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Behavior

Un paradigme cognitif chargé d'enquêter sur l'ingérence dans la mémoire de travail par des distractions et interruptions

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

Un paradigme cognitif roman est développé pour élucider corrélats comportementaux et neuronaux d'ingérence à-être-ignorés distraction par rapport à l'interférence par interrupteurs à-être-fréquentés au cours d'une tâche de mémoire de travail. Dans ce manuscrit, plusieurs variantes de ce paradigme sont détaillées, et les données obtenues avec ce paradigme chez les participants plus jeunes / adultes plus âgés sont examinées.

Abstract

Goal-directed comportement est souvent compromise par des interférences provenant de l'environnement extérieur, soit sous la forme de distraction par des informations sans importance que l'on tente d'ignorer, ou en interrompant informations qui exige une attention dans le cadre d'un autre (secondaire) but de la tâche. On a montré que les deux formes de brouillage externe d'avoir un impact néfaste sur la capacité de conserver des informations dans la mémoire de travail (WM). De nouvelles preuves suggèrent que ces différents types d'ingérence extérieure exercent des effets différents sur le comportement et peuvent être médiés par des mécanismes neuronaux distincts. Mieux caractériser l'impact de neuro-comportemental distinct de distractions inutiles contre les interruptions assisté est essentiel pour faire avancer la compréhension des top-down attention, la résolution de l'ingérence extérieure, et comment ces capacités se dégradent dans le vieillissement en bonne santé et dans des conditions neuropsychiatriques. Ce manuscrit décrit un nouveau paradigme cognitif développé le laboratoire qui a Gazzaleymaintenant été modifié en plusieurs versions distinctes utilisées pour élucider corrélats comportementaux et neuronaux d'ingérence, par distraction par rapport interrupteurs à-être-assisté à être ignoré. Les détails sont fournis sur des variantes de ce paradigme pour l'étude des interférences dans les modalités visuelles et auditives, à de multiples niveaux de complexité de relance, et avec un timing expérimental optimisé pour l'électroencéphalographie (EEG) ou des études fonctionnelles imagerie par résonance magnétique (IRMf). En outre, les données de participants adultes jeunes et plus âgés obtenus en utilisant ce paradigme est examinée et discutée dans le contexte de sa relation avec les littératures plus larges sur les interférences extérieures et neuro-comportementaux des modifications liées à l'âge dans la résolution de l'ingérence dans la mémoire de travail.

Introduction

Une abondante littérature a démontré un préjudice pour le maintien de l'information dans la mémoire (WM) de travail par des interférences provenant de l'environnement extérieur 1-9. Des interférences externes peuvent être classés en deux types généraux; ingérence de l'information non pertinente on entend d'ignorer: la distraction, et de l'information interférant qui exige une attention dans le cadre d'un autre (secondaire) but de la tâche: interruption. Les études comparant ces types d'ingérence extérieure en utilisant un design intra-participant de permettre une évaluation de l'impact de neuro-comportementale de l'attention top-down objectif axé sur le traitement et la résolution des interférences externes.

Récemment, le laboratoire Gazzaley conçu un paradigme qui facilite la comparaison des interruptions »pour-être-assisté» et les distractions »à être ignoré» qui se produisent dans le cadre d'une tâche de mémoire de travail. De nouvelles preuves de ce paradigme suggère que ces différents types de posteinterférences ernal exercer des effets distincts sur le comportement et des mécanismes neuronaux sous-jacents distincts 2-5,10,11. Ce paradigme a révélé des différences dans le traitement des interférences externes dans le vieillissement normal 2,3,4,10,11; si le vieillissement des déficits dans le contexte d'ingérence ne sont pas toujours trouvé 5; Il a également distingués mécanismes d'ingérence de la distraction par rapport à l'aide des interrupteurs de haut niveau stimulation visuelle des visages et des scènes, 2,3,4,12 bas niveau mouvement visuel de kinematograms de points 5,10,11, et faible niveau sonore de mouvement fréquence balaie 5.

Interférences extérieures et le vieillissement

Ingérence extérieure induit un impact négatif sur la mémoire de travail tout au long de la durée de vie, bien que les adultes plus âgés présentent un impact plus négatif que les jeunes adultes 2,3,13-18. Les personnes âgées présentent également différents modèles de l'activité neuronale plus jeune par rapport à l'annonceULTS lorsque l'on tente de résoudre cette ingérence 3,4,17,21. Cependant, certaines études ne trouvent pas de preuve pour ces liées à l'âge de comportement 5,19,20 ou neurones 5 différences avec interférence.

Fait intéressant, l'impact du vieillissement sur la résolution des interférences semble différer par modalité sensorielle, bien que cette question reste en suspens à l'heure actuelle. Interférences intrasensory visuelle a été largement montré à exposer baisse liée à l'âge (résumées dans un examen approfondi 22). En revanche, de nombreuses expériences suggèrent pas de déficits liés à l'âge pendant interférences auditives intra-sensorielle 19,22-25, tandis que d'autres études démontrent d'importantes hausses liées à l'âge dans la distraction auditive 19,22,26-32. En outre, la saillance de stimuli interférents (congruent ou non congruent entre les repères et sonde stimuli) 2, et de la complexité de relance (de charge élevée ou faible de traitement) 5 peuvent interagir avec des interférencestraitement et ses différences entre les objectifs de la tâche et de l'âge.

Le paradigme décrit ici complète la littérature d'interférence vieillissement en sondant les mécanismes de l'attention de haut en bas (sous la forme d'objectifs de tâches) et la résolution des stimuli externes interférents. Preuve de la version visuelle du visage & scène de ce paradigme indique une interaction entre le vieillissement et le type d'interférences, avec des adultes plus âgés qui démontrent encore plus grande vulnérabilité aux interrupteurs assisté par rapport à 3,4 distraction ignorés. Caractériser les différences comportementales et neuronales entre ces types d'interférences sont importantes pour comprendre comment capacités cognitives de contrôle changent avec l'âge.

Pourquoi les personnes âgées présentent des déficits exacerbées dans la résolution interrupteurs à-être-assisté? Sont les personnes âgées affaiblies par le traitement excessif de interrupteurs quand elles sont présentées, ou par une incapacité à réactiver des représentations des primaires s de but pertinentestimuli après des interruptions, ou par un traitement prolongé des interrupteurs après qu'ils ne sont plus présents ou pertinents 33? Pour répondre à ces questions, la conception du paradigme actuel permet la comparaison de l'activité neuronale au points de temps avant, pendant, et après différents types d'interférences. Par exemple, en comparant l'activité neuronale induite par distraction ignoré rapport à l'activité pendant les interruptions assisté, on peut déterminer l'impact spécifique de l'attention de haut en bas sur la résolution de l'ingérence dans la mémoire de travail.

Plusieurs études ont mis en place plusieurs variantes de ce paradigme de l'interférence de comprendre les corrélats neuraux de différents types d'ingérence extérieure à la fois à une résolution spatiale et temporelle en utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et l'électroencéphalographie (EEG), respectivement. Ce paradigme a également été utilisé pour clarifier des distinctions importantes entre ingérence dans les domaines visuel et auditif, Ainsi que l'impact de la complexité de relance et la congruence des interférences. Ici, les variantes de paradigme sont décrites en détail.

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Protocol

Les étapes ci-dessous énumèrent comment exécuter ce roman paradigme cognitif visant à élucider les aspects neuro-comportementaux d'interférence externe sur la mémoire de travail de la reconnaissance tardive, avec des variations optimisés pour l'appariement avec EEG ou IRMf. Avant de commencer la collecte de données, tous les droits-participants des approbations nécessaires de recherche complets par le Conseil d'examen institutionnel approprié et / ou le comité d'examen des participants humains.

1. Préparation

  1. Télécharger et installer le logiciel de présentation de l'expérience tels que E-Prime, Présentation, ou PsychoPy, selon les instructions du fabricant, sur un ordinateur de la présentation du stimulus dédié.
  2. Préparer un clavier approprié pour réponses expérimentales. Ajouter "OUI" ou "NON" étiquettes à deux touches adjacentes (Figure 1).
    NOTE: Pour les versions de cette expérience utilisant l'IRM, utiliser un clavier compatible avec la RM.
  3. Pour les versions auditives de cette pAradigm, préparer casque appropriées pour les tests modalité (ex: EEG ou MR-compatible, le cas échéant), selon les instructions du fabricant, et régler le niveau sonore pour la présentation à 65 décibels (dB) de niveau de pression acoustique (SPL), qui est un niveau confortable pour les personnes normo-entendants.
  4. Pour les expériences avec les personnes âgées, effectuer des contrôles neuropsychologiques et sensorielles préliminaires tels que la vision et l'audition pour sélectionner une population de l'étude dépistés.
    1. Dépistage Neuropscyhological
      1. Créer une batterie d'évaluation neuropsychologique pour dépister les troubles cognitifs chez les personnes âgées. Administrer des tests par du papier-crayon, ou adapter une batterie pour tester sur un ordinateur.
        NOTE: tests peuvent inclure le Mini Mental Status Exam (MMSE) 35, Déclin score global (GDS) 36, California Verbal Learning Test (de CLVT) 37, Digit Span 38,39, Symbole Span 40, Lettre-Nombre séquençage 41, Système de fonction exécutive Déli-Kaplan (D-Kefs) - Trail Making Test 42, Association contrôlée Parole Test (COWAT) 43, 44.
      2. Administrer cette batterie à tous les participants adultes potentiels. Note tous les tests par leurs directives de notation respectifs.
      3. Si le recrutement pour les adultes âgés en bonne santé, exclure des participants potentiels avec des scores de plus de deux écarts-types en dessous de la moyenne de population, ou par critère d'exclusion personnalisé.
    2. Le dépistage visuel
      1. Pour les expériences visuelles, écran pour une vision normale ou corrigée à la normale à l'aide d'un questionnaire préliminaire demandant si les participants ont une vision normale ou corrigée à la normale.
      2. Pour le suivi, effectuer un test de vision de Snellen, et exclure, sans vision normale ou corrigée à la normale (20/20 ou supérieure).
    3. Pour les expériences auditives, le dépistage de l'audition normale:
      1. Dans un questionnaire préliminaire, demander wheutres participants ont normale ou corrigée à la normale audience, et excluent ceux qui ne le font pas.
      2. Pour le suivi, obtenir une mesure objective de la sensibilité auditive. Procéder à une évaluation en laboratoire audiométrique avec l'un de plusieurs méthodes:
        1. Utiliser une application de test de dépistage de perte auditive comme «uHear '. Utilisation des résultats auto-calculée de cette application, exclure les sujets avec la sensibilité auditive à l'extérieur de l''audience normal ».
        2. Évaluer seuils audiométriques dans le 250 - plage de fréquence de 6000 Hz dans les deux oreilles par la méthode de croissant et décroissant limites. Les individus avec des seuils audiométriques moyennes supérieures à 50 dB à une fréquence de test dans chaque oreille, signifiant la perte auditive modérée, devraient être exclues

2. Conception expérimentale

  1. Administrer une tâche de mémoire de travail de reconnaissance différée de moins de trois condition d'interférence distinctes (et une quatrième condition de base pour des expériences de neurones) dans une conception de bloc (voir aussi la figure 2 et le tableau 1). Répéter chaque condition à deux reprises, afin contrebalancé (un design équilibré carré latin est recommandé). Notez que le calendrier expérimental et nombre d'essais varient entre les variantes de paradigme; utiliser les paramètres décrits dans le tableau 1.
  2. Ignorer les informations gênantes stimulation Etat (DS):
    1. Afficher un participant d'instruction invite à se souvenir de la relance de repère et d'ignorer le stimulus distrayant tout en continuant à maintenir une représentation de la relance de repère. Demandez au participant de répondre "OUI" si le stimulus de la sonde correspond à la relance de repère ou "NON" si la sonde ne correspond pas à la relance.
    2. Présentez le stimulus de repère, immédiatement suivi par un court délai (Delay 1).
    3. Afficher un stimulus 'de distraction' interférer, immédiatement suivi par un second court retard (Delay 2).
      NOTE:Le participant n'a pas besoin de (et ne doit pas) interagissent avec le stimulus distracteur.
    4. Présenter un stimulus de la sonde et recueillir les réponses.
  3. Assister à l'interruption de stimulation (tâche secondaire) Condition (EST):
    1. Afficher un participant d'instruction invite à se souvenir de la relance de repère et de terminer une tâche secondaire en utilisant le stimulus interférant qui apparaît par la suite. Afficher les instructions pour terminer la tâche secondaire comme suit ", appuyez sur un bouton que si le stimulus interrompre correspond à un ensemble de critères de discrimination". Demandez au participant de répondre "OUI" si le stimulus de la sonde correspond à la relance de repère ou "NON" si la sonde ne correspond pas à la relance.
      REMARQUE: Les critères de discrimination sont distincts pour chaque variante de paradigme et décrit dans la section suivante.
    2. Présenter le stimulus de repère, immédiatement suivi par un court délai (Delay 1).) Présenter une interférence 'interrupteur «stimulus unend recueillir les réponses pour le (la discrimination) tâche secondaire. Après, présenter un deuxième court retard (Delay 2).
      NOTE: Fin de la tâche secondaire nécessite une attention à la «interrupteur».
    3. Présenter un stimulus de la sonde et recueillir les réponses.
      NOTE: Dix pour cent des essais sont des essais de capture dans lequel l'interrupteur correspond aux critères de discrimination; ajouter essais supplémentaires (10%) à ce bloc de compenser les essais mis au rebut. Exclure tous les essais de capture de l'analyse de neurones due à la réponse du moteur de confusion.
  4. Non Etat interférer stimulation (NI):
    1. Afficher une invite demandant au participant de se rappeler le stimulus de repère et de garder à l'esprit. Demandez au participant de répondre "OUI" si le stimulus de la sonde correspond à la relance de repère ou "NON" si la sonde ne correspond pas à la relance.
    2. Présenter le stimulus de repère, immédiatement suivie par un retard. Afficher une fixation sur une croix centrale s viergecreen pendant le délai.
    3. Présenter un stimulus de la sonde et recueillir les réponses.
  5. Baseline / Passif Affichage (ou Écouter) État (uniquement pour les expériences de neurones) (PV / PL)
    1. Inclure une vue passive / écouter condition pendant neuroimagerie tâches pour permettre le calcul de la «mise en valeur» et «suppression» de l'activité neuronale au cours IS / DS conditions par rapport à l'activité de base lorsque les participants considèrent passivement (/ écouter) la mémoire de travail et des stimuli interférents, libre de buts de la tâche. (Voir Tableau 2).
    2. Afficher un participant d'instruction invite à regarder passivement (/ écouter) tous les visuels (/) auditive tâche stimuli. Afficher les instructions pour terminer la tâche de discrimination simple.
      1. Pour les tâches visuelles, charger le participant à appuyer sur un bouton correspondant à la direction d'une flèche affichée (gauche ou droite).
      2. Pour les tâches auditives, charger le participant à appuyer sur un bouton correspondant à la fréquenceun éventail de facilement discriminable élevé (2 kHz) ou faible (0,5 kHz) balayage de fréquence sonore (haute ou basse).
    3. Séquentiellement présents ou afficher le stimulus de repère, Delay 1, relance interférer, et Délai 2.
    4. Présenter une flèche (visuelle) ou balayage sonore (auditif) à la place de la relance de la sonde et de recueillir les réponses que le participant termine la tâche de simple discrimination (décrite ci-dessus).

3. Stimuli

1. Préparation générale des stimuli

  1. Sélectionnez un ensemble de stimuli dans les catégories décrites ci-dessous (voir également la figure 2 et le tableau 1).
  2. Décider soigneusement si jumeler travail primaire tâche de mémoire stimuli avec des stimuli congruents thématiquement ou incongrues interférents (voir note ci-dessous).
  3. Veiller à ce que toutes les images sont de taille ou redimensionnée à 225 pixels de large et 300 pixels de hauteur (14 x 18 cm).
  4. Images présentes foveally, sous-tendant 3 degrés de angl visuellee de la fixation.
    NOTE: Pour les expériences IRMf, utiliser des stimuli d'interférences incongrues dont la tâche principale des stimuli de la mémoire de travail, par exemple, l'interférence de visage pendant scène la mémoire de travail ou vice versa. Pour localiser précisément les régions corticales sensorielles spécifiques visage et scène, appliquer une tâche d'alignement de piste IRMf avant l'expérience de la mémoire de travail. Puis, pendant le paradigme d'interférence, utiliser ces lieux et affronter régions corticales sélectifs pour analyser simultanément la dynamique de l'activité neuronale des stimuli mémoire de travail de repère (par exemple, des scènes) et aux stimuli d'interférences incongrues. (Par exemple, des visages)

2. haut niveau stimuli visuels

  1. Pour stimuli faciaux, préparer plusieurs centaines de stimuli Cue / Probe visage à partir de photos de gris des visages masculins et féminins, avec une expression neutre, à travers un large éventail de l'âge adulte. Enlever les cheveux et les oreilles numériquement, et appliquer un flou à travers les contours du visage.
  2. Pour stimuli de scène, préparer plusieurs hundrouges stimuli Cue Scène / sonde à partir de photos de gris des scènes naturelles.
  3. Après Delay 1, présenter un stimulus interférer constitué d'une scène ou le visage. Sur 90% des essais, présenter un visage qui ne sont pas «des hommes âgés de plus de 40 ans»; de l'autre 10% des essais, présenter un visage qui est masculin et âgés de plus de 40 ans.
  4. Pour "Assister à une interruption" état, demandez aux participants de compléter la tâche secondaire suivante en utilisant le stimulus interférant (présentée entre la queue et la sonde). Demandez au participant de répondre «OUI» si interrompant visage est de sexe masculin et âgés de plus de 40 ans.

3. Faible niveau-visuel Mouvement Stimuli

  1. Créer stimuli Cue / sonde d'une ouverture circulaire contenant 290 spatialement aléatoires gris points d'échelle (0.08 x 0.08 degrés degrés chacune) qui sous-tendent 8 degrés d'angle visuel à une distance d'observation de 75 cm, centrée sur la fovéa.
  2. Afficher déplaçant points avec 100% mouvement coherence à un angle oblique de 10 degrés par seconde, à l'une des 12 directions différentes du mouvement (3 dans chaque secteur).
  3. Utilisez une procédure escalier de seuil adaptatif (2 incréments de degrés) pour établir une valeur de discrimination visuelle céder un peu moins de 100% de précision, tels que le seuil de discrimination est atteint sur le premier essai d'erreur.
  4. Après Delay 1, présenter un stimulus interférer constitué de points dans le sens antihoraire mouvement circulaire. Rendu cette motion à une vitesse «normale» (10 degrés par seconde) sur 90% des essais, et rapide sur l'autre 10% des essais.
  5. Dans le Assister à une interruption état, demandez aux participants de compléter la tâche secondaire suivante: répondre «OUI» si interrompant tourbillon est rapide.

4. Faible niveau auditif Mouvement Stimuli

  1. Créer Cue / Probe Stimuli de balayages de mouvement sonores à travers une gamme de fréquence avec milieu des fréquences choisies au hasard entre 900 et 1100 Hz. Construire lefréquences sonores mouvement de balayage pour commencer à ± 0,5 octaves de la mi-fréquence et la fin à ± 0,5 octaves de la mi-fréquence.
  2. Présenter une part égale du «haut» (à partir de -0,5 et se terminant à 0,5 octaves) et le «bas» (à partir de 0,5 et se terminant à -0,5 octaves) stimuli mouvement de balayage.
  3. Réglez le volume au niveau d'audition confortable de 65 dB SPL.
  4. Seuil: utiliser une procédure de Zest adaptative pour établir l'exactitude de la discrimination auditive à 85% des performances correctes.
  5. Après Delay 1, présenter un stimulus interférer constitué d'une seule voix. Jouer un ton de fréquence 2 kHz sur 90% des essais, et une tonalité de 2,3 kHz sur l'autre 10% des essais.
  6. Dans le Assister à une interruption état, demandez aux participants de compléter la tâche secondaire suivante: répondre si interrompre ton est un signal de fréquence plus élevée (2,3 kHz).

5. Sonde Stimuli

  1. Pour toutes les tâches de WM, veiller à ce que50% des stimuli de la sonde correspond la queue.
  2. Dans les tâches de mouvement de bas niveau avec des niveaux de discrimination seuillées 5,10,11, réglez 50% des stimuli de la sonde, qui ne correspondent pas à la queue, de différer de la queue par la valeur absolue de seuillé niveau de discrimination de relance du participant.
    REMARQUE: Par exemple, si un seuil établit niveau de discrimination visuelle d'un participant être de 10 degrés, Paire une queue de mouvement visuel se déplaçant à 45 degrés avec une sonde déplacer soit à 45 degrés (match sur 50% des essais) ou 45 ± 10 degrés (35 ou 55 degrés; chaque non-matchs sur 50% des essais).

4. En comparant interférence Conditions

  1. Utilisez un logiciel statistique, comme SPSS, pour comparer les performances de comportement et l'activité neuronale au temps des points importants avant, pendant, et après différents types d'interférences.
    NOTE: Plusieurs manuels en ligne fournissent des instructions et captures d'écran étape par étape décrivant comment utiliser et d'exécuter simplement statistical analyse dans SPSS.
    1. Calculer l'impact de distractions contre interruptions sur la performance comportementale en opposant des précisions de la mémoire de travail et les temps de réponse lors de la conditions d'interférence par rapport à la performance au cours de la aucune condition d'interférence (figure 4). Par exemple, des tests-t appariés peuvent être utilisés pour comparer l'exactitude ou la RT entre les conditions de deux interférences (ou de base).
      NOTE: Avant de comparaisons t-test entre deux conditions de tâches spécifiques, une analyse de variance à mesures répétées est recommandé de comparer travers toutes les conditions de la mémoire de travail dans le paradigme.
    2. Pour les études neuro-imagerie, de pré-traitement et le traitement des données selon la Pipline approprié pour la modalité et les mesures d'intérêt.
      1. Pour les études de l'EEG, au traitement des données EEG avec EEGLAB ou le logiciel de choix, en utilisant les instructions de logiciels et flux de traitement recommandée.
      2. Pour les études d'IRMf, les données processus IRMf avec le pac de logicielskage de choix (comme AFNI, SPM, FSL, etc.), en utilisant les instructions de logiciels et flux de traitement recommandée.
    3. Pour évaluer les modulations de l'activité neuronale à la suite de l'interférence lors de mémoire de travail, le contraste des données statistiquement neuronaux dans ces conditions à l'activité neuronale pendant la vue passive (/ écouter) conditions, contrôlant ainsi pour le traitement perceptif de base (Figure 4).
      1. Calculer les mesures de telle sorte qu'une valeur positive indique toujours supérieure amélioration dessus de référence ou une suppression plus importante base ci-dessous. Pour P100, calculer suppression de neurones en soustrayant l'activité neuronale quantifiée au stimulus de distraction (DS) de celle provoquée par le stimulus passivement vues (PV) (ex: PV - DS). Calculer amélioration en IRMf en soustrayant l'activité BOLD quantifiée à la ligne de base relance passivement vu de celle évoquée par le stimulus interrompre (IS) (ex: EST - PV).
    4. Comparer statistiquement modulations neuronaux provoqués par des distractions ignorés contre l'activité pendant les interruptions assisté de commencer à vérifier l'impact spécifique de l'attention de haut en bas sur la résolution de différents types d'ingérence dans la mémoire de travail.

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Representative Results

Ce paradigme d'interférence a permis la génération des conclusions importantes concernant l'impact distinct de comportement et les mécanismes neuronaux de la distraction et de l'interruption de la mémoire de travail chez les adultes plus jeunes et plus âgés (voir le tableau 2 pour un résumé).

Comportement. Comportemental, en ligne avec la littérature existante, interruption confère toujours un impact négatif plus grande par rapport à la distraction sur le travail 2-5 des performances de la mémoire, 10,11,12. Les personnes âgées présentent une plus grande interférence des déficits par rapport aux adultes plus jeunes, en particulier dans les versions de ce paradigme à l'aide de stimuli complexes d'objets visuels (visages et des scènes) 2,3,4. Toutefois, l'âge n'a pas exacerber les déficits d'interférence dans le bas niveau mouvement auditif variante de paradigme 5, ni dans la variante visuelle du mouvement de bas niveau 5 (re-analyse d'un ensemble de données publiées précédemment 10,11). Fait à noter, le bas niveau visuel et audvariantes de mouvement itory de la tâche utilisée stimuli perceptuels seuillées dans chaque individu, jeunes ou vieux, qui peut avoir contribué aux résultats comportementaux âge équivalent.

Corrélats neuronaux d'ingérence Données de neurones utilisant IRMf et EEG enregistrements. Montrer traitement distinct de passivement vu par rapport à être ignoré et à être assisté-stimuli d'interférence. Dans la plupart des variantes de paradigme, plusieurs marqueurs neuronaux prédisent les performances de WM, ainsi que les différences de traitement entre les neurones adultes plus âgés et les plus jeunes qui peuvent sous-tendre les déficits d'interférence liés à l'âge. IRMf preuves suggère que les éléments codés sont maintenues tout au long du retard via gyrus frontal milieu (MFG) - visuelle cortex associatif (ACC) la connectivité dans des conditions NI et DS; mais lors de l'apparition d'un stimulus interrompre, cette connexion MFG-VAC est perturbé, et ensuite réactivées en apparence sonde 2. La rupture et suivi de re-activation de cette functioconnexion nal apparaît essentiel pour la performance visuelle reconnaissance de WM. En outre, les personnes âgées ne parviennent pas à se désengager de l'interruption et ne plus efficacement rétablir pas les connexions fonctionnelles au sein de la MFG-VAC réseau de mémoire perturbé 3. Preuves convergentes de plusieurs autres études IRMf et EEG renforce l'hypothèse que le traitement excessive ou prolongée de l'interrupteur est à la base des déficits liés interférences dans WM. A noter également, l'amélioration de moins de neurones pour l'interrupteur dans IS (par rapport à l'activité au cours PV) en corrélation avec l'amélioration des précisions WM et les temps de réponse 2,4,10 11.

Moduler la Résolution de l'interférence. Accumulant des points de preuve dans une certaine malléabilité des capacités de résolution de l'ingérence dans les jeunes et dans le vieillissement 10,11,12. Dans une seule session, les jeunes adultes démontrent une amélioration significative de la perturbation induite WM d'interférence-10. Cette amélioration du comportementest corrélée à une diminution de traitement des interruptions à travers blocs expérimentaux, fournissant des preuves d'une relation inverse entre les activations neuronales à des interruptions et leur influence immédiate sur WM.

Des données récentes indiquent que l'entraînement cognitif prolongée pourrait transférer des avantages à l'amélioration de l'interférence de traitement en cours de travail des tâches de mémoire chez les personnes âgées. Après 12 séances de formation multi-tâches, les adultes plus âgés des performances améliorées WM sur le niveau élevé-visuels (visages et des scènes) version de cette tâche dans DS et NI conditions relatives aux participants qui terminent la formation mono-tâche. Le groupe de formation multi-tâches a également amélioré WM performances par rapport à un contrôle sans contact dans des conditions IS, DS, et NI 12. A noter également, dans une expérience de formation différente sonder les effets de 10 sessions de formation de la discrimination perceptive de la variante visuelle du mouvement de bas niveau, les personnes âgées ont montré une amélioration dans NI mais pas IS Condition, indiquant une amélioration générale de la mémoire de travail entraînée par de bas niveau apprentissage perceptif, mais aucune amélioration dans les capacités des interférences résolution 11.

Figure 1
Figure 1. Clavier avec Oui / Non Key. Un clavier pour les expériences comportementales et EEG avec bâton sur "Y" et les étiquettes «N» sur les touches voisines pour indiquer les réponses «Oui» et «Non». S'il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande version de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2. haut niveau Visuel (congruente) conception de l'expérience. L'écoulement d'un procès pour chacune des quatre conditions d'interférence (par ligne), avec stimuli du haut niveau variante Visuel (congruente) de paradigme. Chaque rectangle représente ce qui est montré sur l'écran à une portion particulière de l'essai (colonnes). ITI = intervalle entre les essais. Pour paramètres de synchronisation, s'il vous plaît se référer au tableau 1. Ce chiffre a été modifié depuis Clapp et al., 2010. 2. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3
Figure 3. Stimuli par Paradigm Variant. Représentant cue / sonde (rangée du haut) et le stimulus interférant (rangée du bas) pour chaque variante de paradigme (délimitée par colonne). Dans la variante de congruent visuelle de haut niveau (1a), une face est utilisé comme le stimulus cue / sonde (rangée du haut) et une autre face est utilisé comme le stimulus interférant (rangée du bas). 1b: haut niveau inc visuellevariante ongruent: Cue / Probe est une scène naturelle; Interférer de stimulation est un visage. 1c: mouvement visuel de bas niveau: Cue / Probe est un kinematogram de mouvement de points dans lequel les points coulent ensemble diagonale (flèches sont représentés ici pour transmettre le mouvement, mais ne figurent pas sur l'écran); Interfère de stimulation est un mouvement kinematogram dot qui tourne rapidement ou lentement (comme ci-dessus, les flèches sont représentés ici pour transmettre le mouvement, mais ne figurent pas sur l'écran). 1d: bas niveau mouvement auditif: Cue / sonde est un balayage sonore, qui se déplace vers le haut ou vers le bas d'une octave (seulement une croix de fixation apparaît sur l'écran); Interférer de stimulation est une tonalité fixe à haute fréquence. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4. Représentant données: Neural activité Comparaisons Interférences entre État. modulation de l'activité neuronale à interrupteurs (IS), les stimuli passivement vus (PV), et de distraction (DS). A: événement-connexes (ERP) de données potentiels montrant la latence (ms) et l'amplitude (mV) de la moyenne de réponse évoquée dans les électrodes occipito à l''interférence' visage. ERP composante P100 latence révèle une amélioration significative à interrupteurs (IS - PV). B: Corrélation entre la modulation d'amplitude de la composante ERP P100 et la précision de travail de la mémoire. Le montant que les participants attribuent attention vers un interrupteur (IS - PV, amélioration) est corrélée négativement avec leur performance de WM (R 5 = -0.7, P <0,001). De même, la quantité d'attention allouée loin d'une distraction (PV - DS, suppression) est positivement corrélée avec WM (R = 0,5, P <0,05). C. IRMf BOLD (-niveau d'oxygène sanguin dépendant) activation dans la zone du visage fusiforme (FFA) en réponse à la «interférer» visage sont présentés dans la bagraphes r. La réponse est la plus élevée BOLD en réponse aux interrupteurs et les plus bas de distracteurs (amélioration [IS> PV, P <0,01]), ce qui démontre une meilleure transformation d'interrompre stimuli. D: modèle et des exemples pour les comparaisons de neurones. Des mesures sont calculées de telle sorte qu'une valeur positive indique toujours plus grande amélioration au-dessus de la ligne de base ou plus en dessous de la suppression de base. Pour P100, la suppression de neurones est calculé en soustrayant l'activité neuronale quantifiée au stimulus distrayant (DS) de celle évoquée par le stimulus passivement vu (PV) (ex: PV - DS). Amélioration est calculé en soustrayant l'activité IRMf BOLD quantifiée à la ligne de base relance passivement vu de celle évoquée par le stimulus interrompre (IS) (ex: EST - PV). Ce chiffre a été modifié depuis Clapp et al., 2010 2. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Tableau 1
Tableau 1: Paramètre de synchronisation Timing expérimentale pour chaque variante de paradigme (lignes).. Une plage de temps (ex: 2800 - 3200 ms) indique que le calendrier de cette partie du procès est «Jittered ', avec un timing choisi au hasard dans la plage donnée. Un stimulus interférer congruent est du même type que le cue / sonde (ie: le visage cue / sonde et l'ingérence du visage), alors qu'un incongru interférer stimulus est d'un type différent (ex: scène cue / sonde et l'ingérence du visage). ITI = intervalle entre les essais. Chaque ligne de signal pour ITI représente un essai (pour la représentation des flux de procès, s'il vous plaît se référer à la figure 1).

Tableau 2
Tableau 2: paradigme de l'interférence Ke. y Behavioral and neural Résultat des résultats comportementaux et neuronaux clés obtenus avec ce paradigme de l'interférence sont présentés par l'étude et catégorisé par des paramètres stimuli, participant groupe d'âge, et de l'imagerie modality.YA = jeunes adultes; OA = adultes plus âgés.

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Discussion

Un paradigme cognitif roman a montré son efficacité dans les enquêtes de travail interférences de la mémoire par les distractions et les interruptions. Ce paradigme et ses différentes variantes, étendant son utilisation à travers les modalités sensorielles, les niveaux de complexité de relance, et les méthodes d'imagerie, sont détaillées.

Avant de commencer l'expérience, pré-écran tous les participants pour assurer les capacités cognitives et perceptives appropriées. Pour les expériences utilisant des stimuli perceptifs de bas niveau, d'administrer une procédure de seuil adaptatif pour calibrer les stimuli à un niveau de discrimination perceptive de difficulté équivalente entre les participants. Respecter les variantes de l'expérience paramètres pour la modalité d'imagerie et de relance type destiné. Exécuter toutes les conditions d'interférence (Pas interférant Stimuli, Ignorer Distraction, Assister à une interruption, et passive Vue (seulement nécessaire pour les enregistrements de neurones)) dans un frontal, la conception de bloc, et de comparer les données comportementales et neuronales entre les conditionscomme décrit ci-dessus. Pour explorer de travail ingérence de mémoire avec les types de stimuli différents, simplement substituer les stimuli souhaités dans le script de présentation.

La recherche existant en utilisant ce paradigme a plusieurs limites. Alors que le mouvement visuel et auditif bas niveau variantes utilisent tous les deux seuils de perception et de discrimination établies par une procédure d'escalier adaptative rempli par chaque participant, la face visuelle de haut niveau et de la variante de la scène ne sont pas seuillées et utilise à la place des stimuli identiques entre tous les participants. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre l'impact de seuil de perception sur cette tâche d'interférence. En outre, l'interférence congruente est utilisé dans toutes les expériences comportementales et EEG, tandis que les expériences en raison de leur faible résolution temporelle, IRMf utilisés stimuli interférents incongrus qui pourraient être nettement spatialement localisés dans le cerveau. Interférer stimuli qui sont en harmonie avec la sonde / cue sont connus pour évoquer une greater coût d'interférence par rapport à celle de deux stimuli non congruente. Distracteurs incongrues peuvent même avoir aucun frais d'interférence dans certaines circonstances 34. Ainsi, lors de la sélection qui paradigme variante à utiliser, qui peut être partiellement limitée par les outils de neuro-imagerie est utilisée, ou la comparaison entre les études, les différences entre les stimuli congruents et incongrues doivent être prises en compte.

Le paradigme décrit dans le présent document propose une nouvelle méthode élégante pour différencier entre l'interférence par distraction ou interruption dans une tâche de mémoire de travail. En comparant les données de neurones relance verrouillée entre les quatre conditions d'interférence (figure 4) offre un avantage significatif sur les autres techniques dans son élucidation ciblée des mécanismes neuronaux de l'attention de haut en bas dans le traitement et la résolution des interférences externes. En outre, la flexibilité de ce cadre de paradigme pour aborder les types de relance diverses permet co efficacemparison des interférences entre les domaines. En outre, l'utilisation de ce paradigme du seuil de perception de bas niveau des expériences visuelles et auditives est supérieure à de nombreuses méthodes alternatives en ce qu'il établit des difficultés de perception comparables entre les participants, veiller à ce que les différences dans l'expérience d'interférence sont dus à des déficits spécifiques avec une résolution d'interférence, plutôt que des différences de base de confusion dans la perception du stimulus.

Les études futures sont nécessaires pour continuer à explorer les distinctions dans le traitement et l'ingérence de résoudre par la distraction et de l'interruption, et comment ces capacités pourraient être améliorées. Par exemple, dans chacune des variantes de paradigme actuel, l'exactitude de la tâche interruption était très élevé chez les adultes jeunes et plus âgés (90% 3; 93% 4; 100% 5), à savoir, cette tâche secondaire était pas cognitivement exigeante. Dans l'avenir, les chercheurs peuvent choisir de moduler la difficulté de la priMary et / ou la (l'interrompant) tâche secondaire afin de révéler comment le travail charge de la mémoire ou de la charge d'interférence interagit avec la performance et l'activité neuronale. En outre, afin de compléter les comparaisons entre bas niveau stimuli visuels et auditifs et de haut niveau stimuli visuels, les variantes futures sur ce paradigme pourrait enquêter sur le rôle de l'interférence avec des stimuli auditifs de haut niveau (ie: la parole), et son possible qu'un future version peut perceptuelle seuil des stimuli visuels de haut niveau. Enfin, ce paradigme pourrait être utilisé pour tester l'efficacité de différentes interventions, dans les populations cliniques divers, à améliorer des aspects spécifiques d'interférence-résolution. Par exemple, l'utilisation de ce paradigme avec TDAH ou la schizophrénie patients peut permettre une mesure plus précise des déficits d'interférence spécifiques impliqués dans ces troubles. En outre, ce modèle peut être utilisé comme une évaluation thérapeutique, c.-à-administré avant et après une intervention pour déterminer si interfdéficits de réfé- dans une certaine population peuvent être soulagés par une thérapie comportementale ou de drogue ou d'autres interventions. Les études futures peuvent également enquêter sur la façon dont les résultats sur ce paradigme en corrélation avec d'autres différences individuelles telles que l'esprit-errance et de la mémoire de travail étendue.

Pour résumer, ce paradigme de l'interférence a une utilité clairement comme un outil pour comprendre les corrélats comportementaux et neuronaux des différents types d'ingérence extérieure (de distraction et de l'interruption), et peut aider à élucider les distinctions entre ingérence dans les domaines visuel et auditif, ainsi que la impact de la complexité de relance et la congruence des interférences.

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Disclosures

Les auteurs ont rien à révéler.

Acknowledgments

Un grand merci aux développeurs de ce paradigme, en particulier Wesley Clapp, Anne Berry, Jyoti Mishra, Michael Rubens, et Théodore Zanto. Ce travail a été soutenu par le NIH subvention 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

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Comportement Numéro 101 Attention les interférences la distraction l'interruption la mémoire de travail vieillissement multi-tâches l'attention de haut en bas l'EEG IRMf
Un paradigme cognitif chargé d&#39;enquêter sur l&#39;ingérence dans la mémoire de travail par des distractions et interruptions
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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).

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