1. Katılımcı alımı
2. Ön tarama prosedürleri
3. Katılımcı için talimatlar sağlayın.
4. Katılımcıyı tarayıcıya yerleştirin.
5. Veri toplama
6. Tarama sonrası prosedürler
7. Veri analizi
Kaynak: Jonas T. Kaplan ve Sarah I. Gimbel'in Laboratuvarları—Güney Kaliforniya Üniversitesi
Hafıza deneyimimiz çeşitli ve karmaşıktır. Bazen olayları…
1. Katılımcı alımı
2. Ön tarama prosedürleri
3. Katılımcı için talimatlar sağlayın.
4. Katılımcıyı tarayıcıya yerleştirin.
5. Veri toplama
6. Tarama sonrası prosedürler
7. Veri analizi
Hafıza deneyimimiz çeşitli ve karmaşıktır. Bazen olayları canlı ayrıntılarla hatırlayabiliriz, diğer zamanlarda ise sadece belirsiz bir aşinalık duygusuna sahip olabiliriz.
İlk tür, yeniden hatırlanan bir anı, öğrenildiği zamana dair güçlü ayrıntılarla hatırlanan bir hatıradır - önceki akşam sadece ıstakoz yemeğinin değil, aynı zamanda duvardaki resimlerin ve size hizmet eden restoran personelinin de hatırlandığı bir yemek deneyimi gibi.
Öte yandan, tanıdık bir anı, bilinmesi bakımından yeniden hatırlanan bir anıya benzer, ancak olayı çevreleyen herhangi bir açık ayrıntı olmadan hatırlanması bakımından farklılık gösterir. Yani, tanıdık bir anı, akşam yemeğini servis eden garson veya dekorun ne olduğu gibi ortamla ilgili ayrıntılardan yoksundur.
Bu video, fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemenin (fMRI) beynin, özellikle de hipokampusun, Gimbel ve Brewer tarafından gerçekleştirilen önceki çalışmalara dayanarak tekrarlanan veya yeni görüntülere yönelik yargılara nasıl tepki verdiğini araştırmak için Hatırla-Bil adlı bir görevle nasıl birleştirileceğini göstermektedir.
Bu deneyde, katılımcılardan iki aşamayı tamamlamaları istenir: ilk kodlama ve fMRI testi. Birinci bölüm olan kodlamada, hatırlamaları gereken elma gibi adlandırılabilir nesnelerin renkli resimlerine maruz kalırlar.
Her bir öğenin sunumunun ardından, katılımcıları teşvik eden bir soru sorulur. Bu işlem sırasında dikkat.
Daha sonra, ikinci aşama olan fMRI testinde katılımcılar bir tarayıcının içine yerleştirilir ve bir projeksiyon sistemi aracılığıyla daha önce gözlemlenen ve yepyeni olan görüntüler gösterilir.
Beynin hemodinamik tepkilerinin farklı sunumlar arasında ayrılmasını optimize etmek için her resimden önce bir fiksasyon çaprazı bulunur.
Her bir görüntüyü gördükten sonra, katılımcılardan üç yoldan biriyle yanıt vermeleri istenir: öğenin sunumuyla ilgili belirli ayrıntılarla birlikte geri çağrılıp hatırlanamayacağını 'hatırlamak'; 'bilmek', eğer tanıdıksa, ancak daha önce gördüklerine dair belirli ayrıntıları hatırlayamıyorlarsa; veya nesne hiç görülmediyse 'yeni'.
Bu durumda, bağımlı değişken, her yanıt tipinden sonra ölçülen hemodinamik sinyalin yoğunluğudur. Aktivasyonun kapsamı daha sonra anatomik bir beyin taramasında voksel kümeleri halinde görselleştirilebilir.
medial temporal lobda özellikle öğrenme ve hafıza çalışmalarında incelenen bir bölge olan hipokampusun, 'hatırlama' denemeleri sırasında 'bil' ve 'yeni' denemelere göre daha fazla aktivasyon göstermesi beklenmektedir.
Bu bulgular, hipokampusun hatırlamayı desteklediği ve hipokampusun dışındaki farklı bir nöral bölgenin aşinalık yarattığı çift işlemli bir hafıza hatırlama teorisini destekleyecektir.
Deneysel kontrol ve güvenlik endişeleri için, sağ elini kullanan, normal veya normale düzeltilmiş görüşe sahip, psikolojik bozukluk öyküsü olmayan veya klostrofobiden muzdarip olmayan ve vücudunda herhangi bir metal bulunmayan katılımcıları işe alın.
Tarama oturumunu kapsayan sağlık ve güvenlikleriyle ilgili ek sorular içeren bir manyetik rezonans tarama formu doldurmalarını sağlayın.
Katılımcıyı tarayıcıya göndermeden önce, bir dizüstü bilgisayarın önüne oturun ve bir sonraki oturum için hatırlamaları gereken nesnelere maruz bırakın. Artık her biri 3 saniye boyunca 256 renkli görüntü görüntüleyeceklerini açıklayın. Dikkat ettiklerinden emin olmak için, bir nesnenin canlı olduğunu belirtmek için 'F' tuşuna veya öğenin cansız olduğunu belirtmek için 'J' tuşuna basmalarını söyleyin.
Katılımcı tüm görüntüleri görüntüledikten sonra, bu resimlerin ek 256 yeni öğeyle birlikte tarayıcının içinde gösterileceğini açıklayın. Ayrıca onları, ekranda göründüklerinde öğeleri 'hatırlamak', 'bilmek' veya 'roman' olarak sınıflandırmak için kullanacakları MR güvenli düğme kutusuyla tanıştırın.
Tarama odasına girmeye hazırlanırken, güçlü manyetik alan nedeniyle katılımcıdan cep telefonları, saatler veya mücevherler, cüzdanlar, anahtarlar, kemerler ve madeni paralar dahil olmak üzere tüm metal nesneleri vücudundan çıkarmasını isteyin. Hiçbir metal parça kalmadığını doğrulamak için bir metal dedektörü kullanın.
Ardından, katılımcıya tarayıcının yanında eşlik edin. Kulaklarını yüksek seslerden korumak için kulak tıkaçları ve tarama sırasında sizi duyabilmeleri için kulaklık sağlayın. Başları bobinin içinde olacak şekilde yatağa uzanmalarını sağlayın ve tarama sırasında aşırı hareket ve bulanıklığı önlemek için köpük pedlerle sabitleyin.
Tarayıcı deliğinin arkasındaki bir ekranı yansıtmak için katılımcının gözlerinin üzerine bir ayna yerleştirin. Tarama sırasında acil bir durumda bir sıkma topu ve düğme yanıt kutusu ile donatıldığından emin olun. Ayrıca, deney boyunca başlarını mümkün olduğunca sabit tutmanın çok önemli olduğunu hatırlatın.
Tarayıcı yatağını kaldırdıktan sonra, katılımcıyı hizalayın ve deliğe gönderin. Bitişikteki odada, olayla ilgili, işlevsel aşamaya başlamadan önce yüksek çözünürlüklü anatomik görüntüler toplayın. Uyaran sunumunun başlangıcını işlevsel taramanın başlangıcıyla senkronize edin ve katılımcının 512 denemeyi tamamlamasına izin verin.
Oturumu sonlandırmak için onları tarama odasından çıkarın. Çalışmanın bir açıklamasını ve katılımları için tazminat sağlayarak onları bilgilendirin.
Analize başlamak için önce hareket artefaktlarını azaltmak için düzeltme, sinyal sapmalarını gidermek için zamansal filtreleme ve sinyal-gürültü oranını artırmak için uzamsal yumuşatma gerçekleştirerek verileri önceden işleyin.
Ardından, her görev koşulu için beklenen hemodinamik yanıtın bir modelini oluşturun. Verileri bu modele uygun hale getirin, böylece her konu için istatistiksel bir harita elde edin, burada her bir vokseldeki değer, o vokselin görev durumuna ne ölçüde dahil olduğunu temsil eder.
Denekler arasındaki verileri birleştirmek için katılımcının beynini standart bir atlasa kaydedin. Grup düzeyinde bir analiz yapmak için, çoklu karşılaştırmalar için düzeltmeyi dikkate alarak istatistiksel haritaların eşiğini alın. Yanlış pozitif sonuçları en aza indirmek için yalnızca belirli bir boyuttaki bir küme içinde meydana gelirlerse önemli vokselleri kabul edin.
Çıkarılan bu kümeleri kullanarak, onları ortalama bir anatomik beyin üzerine yerleştirin. 'Bilme' denemeleri sırasında ölçülen aktivasyonun, 'hatırlama' denemelerindekinden çıkarıldığını unutmayın. Burada sarı renkle özetlenen hipokampus, 'hatırlama' denemeleri için 'bilme' denemelerine kıyasla önemli ölçüde daha fazla aktivasyon gösterdi.
Hipokampal aktivasyonu daha ayrıntılı olarak incelemek için, uyaranın başlamasından sonraki zaman içindeki sinyal değişiminin yüzdesini çizin.
Bu zaman çizelgesinin incelenmesi, katılımcılar uyaranları hatırladıklarını açıkça bildirdiklerinde ve burada pozitif bir sapma ile belirtilen yeni uyaranları tanımlarken hipokampusun olumlu yanıt verdiğini ortaya koydu.
Buna karşılık, katılımcılar aşinalık duygularını bildirdiklerinde veya görüntüleri hiç hatırlamadıklarında olumsuz veya çok az yanıt verdi.
Bu sonuçlar, hipokampusun hafıza hatırlama ile ilgili olduğu, ancak aşinalık ile ilgili olmadığı ikili bir süreç hafıza hatırlama teorisini desteklemektedir.
Artık tipik yetişkinlerde hatırlama ve aşinalık yargıları sırasında beyin aktivasyonunu anlamak için bir fMRI deneyi tasarlamaya aşina olduğunuza göre, Hatırla-Bil paradigmasını uygulayan ek çalışmalara bakalım.
Hipokampus hatırlamada merkezi bir rol oynarsa, yokluğu hafıza alımındaki ayrışmaları ortaya çıkarabilir. Bu senaryo, bilateral hipokampal hasarı olan hastalarla kontroller arasında herhangi bir hasarı olmayan bireyler karşılaştırılarak ele alınabilir.
İlginç bir şekilde, hasarı olan hastalar, kontrollere kıyasla hafıza hatırlama bozukluğu gösterirken, her iki grup da aşinalık denemeleri sırasında eşit derecede iyi performans gösterdi. Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar hatırlama süreçlerinde hipokampusun belirli bir rolünü desteklemektedir.
Aksine, eğer bireyler hipokampal hacimlerde artış gösterirse, aynı zamanda gelişmiş hatırlama sergileyeceklerini de tahmin ederiz.
Böyle bir örnek var ve Londra'daki taksi şoförlerini, şehirdeki kapsamlı ve karmaşık rotaları yıllarca ezberledikten sonra hipokampal gri maddelerini artırdıkları gösterildi. Daha büyük hipokampusları ve mükemmel hafızaları ile yolcuları zamanında doğru varış noktalarına taşırlar.
Araştırmacılar ayrıca, hafızayı başka şekillerde geliştirmek için hafızanın geri çağrılmasından sorumlu mekanizmalar hakkında daha fazla bilgi edinmekle de ilgileniyorlar. Örneğin, büyük miktarda bilginin sunulduğu bir üniversite psikoloji dersini ele alalım. Materyalin tanıdık olduğunu bilmek bir sınav için yardımcı olmaz.
Bunun yerine, bir öğrencinin hatırlamaya yardımcı olması için o fincan kahveyi içmenin ötesinde başka bir şeye ihtiyacı vardır. Belki de, hafızayı güçlendiren bir bileşik almak, bu önemli testte başarılı olmak için tüm tartışmanın daha iyi hatırlanmasına izin verecektir.
JoVE'nin Hatırla-Bil görevine girişini yeni izlediniz. Şimdi, fonksiyonel nörogörüntüleme ile birlikte hafıza hatırlama deneyinin nasıl tasarlanacağı ve yürütüleceği, diferansiyel beyin aktivasyon sonuçlarının nasıl analiz edileceği ve yorumlanacağı ve son olarak paradigmanın gerçek hayat senaryolarına nasıl uygulanacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.
İzlediğiniz için teşekkürler!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is the difference between recollection and familiarity in memory?
Recollection is a memory recalled with vivid, specific details about when and where you learned it, such as remembering a restaurant dinner along with the paintings and staff. Familiarity, by contrast, is knowing something occurred but lacking those contextual details—you recognize the item without remembering the circumstances of encountering it.
Q2: How does the Remember-Know task measure different types of memory?
Participants view images inside an fMRI scanner and respond 'remember' for recollected items with specific details, 'know' for familiar items without details, or 'new' for unseen items. Brain activation patterns during each response type reveal which neural regions support recollection versus familiarity, helping researchers understand dual-process memory theory.
Q3: Why is the hippocampus important in memory research?
The hippocampus, located in the medial temporal lobe, is well-known for its role in memory encoding, consolidation, and retrieval. Research shows it activates more strongly during recollection trials than familiarity trials, supporting the theory that the hippocampus specifically supports recollection while other brain regions generate familiarity.
Q4: What happens during the encoding phase of a Remember-Know experiment?
Participants view 256 colored images of nameable objects for 3 seconds each while seated at a laptop. To ensure attention, they press the 'F' key if an object is living or 'J' if non-living. This initial encoding phase prepares participants to later distinguish between remembered and familiar items during the fMRI scanning session.
Q5: What safety precautions are necessary before fMRI scanning?
Participants must remove all metal objects including phones, watches, jewelry, wallets, keys, belts, and coins due to the scanner's strong magnetic field. A metal detector verifies removal. Participants also receive earplugs for hearing protection and are positioned with their head secured in foam pads to prevent movement artifacts during scanning.
Q6: How does data analysis reveal hippocampal activation patterns?
Researchers pre-process fMRI data by correcting motion artifacts, filtering temporal noise, and applying spatial smoothing. They create statistical maps for each subject, register brains to a standard atlas, and perform group-level analysis. Activation clusters during 'remember' trials are compared to 'know' trials, showing the hippocampus responds positively during recollection but negatively during familiarity.
Q7: What do studies of hippocampal damage reveal about memory processes?
Patients with bilateral hippocampal damage show impaired recollection compared to controls but perform equally well on familiarity trials. Conversely, London taxicab drivers with enlarged hippocampi from memorizing complex routes display enhanced recollection abilities. These findings support the specific role of the hippocampus in recollection, not familiarity, and demonstrate how measuring grey matter differences with voxel based morphometry can reveal structure-function relationships.
Chapters in this video
0:00
Overview
1:21
Experimental Design
3:24
Running the Experiment
6:25
Data Analysis and Representative Results
8:38
Applications
10:42
Summary
Videos from this collection: