Enigma O Cof Gweithio: Newid Golygfeydd Rhan 2

Datgelu Rhwydweithiau Niwral Cudd mewn Cof Gweithio

Mae'n llawer mwy heriol ymchwilio i'r ddamcaniaeth bod rhwydweithiau niwral tawel trydanol, sydd wedi'u cyplysu'n ddeinamig, wrth wraidd cof gweithio, oherwydd mae technegau ffisiolegol, megis EEG, fMRI, ac electroffisioleg, yn monitro gweithgaredd niwronaidd. Gan adeiladu ar astudiaethau TMS gan Rose ac eraill (2016), dyfeisiodd Wolff ac eraill (2017) ddull unigryw o brofi am bresenoldeb rhwydwaith niwral sy'n dal yn drydanol sy'n cynnal cof gweithio heb oruchwyliaeth (Ffig. 1A).

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae nifer cynyddol o astudiaethau wedi dangos bod perthynas agos rhwng cyplu deinamig a chof. Mae cyplu deinamig yn cyfeirio at y cydgysylltu a'r cydamseru rhwng gwahanol feysydd yn yr ymennydd dynol, tra mai cof yw gallu'r ymennydd dynol i storio, prosesu ac adalw gwybodaeth.

Mae ymchwil wedi canfod y gall cyplu deinamig hyrwyddo trosglwyddo gwybodaeth ac integreiddio rhwng niwronau yn yr ymennydd dynol, gan wella gwybyddiaeth ddynol a swyddogaethau gweithredol. Ar yr un pryd, mae cyplu deinamig da hefyd yn helpu i hyrwyddo dysgu pobl a galluoedd cof. Er enghraifft, pan fydd person yn dysgu gwybodaeth newydd, bydd y cydgysylltu a'r cydamseru rhwng gwahanol feysydd yn cryfhau'n raddol, a fydd yn hyrwyddo storio a phrosesu gwybodaeth newydd ac yn hwyluso cydgrynhoi a gwella cof.

Y tu hwnt i hyn, mae ymchwil wedi canfod bod gwahanol fathau o gof yn gysylltiedig â gwahanol gyplyddion deinamig. Er enghraifft, mae cof tymor byr yn perthyn yn agos i raddau'r cyplu deinamig rhwng ardaloedd penodol yn yr ymennydd; mae cof hirdymor yn cynnwys ystod ehangach o feysydd yn yr ymennydd a'r cyplu deinamig rhyngddynt. Felly, bydd cynnal cyplu deinamig da yn helpu i hyrwyddo gwella gwahanol fathau o alluoedd cof pobl.

Gyda'i gilydd, mae cysylltiad cadarnhaol rhwng cyplu deinamig a chof. Trwy gryfhau cyplu deinamig, gall pobl wella swyddogaethau gwybyddol a gweithredol a hyrwyddo galluoedd dysgu a chof. Felly, dylem fynd ati i archwilio a chynnal cyplu deinamig da i wella ein cof a galluoedd dysgu a gwella ansawdd ein bywyd. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche deserticola wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche deserticola yn ddeunydd meddyginiaethol Tsieineaidd traddodiadol sydd â llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Mae effeithiolrwydd briwgig yn dod o'r gwahanol gynhwysion gweithredol sydd ynddo, gan gynnwys asid, polysacaridau, flavonoidau, ac ati. Gall y cynhwysion hyn hybu iechyd yr ymennydd mewn gwahanol ffyrdd.

Cliciwch Gwybod Cof Tymor Byr sut i wella

Rhesymodd yr ymchwilwyr, pe bai rhwydwaith niwral hylifol trydanol wedi ffurfio ac yn cael ei gadw am hyd y cof gweithio, yna dylai ymateb y rhwydwaith ar lefel systemau fod yn wahanol i'r ymateb pe na bai'r rhwydwaith tawel hwn wedi'i ffurfio.

Yn hytrach na chymhwyso pwls TMS, darparodd yr ymchwilwyr ysgogiad gweledol anghysylltiedig (cylchoedd siâp targed) i actifadu rhwydweithiau niwral yn ymwneud â thasg cof gweithio gweledol. Pe bai plastigrwydd synaptig wedi ysgogi newidiadau deinameg mewn cysylltedd yn y dasg cof gweithio, yna dylai archwilio'r rhwydweithiau hyn ag ysgogiad gwahanol roi ymateb niwral gwahanol na phe na bai'r rhwydwaith wedi'i newid.

Mae'r awduron yn cyfeirio at hyn fel "pinging" y rhwydweithiau niwral i asesu eu hymateb. Ymhellach, gallai'r ysgogiad gweledol amhenodol, yn ddamcaniaethol, ail-ysgogi gweithgaredd yn y rhwydweithiau niwral sy'n cyplysu synaptig gan amgodio'r cof, yn debyg iTMS. Byddai hyn yn ymddangos fel adfywiad o ymatebion EEG sy'n cael eu dwyn i gof pan fydd y gwrthrych yn cael ei alw'n ôl o'r cof.

Wrth baratoi ar gyfer yr astudiaethau gan ddefnyddio'r ddelwedd siâp targed anghysylltiedig i "ping" y rhwydweithiau niwral, edrychodd y cyfranogwyr ar sgrin yn dangos dau wrthrych yn gyfagos i'w gilydd, a chawsant gyfarwyddiadau i gofio'r ddau eitem. Ar ôl oedi byr, pwyntiodd saeth i'r chwith neu'r dde i roi gwybod i'r sylwedydd pa wrthrych y dylid ei gofio ar gyfer prawf dilynol.

Byddai'r gwrthrych hwn wedyn yn cael ei gadw heb gof gweithredol, tra byddai'r gwrthrych arall yn cael ei anghofio neu ei gadw mewn cof heb oruchwyliaeth (anymwybod). Y gwrthrychau i'w cofio oedd dau gylch llawn streipiau a oedd wedi'u cylchdroi fel bod y streipiau ar bob cyfeiriadedd gwahanol. Ar ôl oedi, dangoswyd cylch streipiog, ac roedd yn ofynnol i'r cyfranogwyr nodi a oedd y gwrthrych "chwilio" hwnnw wedi'i gylchdroi yn glocwedd neu'n wrthglocwedd o'r cylch streipiog yr oeddent yn cadw cof gweithredol.

Roedd y canlyniadau'n dangos bod mwy o weithgarwch yn y band alffa mewn safleoedd recordio electrod priodol ar gyfer gwrthrychau mewn cof gweithio gweledol yn cyfateb i'r gwahaniaeth rhwng y gwrthrych theprobe mewn cylchdro a'r gwrthrych yn y cof. Pe bai cyfeiriadedd y gwrthrych yn y cof gweithio wedi'i anghofio, ni fyddai'r EEGresponse gwahaniaethol hwn wedi ymddangos, a byddai cywirdeb ymatebion y testunau a adroddwyd wedi gostwng i siawns.

Yn ail, byddai'r ymateb EEG sy'n arwydd o raddfa cylchdroi delwedd y stiliwr o'i gymharu â'r ddelwedd yn y cof yn dirywio gydag amser, gan mai dim ond am sawl eiliad y cynhelir cof gweithio. Dangosodd y canlyniadau fod y gweithgaredd EEG hwn wedi cynyddu ar ôl y ciw saeth a'i fod wedi'i gynnal hyd nes y cyflwynwyd y ddelwedd i brofi adalw, ond dychwelodd y gweithgaredd yn araf i'r llinell sylfaen gydag amser ar gyfer y gwrthrych mewn cof heb oruchwyliaeth (Ffig. 1 B). Mae hyn yn cefnogi'r ddamcaniaeth bod yna wahanol fecanweithiau sy'n cynnal atgofion gwaith heb neb yn gofalu amdanynt ac yn cael eu mynychu, gyda gweithgaredd niwral parhaus yn gysylltiedig ag atgofion a fynychir ond nid heb oruchwyliaeth.

Yna defnyddiodd yr ymchwilwyr drydydd ysgogiad gweledol digyswllt i pingio'r system ar gyfer newidiadau mewn gweithrediad rhwydwaith niwral a yrrwyd gan blastigrwydd synaptig sy'n cofnodi cof gweithredol yn ddamcaniaethol. Roedd yr ysgogiad digyswllt yn hybu gweithgaredd niwral ar gyfer y gwrthrych yn y cof a fynychwyd, ond nid yw'r gwrthrych a gedwir mewn cof heb oruchwyliaeth (Ffig. 1C). Daeth yr awduron i’r casgliad, yn wahanol i atgofion gwaith a fynychwyd, bod atgofion gwaith heb oruchwyliaeth yn cael eu storio gan blastigrwydd synaptig gan ffurfio rhwydweithiau niwral sy’n gysylltiedig yn ddeinamig, ond yn drydanol dawel, heb yr angen am gynnydd parhaus mewn gweithgaredd niwral.

Ail-edrych ar y Data

Fe wnaeth astudiaeth ddiweddar ail-edrych ar y data gwreiddiol gan Wolff andothers (2017) a chanfod bod yr ymateb niwral i'r gwrthrych mewn cof heb oruchwyliaeth wedi'i gynnal am y cyfnod cyfan cyn ei alw'n ôl pan ddadansoddwyd y data'n wahanol. Yn hytrach na monitro'r foltedd EEG, dadansoddodd Barbosa ac eraill (2021) bŵer y gweithgaredd alffa bandEEG. Mae'r pŵer cynyddol o EEG gweithgaredd a oedd yn arwydd o'r gwrthrychau yn y cof a fynychir a gweithio heb oruchwyliaeth ei gynnal am hyd cyn galw (Ffig. 1 D).

Rhoddwyd hwb i'r ymatebion o ran pŵer alffa gan yr ysgogiad gweledol digyswllt "pinging"y system, ond mae'r ffaith bod ymateb gweithredol yn amlwg ar gyfer atgofion a fynychwyd a heb oruchwyliaeth yn gwneud rhywfaint o ddadlau yn erbyn effeithiau ennyn ymatebion gweithredol i binio gweledol fel dull o ddatgelu cudd. gwladwriaethau sy'n storio cof. Ar ben hynny, gallai pingio gweledol fywiogi actifedd mewn rhwydweithiau niwral a gynhelir gan danio potensial gweithredu yn ogystal ag ar gyfer rhwydweithiau tawel trydanol tybiedig, felly ni all y dechneg pingio gweledol wahaniaethu'n glir rhwng y ddau fecanwaith hyn o storio gwybodaeth.

Mae Barbosa ac eraill (2021) yn dadlau bod mesuriadau foltedd yn destun mwy o amrywiad oherwydd drifft gwaelodlin ac amrywiad yn rhwystriant electrodau croen y pen, tra bod amlder a phŵer osgiliadau yn fwy cadarn i anawsterau technegol o'r fath. Felly, ni chanfuwyd y cynnydd parhaus mewn gweithgaredd niwral sy'n gysylltiedig â chof heb oruchwyliaeth gan Wolff ac eraill (2017) oherwydd cyfyngiadau signal-i-sŵn. Ar ben hynny, dangosodd eu dadansoddiad fod pŵer dadansoddi ystadegol y data gwreiddiol yn wan ac y byddai maint sampl mwy yn debygol o fod wedi canfod mwy o weithgarwch parhaus yn ystod y cyfnod oedi ar gyfer gwrthrychau heb oruchwyliaeth.

Dangosodd dadansoddiad agosach hefyd amrywiaeth eang o bwnc-i-bwnc mewn ymatebion, a bod cynnydd cyson mewn foltedd EEG yn amlwg mewn llawer o achosion gyda chof heb oruchwyliaeth, ond mewn pynciau eraill nid oedd hyn yn amlwg. Byddai'r amrywiant cynyddol wedi tanseilio ymdrechion i nodi cynnydd parhaus mewn gweithgaredd trydanol sy'n cynnal cof heb oruchwyliaeth.

Casgliadau

Mae ail-ddadansoddiad o’r data gwreiddiol yn gwrthdroi casgliadau’r astudiaeth ddylanwadol gan Wolff ac eraill (2017) a fethodd â dod o hyd i lofnod cof gweithio o ran gweithgarwch EEG parhaus uchel, ond nid yw’n annilysu’r arbrofion, nac yn darparu tystiolaeth bod plastigrwydd synaptig yn gwneud hynny. peidio â ffurfio ensembles deinamig o rwydweithiau niwral sy'n sail i'r cof gweithio. Mae'r ailddadansoddiad yn dangos y gwir "nad yw absenoldeb tystiolaeth yn dystiolaeth o absenoldeb." Mae'r arbrofion gwreiddiol a'r data yn ddilys, ond mae'r casgliadau'n newid pan gânt eu dadansoddi'n wahanol.

Yn bwysig ddigon, mae’r ddau bapur hyn yn dangos grym cydweithio mewn ymchwil wyddonol, wrth i Wolff a’i gydweithwyr ddarparu eu data crai i Barbosa a’i gydweithwyr i’w ail-ddadansoddi ac fe’u cydnabyddir yn ddiolchgar am eu trafodaethau defnyddiol. Mae'r ddau grŵp yn cydnabod ei bod hi'n llawer anoddach cael tystiolaeth arbrofol i gefnogi'r mecanwaith plastigrwydd synaptig ar gyfer cof gweithio gan ei fod, yn ôl ei ddiffiniad, yn dalent trydanol.

Mae hyn yn arbennig o wir os yw mecanweithiau tawel o'r fath yn gweithredu ochr yn ochr â mecanweithiau gweithredol sy'n drysu eu canfod. Felly, mae'r axiom ynghylch "diffyg tystiolaeth . . ." yn ymwneud hyd yn oed yn fwy â diystyru damcaniaeth rhwydwaith niwral tawel yn seiliedig ar y diffyg tystiolaeth presennol.

Yn wir, efallai y bydd y ddau fecanwaith hyn yn gweithredu gyda'i gilydd. Mae astudiaethau gan Trübutschek ac eraill (2017) yn dangos y gall cyfranogwyr ddwyn i gof wybodaeth nad oes ganddynt unrhyw ymwybyddiaeth ymwybodol ohoni er nad oes unrhyw ymateb niwral gweithredol wedi'i ganfod gan EEG sy'n cael ei gynnal yn ystod y cyfnod oedi cyn profi adalw. Maent yn awgrymu, yn dilyn cyfnod amgodio dros dro trwy danio niwronaidd gweithredol, y gellir cynnal ysgogiadau anymwybodol trwy newidiadau tymor byr gweithredol mewn pwysau synaptig heb unrhyw weithgaredd niwral y gellir ei ganfod, gan ganiatáu adalw am sawl eiliad.

Mae sut i ddatgelu bodolaeth proses niwral hylifol drydanol bosibl yn parhau i fod yn enigma, ond bydd dod o hyd i ffyrdd o archwilio newidiadau posibl mewn cysylltedd synaptig a allai fynychu cof gweithio yn parhau i fod yn ymdrech egnïol, a fydd yn ddiamau yn tanio cydweithrediadau newydd a datblygiadau newydd.

Datganiad o Fuddiannau Gwrthdaro

Ni ddatganodd yr awdur unrhyw wrthdaro buddiannau posibl ynghylch ymchwil, awduraeth, a/neu gyhoeddiad yr erthygl hon.

Ariannu

Datgelodd yr awdur(on) ei fod wedi derbyn y cymorth ariannol canlynol ar gyfer ymchwil, awduraeth, a/neu gyhoeddi'r erthygl hon: Cefnogwyd y gwaith hwn gan grant intramwrol NIH rhif.ZIAHD000713.

Cyfeiriadau

1.Barak O, Tsodyks M, Romo R. 2010. Poblogaeth niwronaidd yn codio cof gweithio parametrig. J Neurosci 30:9424-30.

2.Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Mae pingingthe brain ag ysgogiadau gweledol yn datgelu atgofion gweithredol sy'n weithredol yn drydanol, nid yn ddistaw o weithgaredd. PLoS Biol 19(10): e3001436.

3. Menyn N, Pandya D. 1969. Cadw'r oedi-effaith arall o friwiau dethol sulcus principalis. Gwyddoniaeth165:1271–3.

4.Courtney SM, Ungerleider LG, Keil K, Haxby JV. 1997. Gweithgaredd dros dro a pharhaus mewn system niwral ddosbarthedig ar gyfer cof gweithio. Natur 386:608-11.

5. Foster JJ, Sutterer DW, Serences JT, Vogel EK, Awh E. 2016.Mae topograffeg gweithgaredd band alffa yn olrhain cynnwys cof gweithio gofodol. J Niwroffisiol 115(1):168–77.

6.Fuster JM, Alexander GE. 1971. Gweithgaredd niwron yn ymwneud â chof tymor byr. Gwyddoniaeth 173:652-4.

7. Goldman-Rakic ​​PS. 1995. Sail cellog ar gyfer cof gweithio.Neuron 14:447–85.

8. Lewis-Peacock JA, Drysdale AT, Oberauer K, Postle BR. 2012.Tystiolaeth nerfol ar gyfer gwahaniaeth rhwng cof tymor byr a ffocws sylw. J Cogn Neurosci 24:61-79.

9. Linden DEJ. 2007. Rhwydweithiau cof gweithredol yr ymennydd dynol. Niwrowyddonydd 13(3):257–67.

10.Mongillo G, Barak O, Tsodyks M. 2008. Synaptic theory ofworking memory. Gwyddoniaeth 319:1543–6.

For more information:1950477648nn@gmail.com