Sut Mae Ymddygiad yn Ffurfio'r Ymennydd A'r Ymennydd yn Ffurfio Ymddygiad: Mewnwelediadau O Ddatblygu'r Cof

Am fwy o wybodaeth:ali.ma@wecistanche.com

Cof ffynhonnellgwella'n sylweddol yn ystod plentyndod. Credir bod cysylltiad agos rhwng y gwelliant hwn ac aeddfedu hipocampal. Gan fod astudiaethau blaenorol wedi defnyddio dyluniadau trawstoriadol yn bennaf i asesu'r berthynas rhwngcof ffynhonnella swyddogaeth hippocampal, mae'n parhau i fod yn anhysbys a yw newidiadau yn yr ymennydd yn rhagflaenu gwelliannau mewncofneu i'r gwrthwyneb. Er mwyn mynd i'r afael â'r bwlch hwn, defnyddiodd yr astudiaeth bresennol ddyluniad hydredol carlam (n=200, 100 o wrywod) i ddilyn 4- a 6-plant dynol oed am 3 blynedd. Fe wnaethom olrhain newidiadau datblygiadol yncof ffynhonnella chysylltedd swyddogaethol hippocampal cynhenid ​​ac asesu gwahaniaethau rhwng y carfannau 4- a 6-mlwydd-oed yn y cysylltiadau rhagfynegol rhwngcof ffynhonnellnewidiadau a chysylltedd swyddogaethol hippocampal cynhenid ​​yn absenoldeb tasg heriol. Yn gyson ag astudiaethau blaenorol, roedd cynnydd yn gysylltiedig ag oedran mewncof ffynhonnella chysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​rhwng yr hippocampus a'r rhanbarthau cortigol y gwyddys eu bod yn cymryd rhan yn ystod amgodio cof. Dangosodd canfyddiadau newydd fod newidiadau mewn gallu cof yn gynnar mewn bywyd yn rhagweld cysylltedd diweddarach rhwng yr hippocampus a rhanbarthau cortigol a bod cysylltedd swyddogaethol hippocampal cynhenid ​​​​yn rhagweld newidiadau diweddarach yn y cof ffynhonnell. Mae’r canfyddiadau hyn yn awgrymu bod profiad ymddygiadol a datblygiad yr ymennydd yn brosesau rhyngweithiol, deugyfeiriadol, fel bod profiad yn llywio newidiadau yn yr ymennydd yn y dyfodol a bod yr ymennydd yn llywio newidiadau mewn ymddygiad yn y dyfodol. Mae'r canlyniadau hefyd yn awgrymu bod amseriad a lleoliad yn bwysig, gan fod yr effeithiau a welwyd yn dibynnu ar oedran y plentyn a ROIs penodol yr ymennydd. Gyda'i gilydd, mae'r canfyddiadau hyn yn ychwanegu mewnwelediad beirniadol i'r cysylltiadau rhyngweithiol rhwng prosesau gwybyddol a'u seiliau niwrolegol sylfaenol yn ystod datblygiad.

Geiriau allweddol: dylunio hydredol carlam; datblygiad yr ymennydd;cof episodig; cysylltedd swyddogaethol hippocampal;datblygu cof;cof ffynhonnell

1 Adran y Cwricwlwm a Gwyddorau Dysgu, Prifysgol Zhejiang, Campws Zijingang, Hangzhou, 310058, 2Yr Adran Seicoleg,

Prifysgol Maryland, Parc y Coleg, Maryland 20742, ac Ysbyty 3Children, Ysgol Feddygaeth Prifysgol Zhejiang, Clinigol Cenedlaethol

Canolfan Ymchwil Iechyd Plant, Hangzhou, 310052

Datganiad o Arwyddocâd

Mae astudiaethau trawsdoriadol wedi dangos bod y gallu i gofio manylion cyd-destunol profiadau blaenorol (hy, cof ffynhonnell) yn gysylltiedig â datblygiad hippocampal yn ystod plentyndod. Nid yw'n hysbys a yw newidiadau swyddogaethol hippocampal yn rhagarwyddo gwelliannau yn y cof neu i'r gwrthwyneb. Trwy ddefnyddio dyluniad hydredol carlam, canfuom fod newidiadau cof ffynhonnell cynnar yn rhagweld cysylltedd swyddogaethol hippocampal cynhenid ​​diweddarach a bod y cysylltedd hwn yn rhagweld newidiadau cof ffynhonnell yn ddiweddarach. Mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu bod profiad ymddygiadol a datblygiad yr ymennydd yn brosesau rhyngweithiol, deugyfeiriadol, fel bod profiad yn llywio newidiadau yn yr ymennydd yn y dyfodol a bod yr ymennydd yn llywio newidiadau ymddygiadol yn y dyfodol. At hynny, roedd y rhyngweithiadau hyn yn amrywio fel swyddogaeth o oedran plant a rhanbarth ymennydd, gan amlygu pwysigrwydd persbectif datblygiadol wrth ymchwilio i ryngweithio ymennydd-ymddygiad.

Cliciwch i cistanche tubulosa powdr a Cistanche er cof

Rhagymadrodd

Mae cof ffynhonnell yn gwella'n sylweddol yn ystod plentyndod (ee, Riggins, 2014). Yn benodol, gydag oedran, mae plant yn dod yn well am adrodd a chadw manylion cyd-destunol am brofiadau bywyd (Bauer, 2007). Mae cysylltiad agos rhwng y datblygiad hwn ac aeddfedu hippocampal, fel y dangosir gan wahaniaethau sy'n gysylltiedig ag oedran a chof yn strwythur a swyddogaeth hippocampal ar draws datblygiad (gweler Ghetti a Bunge, 2012 i'w hadolygu; Sastre et al., 2016; Tang et al., 2018; Riggins et al., 2020). Mae astudiaethau blaenorol wedi defnyddio dyluniadau trawstoriadol yn bennaf i asesu’r berthynas rhwng datblygiad yr ymennydd a’r cof, nad ydynt yn caniatáu ar gyfer ymchwilio i newidiadau datblygiadol gwirioneddol ac a allai gael eu dylanwadu gan ffactorau dryslyd, megis effeithiau carfan. Felly, mae'n parhau i fod yn anhysbys a yw newidiadau yn yr ymennydd yn rhagflaenu gwelliannau yn y cof neu i'r gwrthwyneb. Yn ogystal, mae astudiaethau blaenorol wedi canolbwyntio ar naill ai plant ifanc neu blant oedran ysgol, sy'n ei gwneud hi'n anodd cymharu cyfnodau datblygiadol gwahanol. Er mwyn mynd i'r afael â'r bylchau hyn, defnyddiodd yr astudiaeth gyfredol ddyluniad hydredol carlam i ddilyn 4- a 6-blant blwydd oed am 3 blynedd. Caniataodd y dyluniad hwn i ni archwilio newidiadau datblygiadol mewn cysylltedd swyddogaethol hippocampal cynhenid ​​(iHFC) ac i asesu gwahaniaethau rhwng y carfannau 4- a 6-mlwydd-oed yn y cysylltiadau rhagfynegol rhwng cof ffynhonnell a chysylltedd swyddogaethol (gweler Ffig . 1).

Mewn oedolion, credir bod cysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​​​yn adlewyrchu pensaernïaeth swyddogaethol yr ymennydd, sy'n dod i'r amlwg o ganlyniad i gydweithio rhwng rhanbarthau'r ymennydd oherwydd tasg (Fox a Raichle, 2007). Mae patrymau cysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​plant yn debygol o gael eu llunio mewn modd tebyg; fodd bynnag, mae'r rhagdybiaeth mowldio hirdymor wedi cynnig bod y patrymau cysylltedd hyn yn cael eu siapio dros amser o ganlyniad i aeddfedu a phrofiad (Gabard-Durnam et al., 2016). Er enghraifft, trwy ddilyn 4- i 18-ddisgyblion dros 2 flynedd, dangosodd darpar ddadansoddiadau fod cysylltedd swyddogaethol amygdala a achoswyd gan dasg yn rhagweld cysylltedd swyddogaethol gorffwysfa 2 flynedd yn ddiweddarach, ond nid ar yr un pryd (Gabard-Durnam et al., 2016). Mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu cysylltiadau rhwng actifadu'r ymennydd yn seiliedig ar dasgau a chysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​mewn plant ac oedolion; fodd bynnag, gall cysylltiadau o'r fath amrywio ar draws datblygiad.

Mae data empirig hefyd yn cefnogi dylanwadau deugyfeiriadol rhwng yr ymennydd ac ymddygiad. Yn gyntaf, mae astudiaethau blaenorol yn cefnogi'r syniad bod newidiadau ymddygiad yn siapio cysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​​​sy'n seiliedig ar dasgau (ee, Jolles et al., 2016; Clark et al., 2017; Rosenberg-Lee et al., 2018). Er enghraifft, ymhlith 8- i 9-blant oed, roedd 8 wythnos o diwtora mathemateg wedi cryfhau iHFC i swlcws mewnparietal (Jolles et al., 2016). Yn ail, mae astudiaethau empirig wedi dangos y gall cysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​ragweld enillion mewn galluoedd gwybyddol yn ddiweddarach mewn datblygiad (ee, Hoeft et al., 2011; Supekar et al., 2013; Evans et al., 2015). Er enghraifft, mae Supekar et al. (2013) fod iHFC wedi'i fesur cyn tiwtora mathemateg yn rhagweld gwelliannau perfformiad ar ôl tiwtora yn ystod plentyndod canol.

Yn seiliedig ar yr astudiaethau hyn, gwnaethom archwilio a oedd dylanwadau deugyfeiriadol rhwng newidiadau cof ffynhonnell a chysylltedd swyddogaethol cynhenid ​​​​o'r hippocampus i ranbarthau'r ymennydd yr adroddwyd eu bod yn cefnogi amgodio gwybodaeth gyd-destunol (Geng et al., 2019). Defnyddiwyd dyluniad hydredol carlam i asesu'r canlynol: (a) newidiadau sy'n gysylltiedig ag oedran mewn cysylltiadau cydamserol rhwng cof ffynhonnell ac iHFC; (b) perthnasoedd rhagfynegol rhwng newidiadau cof ffynhonnell cynnar ac iHFC diweddarach; a (c) perthnasoedd rhagfynegol rhwng iHFC cynnar a newidiadau diweddarach i'r cof ffynhonnell (Ffig. 1)

Fe wnaethom ragdybio y byddai enillion cof ffynhonnell cynnar yn rhagweld iHFC yn ddiweddarach oherwydd credir y bydd effaith profiad yn cynyddu dros amser (Gabard-Durnam et al., 2016). Roedd disgwyl i brofiadau cronnus gyda gweithgareddau cof bob dydd ysgogi newidiadau datblygiadol yn iHFC yn ystod plentyndod. Yn ogystal, oherwydd mwy o blastigrwydd yn gynnar yn y datblygiad (ee, Tottenham a Sheridan, 2010), roeddem yn disgwyl y byddai newidiadau cof yn rhagfynegi cysylltedd diweddarach yn fwy cadarn yn y garfan iau yn erbyn hŷn.

Gan fod cysylltedd ymennydd wedi'i awgrymu i siapio ymddygiad diweddarach (ee, Evans et al., 2015), fe wnaethom ddamcaniaethu y byddai iHFC yn rhagweld enillion mewn galluoedd cof ffynhonnell. Yn ogystal, oherwydd bod y swyddogaeth hippocampal yn fwy aeddfed yn ystod plentyndod canol yn erbyn plentyndod cynnar (Geng et al., 2019), gwnaethom ddamcaniaethu y byddai cysylltedd ar ôl 6 oed yn rhagfynegi cof yn y dyfodol yn fwy cadarn na chysylltedd ar ôl 4 blynedd.

Defnyddiau a Dulliau

Cyfranogwyr Roedd plant yn gyfranogwyr mewn astudiaeth fawr yn ymchwilio i gof a datblygiad yr ymennydd yn ystod plentyndod cynnar a ddefnyddiodd ddyluniad hydredol carlam (N=200, 100 o wrywod) (Riggins et al., 2018; Geng et al., 2019). Roedd ton gyntaf (W1) yr astudiaeth yn cynnwys 4- i 8-blant oed. Gwahoddwyd y plant 4- a 6-mlwydd-oed yn ôl ar gyfer dwy don o brofion dilynol (W2 a W3; Ffig. 2). Roedd tair ton i gyd, ac roedd pob ton yn cynnwys carfanau hen ac ifanc (carfan ifanc: W1=4 o flynyddoedd, W2=5 o flynyddoedd, W3=6 o flynyddoedd; hen garfan: W{{{} 17}} mlynedd, W2=7 mlynedd, W3=8 mlynedd). Mae Tabl 1 yn dangos nifer y plant a ddarparodd 3, 2, neu 1 ton o ddata ar gyfer dadansoddiadau terfynol ym mhob carfan. Y prif resymau dros golli data niwroddelweddu oedd bod y plant wedi symud gormod, wedi cwympo i gysgu yn ystod y sgan, wedi gwrthod mynd i mewn i'r sganiwr, neu fod y teuluoedd wedi methu â dilyn i fyny.

Fe wnaethom fesur IQ plant yn W1 trwy ddefnyddio'r eirfa a'r is-brofion dylunio bloc o naill ai'r Raddfa Cudd-wybodaeth Wechsler ar gyfer Plant (Ed 4) (Wechsler, 2{003) neu Raddfa Deallusrwydd Cyn-ysgol a Chynradd Wechsler (Wechsler, 2012 ). Roedd gan yr holl blant a gynhwyswyd yn y dadansoddiadau IQ amcangyfrifedig cyfartalog i uwch na'r cyfartaledd. Ni ddaethpwyd o hyd i unrhyw wahaniaeth rhwng y cohortau hen ac ifanc mewn sgorau graddedig ar yr eirfa (young: mean=11.07, SD=2.96; old: mean=11.66, SD{ {11}}.55; p=0.33) neu is-brofion dylunio bloc (ifanc: cymedr=12.96, SD=2.73; old: mean=13. 03, SD=3.00; p=0.92). Dywedodd rhieni fod yr holl gyfranogwyr yn iach heb unrhyw anhwylderau niwroddatblygiadol, cyflyrau niwrolegol, na chyflyrau seiciatrig. Yn ogystal, adroddodd rhieni fod 88.5 y cant o blant yn llaw dde, 6.8 y cant fel rhai llaw chwith, 3.7 y cant fel rhai ambidextrous, ac 1 y cant fel rhai nad oedd modd eu pennu.

Amgodio dylunio arbrofol. Yn ystod yr ymweliad cyntaf, dysgodd plant ffeithiau newydd (ee, "Gelwir grŵp o rhinos yn ddamwain") o un o ddwy ffynhonnell wahanol, sef oedolyn benywaidd ("Abby") a phyped â llais gwrywaidd ("Henry") trwy fideos digidol (Drummey a Newcombe, 2002; Riggins, 2014). Darparodd pob ffynhonnell 6 ffaith ar gyfer cyfanswm o 12 ffaith. Cafodd cyflwyniad ffeithiau ei rwystro gan ffynhonnell, lle dysgodd plant 6 ffaith o un ffynhonnell i ddechrau ac yna 6 ffaith o'r ffynhonnell arall, a chafodd trefn y blociau ei gosod ar hap ar draws y cyfranogwyr. Roedd tair rhestr o ffeithiau; roedd pob rhestr yn cynnwys ffeithiau unigryw a oedd yn debyg ar draws rhestrau (ee, "Gelwir grŵp o gangarŵs yn dorf" neu "Gelwir grŵp o eifr yn llwyth"). Neilltuwyd y rhestrau hyn ar hap ar draws y cyfranogwyr. Gofynnwyd i'r plant roi sylw i'r ffeithiau gan y byddent yn cael eu profi ar y ffeithiau yr wythnos ganlynol ond ni ddywedwyd wrthynt y byddent yn cael eu profi ar ffynhonnell y ffeithiau. Gofynnwyd i'r plant a oeddent yn gwybod y ffeithiau cyn yr arbrawf. Cafodd ffeithiau hysbys eu heithrio a chawsant eu disodli gan ffeithiau newydd ychwanegol o'r rhestr o'r un ffynhonnell (ond anaml y digwyddodd hyn). Roedd gan bob ffynhonnell 8 ffaith bosibl i gyfrif am y posibilrwydd y byddai plant yn gwybod 1 neu 2 o'r ffeithiau. Os oedd plentyn yn gwybod 3 ffaith neu fwy o un ffynhonnell, gostyngwyd cyfanswm y ffeithiau y profwyd y plentyn arnynt (ond roedd hyn yn brin, n=4).

Adalw. Yn ystod yr ail ymweliad, profwyd y plant ar eu cof am y ffeithiau a'r ffynonellau o'r ymweliad cyntaf. Gofynnwyd i'r plant ateb 22 o gwestiynau dibwys a dweud wrth yr arbrofwr ble roedden nhw wedi dysgu'r atebion i'r cwestiynau dibwys hynny. Dywedwyd wrthynt eu bod wedi dysgu rhai o'r cwestiynau yr wythnos flaenorol gan naill ai "Abby" neu "Henry," rhai y gallent fod wedi'u dysgu y tu allan i'r labordy (ee, gan athro neu riant), a rhai efallai nad ydynt yn gwybod. Dysgodd y plant 6 o'r 22 ffaith a gyflwynwyd o "Abby," 6 o "Henry," roedd 5 yn ffeithiau a adwaenir yn gyffredin gan blant (ee, "Pa liw yw'r awyr?"), ac roedd 5 yn ffeithiau na fyddai plant fel arfer yn eu gwybod. (ee, "Beth yw enw'r rhan lliw o'ch llygad?"). Roedd gan bob rhestr o 22 o ffeithiau ddau orchymyn cyflwyno ar hap, a chafodd y gorchmynion hyn eu gwrthbwyso ar draws y cyfranogwyr. Os nad oedd plant yn gallu cofio ffynhonnell cwestiwn penodol, rhoddwyd pum opsiwn amlddewis: rhieni, athro, merch yn y fideo, pyped yn y fideo, neu newydd wybod / dyfalu

Cyfrifwyd cof ffynhonnell fel cyfran y cwestiynau yr oedd plant yn cofio neu’n adnabod y ffaith a’r ffynhonnell yn gywir ar eu cyfer o gyfanswm nifer y ffeithiau a ddysgwyd (gweler y fformiwla isod). Credir bod y mesur hwn o gof ffynhonnell yn adlewyrchu rhwymo ffeithiau a ffynonellau, sy'n agwedd bwysig ar gof episodig (Miller et al., 2013; Cooper a Ritchey, 2020).

Yn ystod y sgan di-dasg, cafodd symudiad pen y cyfranogwr ei fonitro mewn amser real. Pe bai cyfranogwr yn arddangos symudiad pen gormodol (.2 mm i unrhyw gyfeiriad) yn ystod hanner cyntaf unrhyw rediad, ailddechreuwyd y sgan ac atgoffwyd y cyfranogwr i aros mor llonydd â phosibl.

Rhagbrosesu data delweddu Yn y dadansoddiadau, cafodd pob un o'r 21{13}} o ddelweddau fMRI cyflwr gorffwys a gasglwyd eu cynnwys, gan fod y pedair cyfrol gyntaf wedi'u taflu cyn casglu data oherwydd ansefydlogrwydd y signal MR cychwynnol ac addasiad cyfranogwr. Roedd rhagbrosesu yn cynnwys y camau canlynol. Yn gyntaf, perfformiwyd cywiro amser tafell, cywiro cynnig pen, a llyfnu gan ddefnyddio DPABI 1.3 (Yan et al., 2016). Yna cynhaliwyd dadansoddiad cydrannau annibynnol ar ddata llyfn gan ddefnyddio MELODIC, blwch offer FSL, i gael gwared ar gydrannau cysylltiedig ag arteffactau (Geng et al., 2019). Ar ôl cael gwared ar yr holl gydrannau sy'n gysylltiedig ag arteffactau, cynhaliwyd echdynnu ymennydd, normaleiddio a hidlo. Yn dilyn y weithdrefn a awgrymwyd gan Tillman et al. (2018), cynhaliwyd echdynnu ymennydd ar ddelwedd wedi'i phwysoli T1- ar wahân mewn chwe blwch offer: yr Offer Normaleiddio Uwch, AFNI, FSL, BSE, ROBEX, ac SPM8 i sicrhau data o ansawdd uchel. Roedd y voxels a dynnwyd gan o leiaf bedwar blwch offer wedi'u cynnwys ym mwgwd yr ymennydd. Defnyddiwyd Offer Normaleiddio Uwch i berfformio cydgofrestru a normaleiddio. Cynhaliwyd dadansoddiadau ystadegol yn AFNI (Cox, 1996). Perfformiwyd hidlo pas band dros dro (0.01-0.1 Hz) a llyfnu gofodol gyda chnewyllyn Gaussian FWHM 5 mm yn AFNI ar ddata wedi'i normaleiddio.

Rhanbarthau hadau unigol (dwyochrog