ソース: ジョナス ・ t. カプラン サラ I. ギンベル所-南カリフォルニア大学
メモリの私達の経験は、多様で複雑です。時々 私たちは馴染みの漠然とした感覚だけかもしれない他の回、鮮やかな詳細にイベントを覚えています。メモリの研究者は精通するいると述懐される記憶の区別をしました。想起させる項目は 1 つだけ覚えてないがそれを運ぶ、それは学んだがまたはエンコード時間の詳細。想起させる項目のようなおなじみの項目も記憶がそのエンコーディングを取り巻く状況についての詳細の無効であります。記憶と知識の多くの研究は、記憶の符号化、統合に関与以来内側側頭葉 (MTL)、特に海馬、焦点を当てているし、検索はよく知られているとよく研究します。1-3
このビデオでは、これら 2 種類のメモリ検索で脳の活性化を比較する覚えている知っているタスク4を管理する方法を示しています。このコンテキストでおなじみがない明示的に想起させる記憶を参照しますが知っているの記憶では、別の用語は、覚えています。覚えて知っているタスクのこのバージョンでは、参加者にカラー画像のシリーズにさらされて、彼らが見るものを覚え。FMRI スキャナー内部の公開検討した両方の画像と小説画像と彼らは、「覚えて、」なる「知っている」もしくは「新しい」判断各画像は、その項目のどのような種類のメモリがあります。次のスキャンでは、脳全体と海馬の活動が記憶と知識に関連する差動動作を決定するため検討します。本研究は、ギンベルおよび醸造業者によって行われた調査に基づいています。5
1. 参加者募集
2. 事前スキャン手順
3 参加者の指示を提供します。
4. スキャナーの参加者を置きます。
5. データの収集
6. スキャン後の手順
7. データ解析
メモリの私達の経験は、多様で複雑です。時々 我々 は漠然とした親しみ感を必要がありますのみ他の回に鮮やかな詳細にイベントを思い出せます。
最初のタイプは、想起的記憶は、時間の詳細については強力な記憶されてそれがわかった 1 つ — 食事体験など前の晩だけでなくだったリコールも絵画の壁に、あなたを務めたレストラン スタッフにいたロブスター ディナー。
その一方で、身近なメモリは、それは知られているが、イベントに関する明示的な詳細を含まないを思い出すとは異なり回想 1 つに似ています。つまり、身近なメモリはディナーや装飾がされたを提供ウェイターのような設定の詳細を欠いています。
このビデオは機能的磁気共鳴画像を結合する方法を示します — fMRI-調査する覚えている知っていると呼ばれるタスクをどのように脳-特に海馬-たよるに向かって繰り返しやギンベルおよび醸造業者によって実行の前の仕事に基づく新規画像に反応します。
この実験では、参加者は 2 つのフェーズを完了するように求め: 最初の符号化および fMRI のテストします。パート 1 は、エンコーディング、リンゴ、彼らする必要があります覚えているなど、命名のオブジェクトの色の写真にさらされます。
次の各アイテムのプレゼンテーション、質問してみる、このプロセス中に参加者の関心を促進します。
2 番目のフェーズで、その後、fMRI テスト-参加者スキャナー内部に配置し、投影システム経由では、画像が表示されます: 以前にブランドの新しいものと一緒に観察したもの。
クロスの固定は、異なるプレゼンテーション間で脳の血行力学的反応の分離を最適化するために各画像を前に。
それぞれの画像を見て、時に参加をいただく際、3 つの方法のいずれかで応答: ‘覚えている’ そのプレゼンテーションに関する特定の詳細と共に項目を呼び出すことができるかどうか’ 知って ‘、おなじみだが、彼らはそれを見てに関する特定の詳細を思い出すことができない場合または ‘new’、オブジェクトはまったく表示されない場合。
この場合、従属変数が各応答型後測定血行動態の信号の強さです。活性化の程度は、解剖学的な脳スキャンのボクセルのクラスターに視覚化できます。
海馬-内側側頭葉の領域は、特に学習・記憶の研究で勉強-も ‘知って’ 中 ‘覚えている’ 試験 ‘新しい’ 試験中に活性の増加を表示する予定です。
これらの調査結果は、海馬が記憶と異なる神経領域をサポート、メモリ リコールのデュアル プロセス説を支持だろう-1 つの海馬外-知識を生成します。
実験的制御と安全性の懸念は、右利き、正常または正常に修正のビジョン、心理的障害または閉所恐怖症から自分の体の任意の金属なしの苦しみの歴史無しで参加者を募集します。
健康と安全スキャン セッションの包含に関連する質問をスクリーニング フォーム、磁気共鳴記入それらがあります。
スキャナーに参加者を送信する前にノート パソコンの前に座るし、彼らは次のセッションを覚えている必要がありますオブジェクトにそれらを公開します。彼らは今、256 色のイメージがあり、3 のためのそれぞれを見ることを説明する s。注意を払っていることを確認、項目が非生物の場合オブジェクトは生きているを示す「F」キーを押すまたは ‘J’ を指示します。
参加者表示後の画像のすべてはさらに追加 256 小説の項目とともに、それらの写真をスキャナーの中表示されるについて説明します。またアイテムの分類に使用する氏セーフティ ボタン ボックスを紹介-‘覚えている’、’知っている’、または ‘小説’ として — 画面上に表示しました。
自分の体から金属のすべてのオブジェクトを削除する参加者を求めるスキャニング ルームを入力する準備のために携帯電話、時計やジュエリー、財布、キー、ベルトおよび強い磁場のためのコインを含みます。金属探知機を使用すると、金属製のアイテムが残っていないことを確認します。
次に、スキャナーに近い参加者をエスコートします。彼らがスキャン中に聞くことができるので、大きな音やイヤホンから耳を保護するために耳栓を提供します。それらコイルで自分の頭をベッドに横になると、過剰な動きとスキャン中にぼかしを避けるために泡パッドの保護があります。
スキャナーの後ろにある画面を反映する場所参加者の目の上にミラーを産んだ。スキャンとボタン応答ボックスの中に、緊急スクイズ ボールに装備はことを確認します。また、自分の頭を保つために非常に重要であるそれらを思い出させる実験全体としても可能性として。
スキャナー ベッドを調達後、参加者に合わせ、穴にそれらを送る。隣の部屋でイベント関連、機能の段階を開始する前に、高解像度の解剖学的画像を収集します。機能のスキャンの開始に刺激プレゼンテーションの開始を同期し、512 の試験を完了する参加者を許可します。
セッションを最後に、スキャンの部屋から持参してください。研究と彼らの参加のための補償の説明を提供することによってそれらを報告します。
分析するには、まず前処理データ モーション アイテム、信号ドリフトを削除するフィルタ リング時空信号対雑音比を増加する平滑化を軽減する補正を実行することによって。
次に、タスク条件ごとに予想される血行力学的応答のモデルを作成します。ボクセル値が、タスク条件に関与していたそのボクセルする程度を表す統計マップ内の各科目の結果、このモデルにデータをフィットします。
科目間でデータを結合する標準的なアトラスを参加者の脳を登録します。グループ レベルの分析を実行するには、しきい値を考慮、統計地図は多重比較補正を考慮します。彼らにも偽陽性結果を最小限に抑えるために特定のサイズのクラスター内で発生する場合のみ重要なボクセルを受け入れます。
これらの抽出されたクラスターを使用すると、平均の解剖学的脳にかぶせます。’知っている’ 試験中に測定した活性化された ‘覚えている’ 試験から減算することに注意してください。海馬は、黄色で、ここで説明は、’覚えている’ ‘知っている’ 試験に比べて試験のはるかに大きな活性化を示した。
詳細の海馬の活性を調べると、刺激の開始後の時間の間で信号の変化の割合をプロットします。
活動のこの経過の検査は、海馬も答えた参加者は明示的に刺激を思い出し報告と新しい刺激を識別するとき明らかに-肯定的なたわみを記載。
対照的に、それが回答否定的または非常に参加者に対する親しみの気持を報告または覚えていないときはほとんどがすべての画像します。
これらの結果は、メモリ記憶がない親しみやすさ、海馬が行われるメモリ リコールのデュアル プロセス説を支持します。
今では典型的な大人の知識と記憶の判断の中に脳の活性化を理解する fMRI 実験の設計に精通している、覚えている知っているパラダイムを適用する追加の研究を見てみましょう。
海馬は、記憶の中心的な役割を果たしている場合、その不在は、記憶想起におけるを明らかにするかもしれない。このシナリオは、コントロールと両側の海馬損傷患者を比較することによって対処できる-個人のような損傷なし。
興味深いことに、両方のグループが実行されるに対し、コントロールと比較して障害メモリ記憶を示した損傷患者は、知識試験中同様します。一緒に取られて、これらの結果は、記憶プロセスで海馬の特定の役割をサポートします。
逆に、個人は、海馬ボリュームの増加を示した場合も強化された記憶に表示予測と思います。
その一例は存在し、市内の広範囲で複雑なルートを記憶の年後の海馬の灰白質を強化するために示されていたロンドン タクシーの運転手を含みます。大きくなったと見事なメモリ、彼らはタイムリーに正しい宛先に乗客を運ぶ。
研究者は、他の方法でそれを高めるためにさらにメモリを取得するための責任のメカニズムに洞察力を得ることに興味を持っています。例えば、大学心理学レクチャー、大量の情報が表示されます。材料が精通しているを知ることは試験のために有用ではありません。
代わりに、学生は、他の何かを必要があります-を超えたことをコーヒー カップを-覚えてを支援します。おそらく、メモリ強化を取って化合物は重要なテストをエースに全体の議論の改良されたリコールになります。
だけ覚えて知っているタスクにゼウスの導入を見た。今脳機能イメージングと組み合わせてメモリ リコール実験を行い設計方法、分析および差動脳活性化結果を解釈する方法および最終的にパラダイムを現実のシナリオに適用する方法をよく理解を持っている必要があります。
見てくれてありがとう!
領域をより知っている応答の応答を覚えてより活性は図 1のとおりです。特に、海馬、中央構造線に位置し、記憶の形成と覚えているため活動した検索のさまざまな段階に関与すると知られている構造を知る試験で比較。
図 1:知っているマイナスの記憶の地図をクラスターします。海馬は、黄色の概説です。クラスターを重ね研究参加者の平均解剖学的脳 (p < 0.01、多重比較補正)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
この構造は参加者報告明示的に刺激を覚えるときが選択的に応答、しない海馬 (図 2) 番組の活動の経過の検査応答彼らは、親しみの感情を持っている場合、または彼らはすべての刺激を覚えていません。
図 2。時間の経過と共に海馬の活動。各行は、各タイプの試験のコース上海馬の活動を示します。「記憶」と「知っている」参加者が誤って報告、刺激を覚えてします試験。「ミス」試験は、刺激前に提示されたが正しくない参加者が記憶を参照してください。「正しい拒否」は、参加者が正しく識別、新しい新しい刺激です。Y-軸はベースラインから % 信号を変更X-軸は刺激の開始後の時間 (s)。
これらの結果では、海馬が記憶想起の過程で関与しているが、それはデュアル プロセス論を支持、親しみ感に寄与していないことを示唆しています。この眺めに従って、海馬に依存しない 1 つ 2 番目の認知プロセスは知識を生成します。ただし、覚えている知っているタスクで記憶の強さは、メモリの種類と混同する可能性があります。つまり、海馬の活動が覚えて試験によりそれらの思い出が強く、ためであり知っている試験と質的に異なっているので可能性です。これらの説明を区別するために、記憶の強さ試験の種類に一致するでしょう。
この実験示しますどのように認知神経科学者いじめる離れて認知タスク脳の領域の特定の貢献ましょう。認知ドメイン内の微妙な変化を分離する、この場合メモリ検索に関連付けられているさまざまな主観的経験明らかにできる問いこれらの機能をサポートする神経系の。メモリ検索の異なる種類の間に、脳がどのように機能を理解などを外傷性脳損傷または退行性疾患に起因するメモリ障害を理解するために重要です。さらに、メモリ検索の認知神経科学の理解もメモリを向上させるための戦略を通知可能性があります。
Our experience of memory is varied and complex. Sometimes we can remember events in vivid detail, while other times we may only have a vague sense of familiarity.
The first type, a recollected memory, is one that is remembered with strong details about the time at which it was learned—such as a dining experience the previous evening, where not only was the lobster dinner recalled, but also were the paintings on the wall and the restaurant staff who served you.
On the other hand, a familiar memory is similar to a recollected one in that it is known, but differs in that it is recalled without any explicit details surrounding the event. That is, a familiar memory lacks specifics about the setting, like the waiter who served dinner or what the décor was.
This video demonstrates how to combine functional magnetic resonance imaging—fMRI—with a task called Remember-Know to investigate how the brain—especially the hippocampus—responds to judgments made towards repeated or novel images based on previous work performed by Gimbel and Brewer.
In this experiment, participants are asked to complete two phases: initial encoding and fMRI testing. In part one, encoding, they are exposed to colored pictures of nameable objects, such as an apple, which they must remember.
Following each item’s presentation, a question is asked, promoting participants’ attention during this process.
Afterwards, in the second phase—fMRI testing—participants are placed inside a scanner and, via a projection system, are shown images: those previously observed along with brand new ones.
A fixation cross precedes each picture to optimize the separation of the brain’s hemodynamic responses across the different presentations.
Upon seeing each image, participants are asked to respond in one of three ways: ‘remember’ if the item can be recalled along with specific details about its presentation; ‘know’, if it’s familiar but they cannot recall specific details about seeing it before; or ‘new’, if the object was not seen at all.
In this case, the dependent variable is the intensity of the hemodynamic signal measured after each response type. The extent of activation can then be visualized into clusters of voxels on an anatomical brain scan.
The hippocampus—a region in the medial temporal lobe notably studied in learning and memory studies—is expected to show greater activation during the ‘remember’ trials than during the ‘know’ and ‘new’ trials.
These findings would support a dual-process theory of memory recall, where the hippocampus supports recollection and a different neural region—one outside of the hippocampus—generates familiarity.
For experimental control and safety concerns, recruit participants who are right-handed, with normal or corrected-to-normal vision, no history of psychological disorders or suffering from claustrophobia, and without any metal in their body.
Have them fill out a magnetic resonance screening form, with additional questions related to their health and safety encompassing the scanning session.
Before sending the participant into the scanner, sit in front of a laptop and expose them to objects that they need to remember for the next session. Explain that they will now view 256 color images, each for 3 s. To ensure that they are paying attention, instruct them to press the ‘F’ key to indicate that an object is living or ‘J’ if the item is non-living.
After the participant views all of the images, further explain that those pictures, along with an additional 256 novel items, will be shown inside the scanner. Also introduce them to the MR-safe button-box that they will use to classify items—as ‘remember’, ‘know’, or ‘novel’—when they appear onscreen.
In preparation to enter the scanning room, ask the participant to remove all metal objects from their body, including cell phones, watches or jewelry, wallets, keys, belts, and coins, due to the strong magnetic field. Use a metal detector to verify that no metal items remain.
Next, escort the participant near the scanner. Provide earplugs to protect their ears from loud noises and earphones so that they can hear you during the scan. Have them lie down on the bed with their head in the coil, and secure it with foam pads to avoid excessive movement and blurring during the scan.
Place a mirror above the participant’s eyes to reflect a screen at the back of the scanner bore. Make sure that they are equipped with a squeeze ball in case of an emergency during the scan and the button response box. Also, remind them that it’s very important to keep their head as still as possible throughout the experiment.
After raising the scanner bed, align the participant and send them into the bore. In the adjacent room, collect high-resolution anatomical images before starting the event-related, functional phase. Synchronize the start of the stimulus presentation with the start of the functional scan, and allow the participant to complete 512 trials.
To conclude the session, bring them out of the scanning room. Debrief them by providing an explanation of the study and compensation for their participation.
To begin the analysis, first pre-process the data by performing correction to reduce motion artifacts, temporal filtering to remove signal drifts, and spatial smoothing to increase the signal-to-noise ratio.
Then, create a model of the expected hemodynamic response for each task condition. Fit the data to this model, resulting in a statistical map for each subject, where the value at each voxel represents the extent to which that voxel was involved in the task condition.
Register the participant’s brain to a standard atlas to combine data across subjects. To perform a group-level analysis, threshold the statistical maps, taking into account correction for multiple comparisons. Only accept significant voxels if they also occur within a cluster of a given size to minimize false-positive results.
Using these extracted clusters, overlay them on an average anatomical brain. Note that the activation measured during the ‘know’ trials was subtracted from that in the ‘remember’ trials. The hippocampus, outlined here in yellow, showed significantly more activation for ‘remember’ trials compared to ‘know’ trials.
To examine hippocampal activation in more detail, plot the percentage of signal change across time after the onset of the stimulus.
Inspection of this time-course of activity revealed that the hippocampus responded positively when participants explicitly reported remembering the stimuli and when identifying new stimuli—noted here with a positive deflection.
In contrast, it responded negatively or very little when participants reported feelings of familiarity or did not remember images at all.
These results support a dual process theory of memory recall, where the hippocampus is involved with memory recollection but not familiarity.
Now that you are familiar with designing an fMRI experiment to understand brain activation during judgments of recollection and familiarity in typical adults, let’s look at additional studies that apply the Remember-Know paradigm.
If the hippocampus plays a central role in recollection, its absence might reveal dissociations in memory retrieval. This scenario can be addressed by comparing patients with bilateral hippocampal damage versus controls—individuals without any such damage.
Interestingly, patients with damage showed impaired memory recollection compared to controls, whereas both groups performed equally well during familiarity trials. Taken together, these results support a specific role of the hippocampus in recollection processes.
On the contrary, if individuals showed increased hippocampal volumes, we’d predict that they’d also display enhanced recollection.
One such example exists and involves London taxicab drivers, who were shown to augment their hippocampal gray matter after years of memorizing extensive and complex routes around the city. With their larger hippocampi and superb memory, they transport passengers to their correct destination in a timely manner.
Researchers are also interested in gaining further insight into the mechanisms responsible for memory retrieval in order to enhance it in other ways. Take for instance, a college psychology lecture, where large amounts of information are presented. Knowing that material is familiar is not helpful for an exam.
Instead, a student needs something else—beyond having that cup of coffee—to aid in remembering. Perhaps, taking a memory-enhancing compound would allow improved recall of the entire discussion to ace that important test.
You’ve just watched JoVE’s introduction to Remember-Know task. Now you should have a good understanding of how to design and conduct the memory recall experiment in conjunction with functional neuroimaging, how to analyze and interpret differential brain activation results, and finally how to apply the paradigm to real-life scenarios.
Thanks for watching!
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