управлять простой STATISTICAл анализы в SPSS.- Рассчитать влияние отвлекающих факторов в сравнении с перерывами на поведенческой производительности контрастные точность рабочей памяти и время отклика в условиях помех по отношению к производительности во время не в состоянии помех (рис 4). Например, парные Т-тесты могут быть использованы для сравнения точности или RT между любыми двумя помех (или базовых) условиях.
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед сравнений т-тестов между двумя конкретными условиями задачи, а повторные меры ANOVA рекомендуется сравнивать по всем условиям труда памяти в парадигме. - Для исследований нервно-изображений, предварительная обработка и обрабатывать данные по соответствующему pipline для модальности и мер, представляющих интерес.
- Для исследований ЭЭГ, ЭЭГ данных процесс с EEGLAB или пакет программного обеспечения выбора, используя программные инструкции и рекомендовал поток обработки.
- Для исследований МРТ, МРТ процесс данные с программного обеспечения PACKage выбора (например, как Afni, SPM, FSL, и т.д.), с помощью программных инструкций, и рекомендовал поток обработки.
- Для оценки нервной активности модуляции как следствие вмешательства во время рабочего памяти, статистически противопоставить нейронных данные в этих условиях нейронной активности при пассивном зрения (/ слушать) условия, контролируя таким образом для основной обработки восприятия (рисунок 4).
- Рассчитать измерения, такие, что положительное значение всегда указывает на большую повышение выше базовой линии или большей подавления ниже базового уровня. Для P100, рассчитать нейронной подавление путем вычитания количественных нейронной активности в отвлекающий раздражитель (DS) от навеяна пассивно смотреть стимула (PV) (т.е. PV - ДС). Рассчитать повышение в МРТ путем вычитания количественных BOLD активности с базовым пассивно смотреть стимул от того вызвали на прерывания стимула (IS) (т.е. IS - П.В.).
- Статистически сравнивать нервные модуляции, вызываемые игнорируемых отвлекающих против деятельности во присутствовали перерывами, чтобы начать, чтобы установить конкретное воздействие сверху вниз внимания на решение различных типов помех в рабочей памяти.
- Рассчитать влияние отвлекающих факторов в сравнении с перерывами на поведенческой производительности контрастные точность рабочей памяти и время отклика в условиях помех по отношению к производительности во время не в состоянии помех (рис 4). Например, парные Т-тесты могут быть использованы для сравнения точности или RT между любыми двумя помех (или базовых) условиях.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Это вмешательство парадигма позволила поколение важных выводов относительно отдельного поведенческого воздействия и нейронных механизмов отвлечения и прерывания на рабочую память в младших и старших взрослых (см Таблицу 2 резюме).
Поведение. Поведенчески, в соответствии с существующей литературой, прерывание последовательно придает большую пагубное воздействие против отвлечения на работе производительности памяти 2-5, 10,11,12. Пожилые люди проявляют еще большую помехи дефицит относительно молодых взрослых, особенно в версиях этой парадигмы, используя сложные зрительные стимулы объект (лица и сцены) 2,3,4. Тем не менее, возраст не усугубить дефицит помех в низкого уровня слуховой движения парадигмы варианта 5, ни в низком уровне варианта визуальной движения 5 (повторно анализ ранее опубликованных наборе 10,11). Следует отметить, что низкий уровень визуальной и аудitory варианты движения задачи, которое используется для восприятия пороговой стимулы в каждой личности, молодые или старые, которые, возможно, способствовали возрастных эквивалентно поведенческих результатов.
Нервные корреляты вмешательства. Нейронные данных с помощью МРТ и ЭЭГ записи показывают явное обработку пассивно смотрели в сравнении чтобы быть проигнорированы и чтобы быть участие помех стимулы. В большинстве вариантов парадигмы, несколько нейронные маркеры предсказать эффективность WM, а также нейронные различия обработки между старыми и молодых взрослых, которые могут лежать в основе дефицита помех, связанных с возрастом. МРТ данные свидетельствуют о том, что закодированные элементы сохраняется в течение задержки через средней лобной извилины (MFG) - визуальный ассоциативная кора (переменного тока) в связи NI и DS условиях; но при наступлении прерывания стимула, эта связь MFG-VAC нарушается, а затем восстанавливается после появления зонда 2. Разрыв и последующее повторное включение этого ФУНКЦИИнал подключение появится решающее значение для визуального исполнения WM признание. Кроме того, пожилые люди не в состоянии абстрагироваться от прерывания и не так эффективно, восстановить функциональные связи внутри разрушенного MFG-VAC памяти сети 3. Конвергенция данные из нескольких других МРТ и ЭЭГ исследований укрепляет гипотезу, что чрезмерное или длительное обработка прерывателя лежит в основе дефицита помех, связанных с в WM. Также следует отметить, менее нервная повышение к прерывателя в IS (относительно деятельности в течение PV) коррелирует с улучшенными точности WM и времени отклика 2,4,10 11.
Плавное постановление вмешательства. Накопление свидетельства указывают на какой-то пластичность способностей разрешением помех в обоих молодежи и в старения 10,11,12. В течение одного сеанса, молодые взрослые демонстрируют значительное улучшение в помех индуцированных WM нарушения 10. Это улучшение поведениякоррелирует со снижением переработки перерывами по всей экспериментальных блоков, для подтверждения в обратной взаимосвязи между нейронных активаций перерывов и их непосредственного воздействия на WM.
Последние данные показывают, что длительное когнитивное обучение может передать преимущества улучшений в интерференционной обработки во время работы задачи памяти у пожилых людей. После 12 сеансов многозадачных обучения, пожилые люди улучшили производительность WM на высоком уровне визуальных (лицами и сцены) версии этой задачи в DS и NI условиях по отношению к участникам, завершивших однозадачной обучение. Многозадачность обучение группа также улучшилась производительность WM отношению к не-контактных элементов управления в условиях, DS, и NI 12. Также следует отметить, в другом учебном эксперименте зондирования эффекты 10 сеансов обучения восприятия дискриминации на низком уровне варианта визуальной движения, пожилые люди показали улучшение в NI, но не IS Кондиния, с указанием общего улучшения работы памяти, приводимый в низкого уровня восприятия обучения, но никаких улучшений в способности вмешательство разрешением 11.
Рисунок 1. Клавиатура с Да / Нет Key. Клавиатура для поведенческих и ЭЭГ экспериментов с палкой-на 'Y' и 'N' этикетки на соседних клавиш, чтобы указать "да" и "нет" ответы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы смотреть больше Версия этой фигуры.
Рисунок 2. высокого уровня Визуальный (конгруэнтны) Эксперимент Дизайн. Поток суда для каждого из четырех условиях помех (по строке), с сtimuli от высокого уровня Визуальный (конгруэнтны) парадигмы варианта. Каждый прямоугольник изображает то, что показано на экране в определенной части судебного разбирательства (столбцы). ITI = между пробную интервал. Для временных параметров, пожалуйста, обратитесь к таблице 1. Эта цифра была изменена с Клэпп др., 2010 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3. Стимулы по Paradigm Variant. Представитель кий / зонд (верхний ряд) и вмешательства раздражитель (нижний ряд) для каждого варианта парадигмы (разграничены колонке). В высоком уровне визуального конгруэнтных вариант (1а), лицо используется в качестве стимула кий / зонда (верхний ряд) и еще одно лицо используется в качестве мешающего стимула (нижний ряд). 1b: высокого уровня визуальной Incongruent вариант: Cue / Зонд Естественное место; Вмешательство стимул лицо. 1с: визуальный движения низкого уровня: Cue / Зонд kinematogram движения точка, в которой точки сливаются диагонали (стрелки изображены здесь, чтобы передать движение, но они не появляются на экране); Вмешательство стимул kinematogram движения точка, которая вращается быстро или медленно (как указано выше, стрелки изображены здесь, чтобы передать движение, но они не появляются на экране). Слуховые движения низкого уровня:: 1г точек / зонд звук развертки, которая движется вверх или вниз на одну октаву (только крест фиксация появляется на экране); Вмешательство стимул стационарные тон высокой частоты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Представитель данных: нейронной активности Сравнениес между Вмешательство Состояние. модуляции нейронной активности в interruptors (IS), пассивно смотрел стимулов (PV), и отвлекающих (DS). : Событийный потенциальные данные (ERP), показывающие задержки (мс) и амплитуду (мкВ) в среднем вызвала отклик в occipitotemporal электродов к «мешающего» лицо. Задержка ERP-компонент Р100 показывает значительное улучшение в interruptors (IS - PV). Б: Корреляция между амплитудной модуляции ERP-компонента P100 и точности рабочей памяти. Сумма, которую участники выделить внимание направлению к прерывателя (IS - П.В., повышение) отрицательно коррелирует с их производительности WM (R 5 = -0.7, P <0,001). Точно так же, количество внимания выделено вдали от дистрактора (PV - DS, подавление) положительно коррелирует с WM (R = 0,5, P <0,05). С МРТ BOLD (зависит крови кислородом уровень) активации в веретенообразной области лица (ФФА) в ответ на "помехи" лицом представлены в баг графики. BOLD ответ был самым высоким в ответ на interruptors и низкая в дистракторов (повышение [IS> П.В., Р <0,01]), демонстрируя повышенную обработку прерывания стимулы. D: Шаблон и примеры для нейронных сравнений. Меры рассчитаны таким образом, что положительное значение всегда указывает на большую повышение выше базовой линии или большей подавления ниже базового уровня. Для P100, нейронная подавление рассчитывается путем вычитания количественных нейронной активности в отвлекающий раздражитель (DS) от того вызванной пассивно смотреть стимула (PV) (т.е. PV - ДС). Повышение рассчитывается путем вычитания МРТ количественных BOLD активности с базовым пассивно смотреть стимул от того вызвали на прерывания стимула (IS) (т.е. IS - П.В.). Эта цифра была изменена с Клэпп др., 2010 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Таблица 1: Временной параметр Экспериментальная Сроки для каждого варианта парадигмы (строк).. Диапазон времени (т.е. 2800 - 3200 мс) означает, что сроки этой части судебного разбирательства является "jittered", с времени случайным образом выбранных из в пределах данного диапазона. Конгруэнтны вмешательства стимул того же типа, как бильярдный / зонда (т.е. лицо кий / зонд и лицо помех), в то время как несовместимые вмешательства стимул другого типа (то есть: сцена кий / зонд и лицо помехи). ITI = между пробную интервал. Каждая строка из кием в ITI представляет собой один судебный процесс (для изображением испытательного потока, пожалуйста, обратитесь к Рисунок 1).
Таблица 2: Помехи парадигма Ке. у Поведенческие и нейронные Результат Основные поведенческие и нервные результаты, полученные с помехами парадигмы представлены исследования и классифицируются по стимулов параметров, участник возрастной группы, и визуализации modality.YA = молодые взрослые; О.А. = пожилых людей.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Роман познавательная парадигма показали эффективность в расследовании рабочий помех памяти по отвлекающих и перерывов. Эта парадигма, и некоторые его варианты, расширяя его использование по сенсорных модальностей, уровня сложности стимул, и методы визуализации, подробно.
Перед началом эксперимента предварительно просматривать всех участников, чтобы обеспечить соответствующие когнитивные и перцептивные способности. Для экспериментов с использованием низкоуровневых восприятия раздражителей, управлять адаптивный процедуру пороговой для калибровки стимулы к восприятия уровня дискриминации эквивалентной сложности между участниками. Придерживайтесь параметров эксперимента вариант для предполагаемого изображения модальности стимула и типа. Выполнить все условия помех (Нет вмешиваясь Стимулы, не обращайте внимания Отвлечение, Посещайте перерыва, и пассивный вид (необходимо только для нейронных записей)) в опорные, блочной конструкции, и сравнить поведенческие и нервные данные между условиямикак описано выше. Для изучения работы вмешательство памяти с различными типами стимулов, просто заменить нужные стимулы в сценарии презентации.
Существующие исследования с помощью этой парадигмы имеет ряд ограничений. В то время как варианты низкого уровня зрительного и слухового движения и использовать пороги восприятия дискриминации, установленные с помощью адаптивного процедуры лестница, полученных каждым участником, визуального лица высокого уровня и сцены варианта не пороговой и вместо этого использует одинаковые стимулы между всеми участниками. Дальнейшая работа требуется, чтобы лучше понять влияние восприятия пороговой на этой задачи помех. Кроме того, сравнимы помех используется во всех поведенческих и ЭЭГ экспериментов, в то время как МРТ эксперименты, связанные с их низкой временным разрешением, используется Неконгруентно мешающие раздражители, которые могут быть отчетливо пространственно локализованных в головном мозге. Вмешательство стимулы, которые совпадают с зонда / CUE, как известно, вызывают GREAter затраты по отношению к, что инконгруэнтного стимулов 2 помехи. Неконгруентно дистракторы не может даже никаких затрат помех в некоторых случаях 34. Таким образом, при выборе которых парадигма вариант использовать, который может быть, частично ограничены нейровизуализации инструментов, используемых, или сравнение между исследованиями, различия между конгруэнтных стимулов и неконгруэнтных должны быть приняты во внимание.
Парадигма описано в этой статье предлагает роман, элегантный способ дифференциации между вмешательства отвлечения или прерывания в задаче рабочего памяти. Сравнивая данные по стимулированию нервной заблокирована между четырьмя условиях помех (Рисунок 4) дает значительное преимущество перед другими методами в своей целевой выяснения нейронных механизмов сверху вниз внимания на переработке и решении внешнего вмешательства. Кроме того, гибкость этих рамках парадигмы для решения различных типов стимулирования позволяет эффективно сотрудничествоmparison помех между доменами. Кроме того, использование этой парадигмы в перцептивной порога для низкоуровневых зрительных и слуховых экспериментов превосходит многих альтернативных методов в том, что она устанавливает сопоставимые восприятия трудности через участников, гарантируя, что различия в опыте помех обусловлены конкретными дефицита с разрешением помех, чем оправдав базовые различия в восприятии стимула.
Будущие исследования необходимы, чтобы продолжать изучать различия в обработке и разрешающей вмешательства отвлечения и прерывания, и как эти возможности могут быть улучшены. Например, в каждом из текущих вариантов парадигмы, точность на прерывания задачи была очень высокой в обоих молодых и пожилых людей (90% 3; 93% 4; 100% 5), т.е., этот вторичный задача была не когнитивно требовательных. В будущем исследователи могут выбрать, чтобы модулировать трудность PRIМария и / или среднее (перебивая) задача для того, чтобы выявить, как работает загрузку памяти или нагрузки помех взаимодействует с производительностью и нервной деятельности. Кроме того, в дополнение к сравнений между низким уровнем визуальных и слуховых раздражителей и высокого уровня зрительных стимулов, будущие варианты на этой парадигмы может исследовать роль вмешательства на высоком уровне слуховых раздражителей (т.е. речь), и его возможно, что Будущая версия может восприятия порог визуальные стимулы на высоком уровне. Наконец, эта парадигма может быть использована для проверки эффективности различных вмешательств, в различных клинических групп, чтобы улучшить определенные аспекты помех разрешением. Например, использование этой парадигмы с пациентами ADHD или шизофренией может позволить более точное измерение конкретных дефицитов помех, участвующих в этих беспорядков. Кроме того, эта парадигма может быть использован в качестве терапевтического оценки, т.е. вводить до и после вмешательства, чтобы оценить, насколько INTERFдефицит разностные в определенной популяции может быть облегчены с поведенческой терапии или наркотиков или других вмешательств. Будущие исследования могут также исследовать, как результаты по этой парадигме коррелируют с другими индивидуальными различиями, например, в виду-блуждания и работает продолжительность памяти.
Подводя итог, это вмешательство парадигма имеет четкие полезность в качестве инструмента для понимания поведенческих и нервных коррелятов различных типов внешнего вмешательства (отвлечение и прерывания), и может помочь выяснить различия между вмешательством в зрительных и слуховых областей, а также Влияние сложности стимула и сравнения на вмешательство.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Acknowledgments
Большое спасибо разработчикам этой парадигмы, особенно Уэсли Clapp, Энн Берри, Джиоти Мишра, Майкл Рубенс, и Теодор Zanto. Эта работа была поддержана NIH грант 5R01AG0403333 (АГ).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Computer for stimulus presentation | Dell | Optiplex GX620 | hardware/software requirements will vary based on stimulus presentation software |
| Cathody Ray Tube (CRT) monitor | ViewSonic | G220fb | 21"; recommended due to its superior latency relative to that of LCD monitors in displaying visual stimuli; chair should be positioned 75 cm away |
| E-Prime software | Psychology Software Tools, Inc. | E-Prime 2.0 Standard | a different experimental presentation software can be used in place of E-Prime (e.g. Presentation (Neurobehavioral Systems), or PsychoPy (open-source); E-Prime and Presentation are compatible with Microsoft Windows, PsychoPy is compatible with Microsoft Windows, Mac OS X, and Linux) |
| Keyboard/response pad for Behavioral or EEG experiments | Keyboard: Razer; Response Pad: Cedrus | Keyboard: BlackWidow Ultimate; Response Pad: RB-830 | any standard computer keyboard is acceptable, though response pads may offer more precise timing (ie: Cedrus RB-830 guarantees 1 ms resolution) |
| Keyboard/response pad for MRI experiments | Curdes | Package 904 | ensure that keypad is MR-compatible |
| Headphones (for auditory behavioral experiments) | Koss | UR29 | |
| EEG-compatible Headphones (for auditory EEG experiments) | Etymotic | ER3-50; ER3-21; ER3-14A | |
| MRI-compatible Headphones (for auditory MR experiments) | Etymotic | SD-AU-EAER30 |
References
- Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4 (10), 829-839 (2003).
- Clapp, W. C., Rubens, M. T., Gazzaley, A. Mechanisms of working memory disruption of external interference. Cerebral Cortex. 20 (4), 859-872 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sakai, K. Reactivation of memory: role of medial temporal lobe and prefrontal cortex. Rev Neurosci. 14 (3), 241-252 (2003).
- Sakai, K., Roye, J., Passingham, R. E. Active maintenance in prefrontal area 46 creates distractor-resistant memory. Nature Neuroscience. 5 (5), 479-484 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- Berry, A. S., et al. The influence of perceptual training on working memory in older adults. PLoS One. 5 (7), e11537 (2010).
- Anguera, J. A., et al. Video game training enhances cognitive control in older adults. Nature. 501 (7465), 97-101 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Guerrerio, M. J. S. The role of sensory modality in age-related distraction. , Maastrict University. the Netherlands. (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chao, L. L., Knight, R. T. Prefrontal deficits in aging and inhibitory control with aging. Cerebral Cortex. 7 (1), 63-69 (1997).
- 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).
- Passow, S., et al. Human aging compromises attentional control of auditory perception. Psychological Aging. 27 (1), 99-105 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cashdollar, N., Lavie, N., Duezel, E. Alleviating memory impairment through distraction. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19012-19022 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Benton, A. L., Hamsher, K. D. S., Rey, G. J., Sivan, A. B. Multilingual aphasia examination. , 3rd, AJA Associates. Iowa City, IA. (1994).
- 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).
