Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

A Cognitive Paradigma para Investigar Interferência na memória de trabalho por distrações e interrupções

Published: July 16, 2015 doi: 10.3791/52226
Automatic Translation
1, 2, 2,3,4
1Department of Psychology, University of New Mexico, 2Department of Neurology, University of California, San Francisco, 3Department of Physiology, Center for Integrative Neuroscience, University of California, San Francisco, 4Department of Psychiatry, University of California, San Francisco

Summary

Um paradigma cognitivo romance é desenvolvido para elucidar correlatos comportamentais e neurais de ingerência de-ser-ignoradas distractors contra interferência por interruptores para-ser-atendidas durante uma tarefa de memória de trabalho. Neste manuscrito, várias variantes deste paradigma são detalhados, e os dados obtidos com este paradigma em participantes adultos mais jovens / mais velhos é revista.

Abstract

Goal-directed comportamento é muitas vezes prejudicada pela interferência do ambiente externo, quer sob a forma de distração por informações irrelevantes que se tenta ignorar, ou interrompendo informações que exige atenção como parte de outro (secundário) objetivo da tarefa. Ambas as formas de interferências externas têm sido mostrados para impactar negativamente a capacidade de manter a informação na memória de trabalho (MT). Algumas evidências sugere que estes diferentes tipos de interferência externa exercem efeitos diferentes sobre o comportamento e pode ser mediada por mecanismos neuronais distintas. Melhor caracterização do impacto neuro-comportamental distinta de distrações irrelevantes contra interrupções assistiram é essencial para o avanço da compreensão da atenção de cima para baixo, a resolução de interferências externas, e como essas habilidades se degradam no envelhecimento saudável e em condições neuropsiquiátricas. Este manuscrito descreve um novo paradigma cognitivo desenvolvido no laboratório que tem Gazzaleyagora foi modificado em várias versões distintas utilizadas para elucidar correlatos comportamentais e neurais de interferência, por distractors contra interruptores para-ser-atendido a-ser-ignorado. Os detalhes são fornecidos em variantes deste paradigma para investigar a interferência em modalidades visuais e auditivas, em vários níveis de complexidade do estímulo, e com o tempo experimental otimizado para eletroencefalografia (EEG) ou ressonância magnética (fMRI) estudos funcionais. Além disso, os dados dos participantes adultos jovens e mais velhos obtidos utilizando este paradigma é revisado e discutido no contexto da sua relação com as literaturas mais amplas sobre a interferência externa e alterações neuro-comportamentais relacionadas à idade na resolução de interferência na memória de trabalho.

Introduction

Uma extensa literatura demonstrou um prejuízo para a manutenção da informação na memória (WM) que trabalha por interferência a partir do ambiente externo 1-9. Interferências externas podem ser classificados em dois tipos gerais; interferência com informações irrelevantes se pretende ignorar: distração, e informações interferir que exige atenção como parte de outro (secundário) objetivo da tarefa: interrupção. Estudos comparando esses tipos de interferência externa usando um projeto dentro de-participante permitir a avaliação do impacto neuro-comportamental de cima para baixo a atenção focada no objetivo na transformação e resolução de interferência externa.

Recentemente, o laboratório Gazzaley projetado um paradigma que facilita a comparação das interrupções 'a-ser-atendidos e' distrações 'a-ser-ignorados "que ocorrem na configuração de uma tarefa de memória de trabalho. Emergentes evidência deste paradigma sugere que estes diferentes tipos de extinterferência Ernal exercer efeitos distintos sobre o comportamento e ter mecanismos neurais subjacentes distintos 2-5,10,11. Este paradigma tem revelado diferenças no processamento interferência externa no envelhecimento normal 2,3,4,10,11; embora envelhecimento déficits no contexto da interferência não são sempre encontrados 5; ele tem também mecanismos distintos de interferência por distractors contra interruptores usando de alto nível estimulação visual de rostos e cenas 2,3,4,12, movimento visual de baixo nível de kinematograms ponto 5,10,11, e de baixo nível de movimento auditiva de frequência varre 5.

Interferência e Envelhecimento externo

Interferência externa induz a um impacto negativo na memória de trabalho ao longo da vida, apesar de adultos mais velhos apresentam um impacto mais negativo do que os adultos mais jovens 2,3,13-18. Os adultos mais velhos também apresentam diferentes padrões de atividade neural em relação ao anúncio mais jovemÜLTS ao tentar resolver esta interferência 3,4,17,21. No entanto, alguns estudos não encontraram evidências para tais relacionadas com a idade comportamentais 5,19,20 ou neural 5 diferenças com interferência.

Curiosamente, o impacto do envelhecimento sobre a resolução de interferência parece diferir por modalidade sensorial, embora esta questão continua por resolver no presente. Interferência intrasensory Visual tem sido amplamente demonstrado que apresentam declínio relativo à idade (resumido em uma extensa revisão 22). Em contraste, muitos experimentos sugerem não há déficits relacionados ao envelhecimento durante interferência auditivo intra-sensorial 19,22-25, enquanto outros estudos demonstram aumentos significativos relacionadas à idade na distração auditiva 19,22,26-32. Além disso, a relevância dos estímulos de interferência (congruentes ou incongruentes entre os de sinalização e sonda estímulos) 2 e da complexidade do estímulo (carga alta ou baixa de processamento) 5 podem interagir com interferênciaprocessamento e as suas diferenças através de tarefas e metas idade.

O paradigma descrito aqui complementa a interferência literatura envelhecimento sondando os mecanismos de atenção de cima para baixo (na forma de metas de tarefas) e resolução de estímulos externos que interferem. Evidência da face & cena versão visual deste paradigma indique uma interacção entre o envelhecimento eo tipo de interferência, com adultos mais velhos, demonstrando ainda maior vulnerabilidade para interruptores atendidos em relação ao distractors ignorados 3,4. Caracterizar as diferenças comportamentais e neurais entre esses tipos de interferência são importantes para entender como cognitiva habilidades de controle de mudanças com o envelhecimento.

Por que os adultos mais velhos mostram déficits exacerbadas na resolução de interruptores para-ser-atendidos? São adultos mais velhos prejudicada pelo processamento excessivo de interruptores quando são apresentados, ou por uma incapacidade de re-ativar representações dos s relevantes para a meta primáriatimuli após interrupções, ou pelo processamento prolongado de interruptores depois que eles não estão mais presentes ou relevantes 33? Para tratar dessas questões, o design do paradigma atual permite a comparação da atividade neural em pontos de tempo antes, durante e após diferentes tipos de interferência. Por exemplo, comparando a atividade neural provocada por distração ignoradas versus atividade durante as interrupções participaram, pode-se verificar o impacto específico de atenção de cima para baixo sobre a resolução de interferência na memória de trabalho.

Vários estudos têm implementado várias variantes deste paradigma interferência de compreender os correlatos neurais dos diferentes tipos de interferência externa, tanto em alta resolução espacial e temporal usando ressonância magnética funcional (fMRI) e eletroencefalografia (EEG), respectivamente. Este paradigma também tem sido utilizado para esclarecer as distinções importantes entre interferência nos domínios visuais e auditivas, Bem como o impacto da complexidade do estímulo e em congruência interferência. Aqui, as variantes de paradigmas são descritos em detalhe.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

As etapas a seguir enumerar como executar esse paradigma cognitivo romance projetado para elucidar os aspectos neuro-comportamental de interferência externa em atraso memória de trabalho de reconhecimento, com variações otimizados para emparelhamento com EEG ou fMRI. Antes de iniciar a coleta de dados, todos os humanos completos participantes necessárias aprovações de investigação através do Conselho de Revisão Institucional apropriado e / ou participantes humanos comitê de revisão.

1. Preparação

  1. Baixe e instale o experimento software de apresentação, tais como E-Prime, Apresentação, ou PsychoPy, conforme as instruções do fabricante, para um computador apresentação do estímulo dedicado.
  2. Preparar um teclado apropriado para respostas experimentais. Adicionar "SIM" e "NÃO" rótulos de duas teclas adjacentes (Figura 1).
    NOTA: Para versões deste experimento utilizando ressonância magnética, utilizar um teclado MR-compatível.
  3. Para versões auditivas desta pAradigm, preparar fones de ouvido adequados para a modalidade de teste (ou seja: EEG ou MR-compatível, se necessário), de acordo com as instruções do fabricante, e ajustar o nível de som para a apresentação em 65 decibéis (dB) nível de pressão sonora (SPL), que é um nível confortável para indivíduos com audição normal.
  4. Para experiências com adultos mais velhos, realizar exames neuropsicológicos e sensoriais preliminares, tais como a visão ea audição para selecionar uma população de estudo adequadamente rastreados.
    1. Triagem Neuropscyhological
      1. Criar uma bateria de avaliação neuropsicológica para triagem de comprometimento cognitivo em adultos mais velhos. Administrar testes de papel e lápis, ou adaptar uma bateria para testar em um computador.
        NOTA: Os testes podem incluir o exame de Estado Mini Mental (MMSE) 35, o Índice de Deterioração global (GDS) 36, California Verbal Learning Test (CLVT) 37, Dígitos 38,39, Símbolo Span 40, letra e número Sequencing 41, Delis-Kaplan Sistema função executiva (D-KEFS) - Trail Making Test 42, controlado Palavra Association Test (COWAT) 43, 44.
      2. Administrar esta bateria para todos os participantes adultos em perspectiva. Pontuação por todos os testes de suas respectivas diretrizes de pontuação.
      3. Se a recrutar para idosos saudáveis, excluir potenciais participantes com pontuação maior do que dois desvios-padrão abaixo da média da população, ou por critério de exclusão personalizado.
    2. Exames de visão
      1. Para experiências visuais, tela para visão normal ou corrigida ao normal usando um questionário preliminar perguntando se os participantes têm visão normal ou corrigida-a-normal.
      2. Para acompanhar, realizar um teste de visão tabela de Snellen, e excluir os participantes sem visão normal ou corrigida-a-normal (20/20 ou superior).
    3. Para experiências auditivas, o rastreio de audição normal:
      1. Em um questionário preliminar, pedir wheutras participantes têm normal ou corrigida-to normal de audição, e excluir aqueles que não o fazem.
      2. Para acompanhar, obter uma medida objetiva da sensibilidade auditiva. Realizar uma avaliação audiométrica em laboratório com um dos vários métodos:
        1. Utilizar um aplicativo de teste triagem da deficiência auditiva, tais como 'uHear'. Usando os resultados da auto-calculado desta aplicação, excluir indivíduos com sensibilidade auditiva fora da faixa 'audição normal'.
        2. Avaliar os limiares audiométricos no 250 - faixa de freqüência Hz 6000 em ambas as orelhas pelo método de ascendente e descendente limites. Os indivíduos com limiares audiométricos médios superiores a 50 dB, em qualquer freqüência de teste em qualquer um dos ouvidos, significando perda auditiva moderada, devem ser excluídos

2. Design Experimental

  1. Administrar uma tarefa de memória trabalhando reconhecimento tardio sob três condições distintas interferências (e uma condição de base para a quarta experimentos neurais) em um delineamento em blocos (ver também a Figura 2 e Tabela 1). Repita cada condição duas vezes, a fim contrabalançadas (um quadrado latino equilibrada é recomendado). Observe que o tempo experimental e número de tentativas variam entre variantes de paradigmas; utilizar os parâmetros descritos na Tabela 1.
  2. Ignorar Distracting Estímulo Estado (DS):
    1. Exibir um participante emissor prompt para lembrar o estímulo sugestão e ignorar o estímulo perturbador, continuando a manter uma representação do estímulo cue. Instrua o participante para responder "SIM" se o estímulo sonda corresponde ao estímulo sugestão ou "NÃO" se a sonda não corresponde ao estímulo.
    2. Apresentar o estímulo sugestão, imediatamente seguido por um pequeno atraso (Delay 1).
    3. Exibir uma interferência estímulo 'distracção', imediatamente seguido por um segundo pequeno atraso (Delay 2).
      NOTA:O participante não precisa (e não deve) interagir com o estímulo distrator.
    4. Apresentar um estímulo sonda e coletar respostas.
  3. Atender a interrupção do estímulo (Task Secundário) Estado (IS):
    1. Exibir um participante emissor prompt para lembrar o estímulo sugestão e completar uma tarefa secundária usando o estímulo interferência que aparece em seguida. Exibir instruções para completar a tarefa secundária da seguinte forma, "pressione um botão apenas se o estímulo interrompendo corresponde a um conjunto de critérios de discriminação". Instrua o participante para responder "SIM" se o estímulo sonda corresponde ao estímulo sugestão ou "NÃO" se a sonda não corresponde ao estímulo.
      NOTA: Os critérios de discriminação são distintos para cada variante paradigma e descrito na próxima seção.
    2. Apresentar o estímulo sugestão, imediatamente seguido por um pequeno atraso (Delay 1).) Apresentar uma interferência 'interruptor' estímulo and recolher respostas para o (discriminação) tarefa secundária. A seguir, apresentamos um segundo pequeno atraso (Delay 2).
      NOTA: Completando a tarefa secundária requer a atenção para o 'interruptor'.
    3. Apresentar um estímulo sonda e coletar respostas.
      NOTA: Dez por cento dos ensaios são ensaios de captura em que o interruptor corresponde aos critérios de discriminação; adicionar ensaios adicionais (10%) para este bloco para compensar os ensaios descartados. Excluir todos os ensaios de captura de análise neural devido à resposta motora confusão.
  4. Sem interferir Estímulo Estado (NI):
    1. Exibir um aviso instruindo o participante para lembrar o estímulo cue e mantê-lo em mente. Instrua o participante para responder "SIM" se o estímulo sonda corresponde ao estímulo sugestão ou "NÃO" se a sonda não corresponde ao estímulo.
    2. Apresentar o estímulo sugestão, imediatamente seguido por um atraso. Exibir uma cruz fixação central em um s em brancocreen durante o atraso.
    3. Apresentar um estímulo sonda e coletar respostas.
  5. Linha de Base / Passive View (ou Ouvir) Estado (apenas para experimentos neurais) (PV / PL)
    1. Incluir uma visão passiva / ouvir condição durante neuroimagem tarefas para permitir o cálculo da "valorização" e "supressão" da atividade neural durante IS / DS condições em relação à linha de base atividade quando os participantes ver passivamente (/ ouvir) a memória de trabalho e os estímulos de interferência, livre de metas de tarefas. (Ver Tabela 2).
    2. Exibir um participante emissor prompt para passivamente Vista (/ ouvir) tudo (/ auditiva) estímulos de tarefas visuais. Instruções de visualização para completar a tarefa de discriminação simples.
      1. Para tarefas visuais, instruir o participante para pressionar um botão que corresponde à direcção de uma seta exibida (esquerda ou direita).
      2. Para tarefas auditivas, instruir o participante para pressionar um botão que corresponde à frequênciaalcance de um facilmente discrimináveis ​​alta (2 kHz) ou baixa varredura de som (0,5 kHz) freqüência (alta ou baixa).
    3. Sequencialmente presente ou exibir o estímulo sugestão, Delay 1, interferindo estímulo, e Delay 2.
    4. Apresentar uma flecha (visual) ou varrimento de som (auditivo) em lugar do estímulo sonda e recolher as respostas, que o participante completa a tarefa de discriminação simples (descrito acima).

3. Os estímulos

1. Preparação Geral de estímulos

  1. Selecione um conjunto de estímulos a partir das categorias descritas abaixo (ver também a Figura 2 e Tabela 1).
  2. Decidir cuidadosamente se emparelhar estímulos de tarefas de memória de trabalho primária com estímulos que interferem tematicamente congruentes ou incongruentes (ver nota abaixo).
  3. Assegure-se que todas as imagens são dimensionadas ou re-dimensionados para 225 pixels de largura e 300 pixels de altura (14 x 18 cm).
  4. Imagens presentes foveally, subtende 3 graus de angl visuaise de fixação.
    NOTA: Para as experiências de fMRI, use estímulos de interferência incongruentes com os estímulos primários de tarefas de memória de trabalho, por exemplo, interferência rosto durante a memória de trabalho cena ou vice-versa. Para localizar precisamente rosto e cena regiões corticais sensoriais específicas, aplicar uma tarefa localizador fMRI antes do experimento memória de trabalho. Então, durante o paradigma de interferência, usar estes cena e enfrentar regiões corticais seletivos para analisar simultaneamente dinâmica da atividade neural aos estímulos de trabalho de sinalização de memória (por exemplo, cenas) e aos estímulos de interferência incongruentes. (Por exemplo, enfrenta)

2. Alto nível estímulos visuais

  1. Para estímulos rosto, prepare várias centenas de estímulos Cue / Sonda cara de fotos em escala de cinza de rostos masculinos e femininos, com expressão neutra, através de uma faixa etária adulto grande. Remover o cabelo e as orelhas digitalmente, e aplicar um borrão entre os contornos da face.
  2. Para estímulos cena, preparar vários hundestímulos Cue / Cena Probe vermelhos das fotos em escala de cinza de cenas naturais.
  3. Depois Delay 1, apresentar um estímulo interferir consiste em uma cena ou face. Em 90% dos ensaios, apresentar um rosto que não é 'masculino e com idade superior a 40 anos "; por outro 10% dos ensaios, apresentar uma cara que é do sexo masculino e com idade superior a 40 anos de idade.
  4. Para "Participar à interrupção" condição, instruir os participantes para completar a seguinte tarefa secundária usando o estímulo interferindo (apresentada entre o taco ea sonda). Peça ao participante para responder "SIM" se interromper rosto é do sexo masculino e com idade superior a 40 anos de idade.

3. Baixo nível Visual Movimento Estímulos

  1. Criar estímulos Cue / Sonda de uma abertura circular contendo 290 espacialmente aleatórios escala pontos cinzentos (0,08 x 0,08 graus graus cada) que subtender 8 graus de ângulo visual a uma distância de visualização 75 centímetros, centrado na fóvea.
  2. Mostrar movendo pontos com 100% de movimento coheredno num ângulo oblíquo de 10 graus por segundo, a um dos 12 diferentes direcções de movimento (3) em cada sector.
  3. Use um procedimento escadaria limiar adaptativo (incrementos de 2 graus) para estabelecer um valor discriminação visual produzindo precisão pouco menos de 100%, de modo que o limiar de discriminação é atingido após o primeiro julgamento de erro.
  4. Depois Delay 1, apresentar um estímulo interferir consistindo de pontos em sentido anti-horário de movimento circular. Tornar este movimento a uma velocidade "normal" (10 graus por segundo) em 90% dos ensaios, e rápido sobre os outros 10% dos ensaios.
  5. No Assistir à interrupção condição, instruir os participantes para completar a seguinte tarefa secundária: responder "SIM" se interromper redemoinho é rápido.

4. Baixo nível auditivo Movimento Estímulos

  1. Criar Cue / Sonda Estímulos de varreduras de movimento de som através de uma gama de frequências com frequências médias-escolhidas aleatoriamente entre 900 e 1.100 Hz. Construir ofrequências de varrimento movimento de som para começar a ± 0,5 oitavas da média frequência e terminam às ± 0,5 oitavas da média frequência.
  2. Apresentar uma porção igual de 'up' (a partir de -0,5 e terminando em 0,5 oitavas) e "para baixo" (a partir de 0,5 e terminando em -0,5 oitavas) estímulos varredura movimento.
  3. Ajuste o volume para o nível de audição confortável de 65 dB SPL.
  4. Thresholding: usar um procedimento Zest adaptável para estabelecer precisão discriminação auditiva em 85% o desempenho correto.
  5. Depois Delay 1, apresentar um estímulo interferir consiste em um único tom. Jogar um tom de frequência de 2 kHz em 90% dos ensaios, e um tom de 2,3 kHz, por outro 10% dos ensaios.
  6. No Assistir à interrupção condição, instruir os participantes para completar a seguinte tarefa secundária: responder se interromper tom é uma sugestão de freqüência mais alta (2,3 kHz).

5. Probe Estímulos

  1. Para todas as tarefas de MT, garantir que50% dos estímulos sonda coincidir com a sugestão.
  2. Nas tarefas de movimento de baixo nível com níveis de discriminação limiarizadas 5,10,11, estabeleceu 50% dos estímulos de detecções, que não coincidem com a sugestão, a diferir a deixa pelo valor absoluto de thresholded nível do participante discriminação estímulo.
    NOTA: Por exemplo, se limiar estabelece nível de discriminação visual de um participante para ser 10 graus, emparelhar um taco movimento visual em movimento em 45 graus com uma sonda movendo em cada 45 graus (jogo em 50% ensaios) ou 45 ± 10 graus (35 ou 55 graus, cada um não-matches em 50% ensaios).

4. Comparando Condições de Interferência

  1. Use um software estatístico, tal como SPSS, para comparar o desempenho comportamental e atividade neural em importantes pontos de tempo antes, durante e após diferentes tipos de interferência.
    NOTA: Vários manuais online fornecem instruções e screenshots passo-a-passo que descrevem como usar e executar statistica simplesl analisa em SPSS.
    1. Calcular o impacto de distrações contra interrupções no desempenho comportamental, contrastando precisões memória de trabalho e tempos de resposta durante a condições de interferência em relação ao desempenho durante a nenhuma condição de interferência (Figura 4). Por exemplo, os testes t emparelhados pode ser usado para comparar a precisão ou RT entre quaisquer dois interferência (linha de base) ou condições.
      NOTA: Antes de comparações t-teste entre duas condições de tarefas específicas, uma série de medidas repetidas ANOVA é recomendado para comparar em todas as condições de memória de trabalho no paradigma.
    2. Para os estudos de neuroimagem, pré-processo e processar os dados de acordo com o pipline apropriado para a modalidade e medidas de interesse.
      1. Para os estudos de EEG, dados processo de EEG com EEGLAB ou o pacote de software de escolha, utilizando as instruções do software e fluxo de processamento recomendada.
      2. Para estudos de fMRI, dados do processo fMRI com o pac softwarekage de escolha (como Afni, SPM, FSL, etc.), utilizando as instruções do software e fluxo de processamento recomendada.
    3. Para avaliar modulações atividade neural, como consequência da interferência durante a memória de trabalho, contraste estatisticamente dados neurais nestas condições, a atividade neural durante a visualização passiva (/ ouvir) as condições, controlando, assim, para o processamento perceptual básico (Figura 4).
      1. Calcular as Medidas de tal forma que um valor positivo indica sempre maior realce acima dos valores basais ou maior supressão abaixo da linha de base. Para P100, calcular supressão neural subtraindo atividade neural quantificada ao estímulo perturbador (DS) de que evocado pelo estímulo passivamente visto (PV) (ie: PV - DS). Calcule melhoria na fMRI subtraindo atividade BOLD quantificado para a linha de base estímulo passivamente visto de que evocada pelo estímulo interrompendo (IS) (ie: IS - PV).
    4. Estatisticamente comparar modulações neurais induzidos por distrações ignorados versus atividade durante as interrupções compareceram para começar a verificar o impacto específico de atenção de cima para baixo sobre a resolução de diferentes tipos de interferência na memória de trabalho.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Este paradigma interferência permitiu a geração de importantes descobertas sobre o impacto distinto de comportamento e os mecanismos neurais de distração e interrupção na memória de trabalho em adultos jovens e mais velhos (ver Tabela 2 para resumo).

Comportamento. Behaviorally, em linha com a literatura existente, interrupção transmite consistentemente um maior impacto negativo contra distração no trabalho 2-5 desempenho da memória, 10,11,12. Os adultos mais velhos apresentam ainda maior interferência déficits em relação aos adultos mais jovens, especialmente nas versões deste paradigma usando complexos estímulos visuais de objetos (rostos e cenas) 2,3,4. No entanto, a idade não agravar os déficits de interferência na de baixo nível variante paradigma movimento auditivo 5, nem na de baixo nível variante movimento visual 5 (re-análise de um conjunto de dados anteriormente publicados 10,11). De nota, o baixo nível visual e audvariantes de movimento itory da tarefa usado estímulos perceptualmente limiarizadas em cada indivíduo, jovens ou velhos, o que pode ter contribuído para os resultados comportamentais em idade equivalente.

Correlatos neurais da interferência. Neurais usando dados de fMRI e EEG gravações mostram processamento distinto de passivamente viram contra a-ser-ignorado e-ser-atendido estímulos de interferência. Na maioria das variantes de paradigma, vários marcadores neurais prever o desempenho WM, bem como as diferenças de processamento neural entre adultos mais velhos e mais jovens que podem estar subjacentes às déficits interferências relacionadas com a idade. fMRI evidência sugere que os itens codificados são mantidas durante todo o atraso através de giro frontal médio (MFG) - conectividade visuais associação córtex (VAC) em condições NI e DS; mas após a ocorrência de um estímulo interromper, esta ligação MFG-VAC é interrompido, e, posteriormente reativado após o aparecimento sonda 2. A ruptura e subsequente re-ativação deste functioconexão nal aparece crítico para o Visual desempenho WM reconhecimento. Além disso, os adultos mais velhos não conseguem se desligar da interrupção e não de forma tão eficaz re-estabelecer conexões funcionais no âmbito da rede de memória MFG-VAC interrompida 3. Convergindo evidências de vários outros estudos fMRI e EEG reforça a hipótese de que o processamento excessivo ou prolongado do interruptor subjaz déficits relacionados interferência-in WM. Também digno de nota, menos realce neural para o interruptor na IS (em relação à atividade durante PV) se correlaciona com a melhoria das precisões WM e tempos de resposta 2,4,10 11.

Modulando resolução de Interferência. Acumulando evidências apontam para alguma maleabilidade das habilidades de resolução de interferência em ambos os jovens e no envelhecimento 10,11,12. Em uma única sessão, os adultos mais jovens demonstram melhora significativa na induzida por interferência WM perturbação 10. Esta melhoria comportamentalestá correlacionada com a diminuição de processamento de interrupções em todo blocos experimentais, fornecendo evidências de uma relação inversa entre ativações neurais para interrupções e sua influência imediata sobre WM.

Evidências recentes indicam que a formação cognitiva prolongada pode transferir benefícios para melhorias no processamento de interferência durante as tarefas de memória de trabalho em adultos mais velhos. Após 12 sessões de formação multi-tasking, adultos mais velhos melhorou o desempenho na WM de alto nível visuais (rostos e cenas) versão desta tarefa no DS e NI condições relativas aos participantes que completaram o treinamento single-tasking. O grupo de treinamento multi-tasking também melhorou WM desempenho relativo aos controlos sem contato em condições IS, DS, e 12 NI. Também digno de nota, em um experimento de formação diferente sondando os efeitos de 10 sessões de treino de discriminação perceptiva na variante de movimento visual de baixo nível, os adultos mais velhos mostraram melhora na NI, mas não está condição, indicando melhora memória de trabalho geral impulsionado por baixo nível de aprendizado perceptual, mas há melhorias nas habilidades de resolução de interferência 11.

Figura 1
Figura 1. Teclado com Sim / Não Key. Um teclado para experimentos comportamentais e EEG com stick-on 'Y' e etiquetas 'N' em chaves vizinhos para indicar as respostas "sim" e "não". Por favor clique aqui para ver um maior versão desta figura.

Figura 2
Figura 2. Alto nível Visual (congruente) Experimento de design. O fluxo de um processo para cada uma das quatro condições de interferência (por linha), com stimuli do High-Level variante Visual (congruente) paradigma. Cada retângulo representa o que é mostrado na tela em uma parte específica do julgamento (colunas). ITI = intervalo inter-julgamento. Para os parâmetros de temporização, por favor, consulte a Tabela 1. Este número foi modificado a partir Clapp et al., 2010. 2. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3
Figura 3. Os estímulos por Paradigm Variant. Representante cue / sonda (linha superior) e estímulo interferindo (linha de fundo) para cada variante paradigma (demarcada por coluna). Na variante congruente visuais de alto nível (1a), uma face é usada como o estímulo de sinalização / sonda (linha superior) e uma outra face é usada como o estímulo de interferência (linha inferior). 1b: Alto nível inc visuaisvariante ongruent: Cue / Probe é uma cena natural; Interferindo Stimulus é um cara. 1c: movimento visual de baixo nível: Cue / Probe é um kinematogram movimento ponto em que os pontos fluem juntos na diagonal (setas são retratados aqui para transmitir o movimento, mas não aparecem na tela); Interferindo Stimulus é um movimento kinematogram ponto que gira rapidamente ou lentamente (como acima, as setas são retratados aqui para transmitir o movimento, mas não aparecem na tela). Movimento auditivo de baixo nível:: 1d Cue / sonda é uma varredura de som, que se move para cima ou para baixo uma oitava (somente uma cruz fixação aparece na tela); Interferindo Stimulus é um tom de alta frequência parado. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4
Figura 4. representativas de dados: Actividade Neural Comparaçãos entre Interferência Estado. Modulação da atividade neural para interruptores (SI), os estímulos passivamente viram (PV), e distractors (DS). A: relacionadas com a Event data (ERP) potenciais mostrando a latência (ms) e amplitude (mV) da média de resposta evocada em eletrodos occipitotemporal à 'interferência' face. Latência ERP componente P100 revela importante reforço para interruptores (IS - PV). B: Correlação entre a modulação de amplitude de P100 componente ERP e precisão da memória de trabalho. O montante que os participantes alocar atenção para um interruptor (IS - PV, realce) se correlaciona negativamente com o seu desempenho WM (R 5 = -0,7, P <0,001). Da mesma forma, a quantidade de atenção atribuída distância a partir de um elemento de distracção (PV - DS, supressão) correlaciona-se positivamente com a CC (R = 0,5, P <0,05). BOLD ativação C. fMRI (-de nível de oxigênio no sangue dependente) em face da Área de Fusiform (FFA), em resposta à 'interferência' rosto são apresentados na bagráficos r. A resposta foi maior NEGRITO em resposta aos interruptores e menor para os distractores (realce [IS> PV, P <0,01]), demonstrando melhorado de processamento de interromper estímulos. D: Modelo e exemplos para comparações neurais. As medidas são calculados de tal forma que um valor positivo indica sempre maior realce acima dos valores basais ou maior supressão abaixo da linha de base. Para P100, supressão neural é calculado subtraindo-se a actividade neural quantificado para o estímulo de distracção (DS) a partir de que evocada por estímulo passivamente viram (PV) (isto é: PV - DS). Enhancement é calculado subtraindo-se em fMRI BOLD atividade quantificada para a linha de base estímulo passivamente visto de que evocado pelo estímulo interrompendo (IS) (ie: IS - PV). Este valor foi modificado a partir Clapp et al., 2010 2. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela 1
Tabela 1: Parâmetro de tempo Cronometragem Experimental para cada variante paradigma (linhas).. Uma série de vezes (ou seja: 2.800 - 3.200 ms) indica que o timing desta parte do julgamento é "agitou", com um timing escolhido aleatoriamente dentro do intervalo dado. Um estímulo interferir congruente é do mesmo tipo que o cue / sonda (isto é: Face cue / sonda e interferência face), ao passo que um incongruente interferir estímulo é de um tipo diferente (ou seja: Cena cue / sonda e interferência face). ITI = intervalo inter-julgamento. Cada linha da sugestão para ITI representa um ensaio (para representação do fluxo de julgamento, por favor consulte a Figura 1).

Tabela 2
Tabela 2: Interferência Paradigm Ke. y Behavioral and Neural Resultado Principais resultados comportamentais e neurais obtidos com esse paradigma interferência são apresentados pelo estudo e categorizados por parâmetros estímulos, participante do grupo etário e de imagem modality.YA = adultos mais jovens; OA = adultos mais velhos.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Um paradigma cognitivo novela tem demonstrado eficácia na investigação interferência memória de trabalho por distrações e interrupções. Este paradigma e suas diversas variantes, estendendo a sua utilização em toda modalidades sensoriais, níveis de complexidade do estímulo e métodos de imagem, são detalhados.

Antes de iniciar a experiência, pré-tela de todos os participantes para garantir habilidades cognitivas e perceptivas adequadas. Para experiências com baixo nível de estímulos perceptivos, administrar um procedimento limiar adaptativo para calibrar os estímulos a um nível de discriminação perceptiva de dificuldade equivalente entre os participantes. Siga os parâmetros variantes experiência para a modalidade de imagem e estímulo tipo pretendido. Executar todas as condições de interferência (Sem Interferente estímulos, Ignorar Distração, Comparecer à interrupção, e Passive View (somente necessário para gravações neurais)) em um contrabalançadas, projeto de bloco, e comparar os dados comportamentais e neurais entre condiçõescomo descrito acima. Para explorar a trabalhar interferência de memória com diferentes tipos de estímulos, basta substituir os estímulos desejados no script apresentação.

A pesquisa existente usando esse paradigma tem várias limitações. Enquanto o movimento visual e auditiva de baixo nível variantes ambos usam limiares perceptivo-discriminação estabelecidas por um processo de adaptação escadaria preenchido por cada participante, o rosto visuais de alto nível e variante cena não é thresholded e em vez disso usa estímulos idênticas entre todos os participantes. É necessário mais trabalho para entender melhor o impacto do limiar de percepção sobre esta tarefa interferência. Além disso, a interferência congruente é utilizado em todas as experiências de comportamento e de EEG, enquanto as experiências de ressonância magnética devido à sua baixa resolução temporal, utilizada estímulos incongruentes interferentes que poderiam ser distintamente espacialmente localizados no cérebro. Interferindo estímulos que são congruentes com a sonda / cue são conhecidos por evocar um greater de interferência em relação ao custo de estímulos que incongruente 2. Distractors incongruentes pode até não têm custos de interferência em algumas circunstâncias 34. Assim, quando se selecciona o paradigma variante para usar, o que talvez parcialmente limitados pelas ferramentas de neuroimagens a ser utilizado, ou comparando entre estudos, deve ser tido em conta as diferenças entre estímulos congruentes e incongruentes.

O paradigma descrito neste artigo oferece um romance, elegante método para diferenciar entre interferência por distração ou interrupção em uma tarefa de memória de trabalho. Comparando os dados neurais bloqueado-estímulo entre as quatro condições de interferência (figura 4) oferece uma vantagem significativa em relação a outras técnicas na sua elucidação dos mecanismos neurais alvo de atenção de cima para baixo no processamento de resolução e interferência externa. Além disso, a flexibilidade deste quadro paradigma para enfrentar diversos tipos de estímulo permite co eficientemparison de interferência entre domínios. Além disso, o uso deste paradigma do limiar de percepção para baixo nível de experiências visuais e auditivas é superior a muitos métodos alternativos na medida em que estabelece dificuldades perceptivas comparáveis ​​entre os participantes, garantindo que as diferenças no experimento de interferência são devido a déficits específicos com resolução de interferência, ao invés de diferenças basais de confusão na percepção do estímulo.

Futuros estudos são necessários para continuar a explorar as distinções no tratamento e resolução de interferência por distração e interrupção, e como essas capacidades podem ser melhoradas. Por exemplo, em cada uma das variantes de paradigma actual, a precisão na tarefa interrompendo foi muito elevada em ambos os adultos jovens e mais velhos (90% 3; 93% 4;% 5) 100, isto é, esta tarefa secundária não foi cognitivamente exigente. No futuro, os investigadores podem escolher para modular a dificuldade do primary e / ou o (interrompendo) tarefa secundária, a fim de revelar como trabalhando carga de memória ou carga interferência interage com o desempenho ea atividade neural. Além disso, para complementar as comparações entre baixo nível de estímulos visuais e auditivos e de alto nível estímulos visuais, as futuras variantes sobre este paradigma poderia investigar o papel da interferência de alto nível estímulos auditivos (ie: fala), e é possível que um versão futura pode perceptivelmente limiar dos estímulos visuais de alto nível. Finalmente, este paradigma poderia ser utilizado para testar a eficácia de diversas intervenções, em diversas populações clínicos, para melhorar aspectos específicos da interferência-resolução. Por exemplo, o uso deste paradigma com TDAH ou esquizofrenia pacientes podem permitir a medição mais precisa dos défices de interferência específicos envolvidos nestas desordem. Além disso, este paradigma pode ser utilizada como uma avaliação de terapêutica, isto é, administrado antes e depois de uma intervenção para avaliar se interfdéficits de refe- em uma determinada população pode ser aliviado com a terapia comportamental ou drogas ou outras intervenções. Estudos futuros podem também investigar como os resultados sobre este paradigma se correlacionam com outras diferenças individuais, como em divagação mental e trabalhando extensão de memória.

Para resumir, este paradigma de interferência tem utilidade clara como uma ferramenta para a compreensão correlatos comportamentais e neurais dos diferentes tipos de interferência externa (distração e interrupção), e pode ajudar a elucidar distinções entre interferência nos domínios visuais e auditivas, bem como a impacto da complexidade do estímulo e congruência na interferência.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Muito obrigado aos desenvolvedores deste paradigma, especialmente Wesley Clapp, Anne Berry, Jyoti Mishra, Michael Rubens, e Theodore Zanto. Este trabalho foi financiado pelo NIH conceder 5R01AG0403333 (AG).

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Comportamento Edição 101 Atenção interferência distração interrupção a memória de trabalho envelhecimento multi-tasking a atenção de cima para baixo EEG fMRI
A Cognitive Paradigma para Investigar Interferência na memória de trabalho por distrações e interrupções
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Janowich, J., Mishra, J., Gazzaley,… More

Janowich, J., Mishra, J., Gazzaley, A. A Cognitive Paradigm to Investigate Interference in Working Memory by Distractions and Interruptions. J. Vis. Exp. (101), e52226, doi:10.3791/52226 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter