Apprendimento e memoria: la procedura ricorda-conosci

La nostra esperienza della memoria è varia e complessa. A volte possiamo ricordare gli eventi in modo vivido e dettagliato, mentre altre volte possiamo avere solo un vago senso di familiarità.

Il primo tipo, un ricordo ricordato, è quello che viene ricordato con forti dettagli sul momento in cui è stato appreso, come un'esperienza culinaria la sera precedente, dove non solo è stata ricordata la cena a base di aragosta, ma anche i dipinti sul muro e il personale del ristorante che ti ha servito.

D'altra parte, un ricordo familiare è simile a uno ricordato in quanto è noto, ma differisce in quanto viene richiamato senza alcun dettaglio esplicito che circonda l'evento. Cioè, un ricordo familiare manca di specifiche sull'ambiente, come il cameriere che ha servito la cena o quale fosse l'arredamento.

Questo video dimostra come combinare la risonanza magnetica funzionale (fMRI) con un compito chiamato Remember-Know per indagare su come il cervello, in particolare l'ippocampo, risponde ai giudizi fatti verso immagini ripetute o nuove basate su precedenti lavori eseguiti da Gimbel e Brewer.

In questo esperimento, ai partecipanti viene chiesto di completare due fasi: codifica iniziale e test fMRI. Nella prima parte, la codifica, sono esposti a immagini colorate di oggetti nominabili, come una mela, che devono ricordare.

Dopo la presentazione di ogni articolo, viene posta una domanda, promuovendo l'attenzione dei partecipanti durante questo processo.

Successivamente, nella seconda fase – test fMRI – i partecipanti vengono collocati all'interno di uno scanner e, tramite un sistema di proiezione, vengono mostrate immagini: quelle precedentemente osservate insieme a quelle nuove di zecca.

Una croce di fissazione precede ogni immagine per ottimizzare la separazione delle risposte emodinamiche del cervello tra le diverse presentazioni.

Dopo aver visto ogni immagine, ai partecipanti viene chiesto di rispondere in uno dei tre modi seguenti: "ricordare" se l'elemento può essere richiamato insieme a dettagli specifici sulla sua presentazione; "sapere", se è familiare ma non riescono a ricordare dettagli specifici sul vederlo prima; o "nuovo", se l'oggetto non è stato visto affatto.

In questo caso, la variabile dipendente è l'intensità del segnale emodinamico misurata dopo ogni tipo di risposta. L'entità dell'attivazione può quindi essere visualizzata in gruppi di voxel su una scansione anatomica del cervello.

L'ippocampo – una regione del lobo temporale mediale studiata in particolare negli studi sull'apprendimento e sulla memoria – dovrebbe mostrare una maggiore attivazione durante gli studi "ricordare" rispetto agli studi "know" e "nuovi".

Questi risultati supporterebbero una teoria a doppio processo del richiamo della memoria, in cui l'ippocampo supporta il ricordo e una diversa regione neurale, una al di fuori dell'ippocampo, genera familiarità.

Per il controllo sperimentale e le preoccupazioni di sicurezza, reclutare partecipanti che siano destrimani, con visione normale o corretta a normale, nessuna storia di disturbi psicologici o affetti da claustrofobia e senza alcun metallo nel loro corpo.

Chiedete loro di compilare un modulo di screening della risonanza magnetica, con ulteriori domande relative alla loro salute e sicurezza che comprendono la sessione di scansione.

Prima di inviare il partecipante nello scanner, siediti davanti a un laptop ed esponilo a oggetti che devono ricordare per la sessione successiva. Spiega che ora visualimenteranno 256 immagini a colori, ciascuna per 3 s. Per assicurarti che stiano prestando attenzione, chiedi loro di premere il tasto "F" per indicare che un oggetto è vivente o "J" se l'oggetto non è vivente.

Dopo che il partecipante ha visualizzato tutte le immagini, spiega ulteriormente che quelle immagini, insieme ad altri 256 nuovi elementi, verranno mostrate all'interno dello scanner. Presentali anche alla casella dei pulsanti mr-safe che useranno per classificare gli elementi, come "ricorda", "conosci" o "romanzo", quando appaiono sullo schermo.

In preparazione per entrare nella sala di scansione, chiedi al partecipante di rimuovere tutti gli oggetti metallici dal loro corpo, inclusi telefoni cellulari, orologi o gioielli, portafogli, chiavi, cinture e monete, a causa del forte campo magnetico. Utilizzare un metal detector per verificare che non rimangano oggetti metallici.

Quindi, scorta il partecipante vicino allo scanner. Fornire tappi per le orecchie per proteggere le orecchie da rumori forti e auricolari in modo che possano sentirti durante la scansione. Invitali a sdraiarsi sul letto con la testa nella bobina e fissala con cuscinetti di schiuma per evitare movimenti eccessivi e sfocature durante la scansione.

Posiziona uno specchio sopra gli occhi del partecipante per riflettere uno schermo sul retro del foro dello scanner. Assicurarsi che siano dotati di una palla di spremimento in caso di emergenza durante la scansione e della casella di risposta del pulsante. Inoltre, ricorda loro che è molto importante mantenere la testa il più ferma possibile durante l'esperimento.

Dopo aver sollevato il letto dello scanner, allineare il partecipante e inviarlo nel foro. Nella stanza adiacente, raccogli immagini anatomiche ad alta risoluzione prima di iniziare la fase funzionale correlata all'evento. Sincronizzare l'inizio della presentazione dello stimolo con l'inizio della scansione funzionale e consentire al partecipante di completare 512 prove.

Per concludere la sessione, portali fuori dalla stanza di scansione. Informali fornendo una spiegazione dello studio e un compenso per la loro partecipazione.

Per iniziare l'analisi, prima pre-elaborare i dati eseguendo la correzione per ridurre gli artefatti di movimento, il filtraggio temporale per rimuovere le derive del segnale e l'smoothing spaziale per aumentare il rapporto segnale-rumore.

Quindi, creare un modello della risposta emodinamica prevista per ogni condizione di attività. Adatta i dati a questo modello, risultando in una mappa statistica per ogni soggetto, in cui il valore di ciascun voxel rappresenta la misura in cui quel voxel è stato coinvolto nella condizione di attività.

Registra il cervello del partecipante su un atlante standard per combinare i dati tra i soggetti. Per eseguire un'analisi a livello di gruppo, soglie le mappe statistiche, tenendo conto della correzione per confronti multipli. Accettare i voxel significativi solo se si verificano anche all'interno di un cluster di una determinata dimensione per ridurre al minimo i risultati falsi positivi.

Usando questi cluster estratti, sovrapponili su un cervello anatomico medio. Si noti che l'attivazione misurata durante le prove "know" è stata sottratta da quella nelle prove "remember". L'ippocampo, delineato qui in giallo, ha mostrato un'attivazione significativamente maggiore per gli studi "ricorda" rispetto agli studi "know".

Per esaminare l'attivazione dell'ippocampo in modo più dettagliato, tracciare la percentuale di variazione del segnale nel tempo dopo l'inizio dello stimolo.

L'ispezione di questo corso temporale di attività ha rivelato che l'ippocampo ha risposto positivamente quando i partecipanti hanno riferito esplicitamente di ricordare gli stimoli e quando hanno identificato nuovi stimoli, annotati qui con una deflessione positiva.

Al contrario, ha risposto negativamente o molto poco quando i partecipanti hanno riferito sentimenti di familiarità o non ricordavano affatto le immagini.

Questi risultati supportano una teoria a doppio processo del richiamo della memoria, in cui l'ippocampo è coinvolto nel ricordo della memoria ma non nella familiarità.

Ora che hai familiarità con la progettazione di un esperimento fMRI per comprendere l'attivazione cerebrale durante i giudizi di ricordo e familiarità negli adulti tipici, diamo un'occhiata ad ulteriori studi che applicano il paradigma Remember-Know.

Se l'ippocampo svolge un ruolo centrale nel ricordo, la sua assenza potrebbe rivelare dissociazioni nel recupero della memoria. Questo scenario può essere affrontato confrontando i pazienti con danno ippocampale bilaterale rispetto ai controlli, individui senza tali danni.

È interessante notare che i pazienti con danni hanno mostrato un ricordo della memoria alterato rispetto ai controlli, mentre entrambi i gruppi hanno ottenuto risultati ugualmente buoni durante gli studi di familiarità. Presi insieme, questi risultati supportano un ruolo specifico dell'ippocampo nei processi di raccolta.

Al contrario, se gli individui mostrassero un aumento dei volumi dell'ippocampo, prevediamo che mostreremmo anche un maggiore ricordo.

Uno di questi esempi esiste e coinvolge i tassisti di Londra, che hanno dimostrato di aumentare la loro materia grigia ippocampale dopo anni di memorizzazione di percorsi estesi e complessi in giro per la città. Con il loro ippocampo più grande e la memoria superba, trasportano i passeggeri alla loro destinazione corretta in modo tempestivo.

I ricercatori sono anche interessati a ottenere ulteriori informazioni sui meccanismi responsabili del recupero della memoria al fine di migliorarla in altri modi. Prendiamo ad esempio una lezione di psicologia universitaria, in cui vengono presentate grandi quantità di informazioni. Sapere che il materiale è familiare non è utile per un esame.

Invece, uno studente ha bisogno di qualcos'altro, oltre ad avere quella tazza di caffè, per aiutare a ricordare. Forse, prendere un composto che migliora la memoria consentirebbe un migliore richiamo dell'intera discussione per superare quell'importante test.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE al compito Remember-Know. Ora dovresti avere una buona comprensione di come progettare e condurre l'esperimento di richiamo della memoria in combinazione con il neuroimaging funzionale, come analizzare e interpretare i risultati dell'attivazione cerebrale differenziale e, infine, come applicare il paradigma agli scenari della vita reale.

Grazie per l'attenzione!