A atenção amostra ritmicamente objetos multifuncionais na memória de trabalho, parte 1

A atenção nos permite aprimorar seletivamente o processamento de locais ou recursos específicos em nosso ambiente externo, ao mesmo tempo que filtramos informações irrelevantes. Atualmente, levanta-se a hipótese de que isso é conseguido através do aumento de sinais sensoriais relevantes que influenciam a competição entre representações neurais.

O ambiente externo é uma parte inevitável das nossas vidas e pode ter um grande impacto nas nossas condições físicas e psicológicas. Por exemplo, diferentes climas, dietas, ritmos de trabalho, etc. afetarão a nossa saúde física, mas para o nosso cérebro, o ambiente externo também é um fator muito importante. Pesquisas nos últimos anos mostraram que existe uma forte relação entre o ambiente externo e a memória.

Em primeiro lugar, um bom ambiente pode proporcionar um excelente ambiente de aprendizagem e de trabalho, o que é muito benéfico para o nosso cérebro. Nossos cérebros são bons em memória e aprendizado. No entanto, se estivermos num ambiente estressante, ansioso ou caótico, o cérebro será gravemente perturbado, afetando a nossa memória e capacidade de pensamento. Por isso, é importante manter um ambiente agradável e organizado.

Em segundo lugar, o exercício e o bom sono também são aspectos do impacto do ambiente externo na memória. A saúde do corpo e a saúde do cérebro estão intimamente relacionadas. A pesquisa mostra que exercícios e um bom sono são as melhores maneiras de melhorar a função cerebral e a memória. O exercício pode fazer com que nosso cérebro secrete mais substâncias químicas, como serotonina e dopamina, o que pode melhorar nosso humor e capacidade de raciocínio, melhorando assim nossa memória e capacidade de raciocínio. E um bom sono pode proporcionar descanso suficiente ao nosso cérebro e proporcionar tempo e espaço suficientes para a memória de longo prazo. Portanto, devemos valorizar o tempo de exercício e sono para que nosso cérebro possa ser totalmente mantido.

Por fim, a socialização e as atividades físicas e mentais também fazem bem ao nosso cérebro. Nossos cérebros exigem aprendizado e pensamento constantes para manter sua funcionalidade e vitalidade. A interação social aumenta a nossa capacidade de comunicar e pensar, estimulando assim a nossa memória e criatividade. Atividades físicas e mentais, como leitura, viagens, fotografia, etc. também são formas raras de exercitar a memória.

Resumindo, existe uma estreita relação entre o ambiente externo e a memória. Devemos usar atitudes e ações positivas para criar um bom ambiente de vida e fornecer aos nossos cérebros mais estímulos para melhorar a nossa memória e capacidades de aprendizagem. Percebe-se que precisamos melhorar nossa memória. Cistanche deserticola pode melhorar a memória, porque Cistanche deserticola também pode regular o equilíbrio dos neurotransmissores, como aumentar os níveis de acetilcolina e fatores de crescimento. Estas substâncias são muito importantes para a memória e a aprendizagem. Além disso, a carne também pode melhorar a fluidez do sangue e promover o transporte de oxigênio, o que pode garantir que o cérebro receba nutrientes e energia suficientes, melhorando assim a vitalidade e a resistência do cérebro..

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Estudos neurofisiológicos e comportamentais recentes revelaram que a atenção é um processo fundamentalmente rítmico, intimamente ligado às oscilações neurais nas redes frontoparietais. Em vez de destacar continuamente um único objeto ou local, a atenção alterna ritmicamente entre múltiplas representações relevantes a uma frequência de 3–8 Hz.

No entanto, a atenção não pode ser direcionada apenas para o mundo externo, mas também para as representações internas da memória visual de trabalho (VWM), por exemplo

ao selecionar um dos vários modelos de pesquisa para encontrar objetos correspondentes no mundo externo. Dois estudos recentes demonstram que objetos de característica única no VWM são atendidos de maneira rítmica semelhante à dos objetos percebidos. Aqui acrescentamos à literatura, mostrando que retro-sugestões não espaciais iniciam uma amostragem teta-rítmica comparável de objetos multi-características no VWM.

Nossas descobertas somam-se ao corpo convergente de evidências de que as representações visuais externas e internas são acessadas por mecanismos de atenção rítmicos semelhantes e apresentam uma solução potencial para o problema de ligação na memória de trabalho.

Embora a nossa experiência visual subjetiva possa parecer um fluxo contínuo de informações que chegam, o acúmulo de evidências sugere que tanto a percepção quanto a atenção sofrem flutuações rítmicas. Os ritmos comportamentais são mais frequentemente encontrados nas frequências de 3 a 6 Hz e 8 a 12 Hz e têm sido associados a oscilações neurais correspondentes nas bandas teta (3 a 8 Hz) e alfa (8 a 12 Hz)1.

Ao observar dois objetos em nosso campo visual, os tempos de reação a alvos imprevisíveis são modulados em função do tempo em uma frequência teta , potencialmente como resultado da competição neural .

Essas modulações periódicas de desempenho são observadas para cada local individualmente, mas muitas vezes oscilam em antifase, congruente com um foco rítmico de atenção que amostra múltiplos objetos de forma alternada e sequencial8,9. Essa amostragem rítmica não parece ser apenas o caso para localizações de objetos, mas também para características não espaciais, como cor ou orientação (ou seja, atenção baseada em características10,11).

Presume-se que a atenção dirigida a objetos ou características do mundo externo facilita o processamento, pelo menos parcialmente, através do reforço de sinais sensoriais . Um mecanismo semelhante pode estar subjacente aos benefícios comportamentais observados ao direcionar a atenção para representações internas (memorizadas) na memória de trabalho visual (VWM). Demonstrou-se que dicas preditivas direcionadas a um ou mais itens na memória de trabalho aumentam o desempenho da recordação, mesmo que as dicas sejam apresentadas vários segundos após a codificação, comumente descrito como efeito de retro dica (para uma revisão, ver Souza e Oberauer19).

Um número crescente de estudos revelou uma forte sobreposição nos correlatos neurofisiológicos da atenção em relação a estímulos externos (atualmente percebidos) e processos internos de memória de trabalho. Esta forte sobreposição é ainda apoiada por descobertas que implicam fortemente os córtices sensoriais iniciais na manutenção das representações da memória de trabalho, muitas vezes referida como a hipótese de recrutamento sensorial .

Por exemplo, foi demonstrado que a seleção atencional de itens na memória de trabalho influencia a atividade em áreas sensoriais que processam esses estímulos28,29 e modula a decodificação das características dos itens mais fortemente nos córtices visuais iniciais30.

Para resumir, tanto os estímulos visuais externos quanto as representações internas do VWM são codificados, pelo menos parcialmente, pela sobreposição de populações neurais sobre as quais a atenção precisa atuar. Isto levanta a intrigante possibilidade de que mecanismos de atenção semelhantes ou mesmo idênticos possam ser utilizados para representações visuais externas e internas. Trabalhos recentes começaram a ampliar a natureza rítmica da atenção interna dirigida aos itens do VWM. Peters et al.31 instruíram os participantes a memorizar quatro pontos que definiam os pontos finais e, portanto, os contornos de dois objetos.

Uma retro-sugestão subsequente direcionou e redefiniu a atenção para um desses objetos. Em pontos de tempo densamente amostrados (200 ms a 1000 ms), mas imprevisíveis, foi apresentado um alvo que estava dentro ou fora dos contornos memorizados do objeto sinalizado ou não sinalizado. Eles observaram que os tempos de reação (TR) medidos em função da distância até o sinal flutuavam ritmicamente a uma frequência de 6 Hz.

Além disso, a série temporal de respostas RT ao objeto sinalizado versus o objeto não sinalizado foi modulada em antifase, indicando que a atenção baseada em objeto amostrava periodicamente as duas localizações do objeto no VWM. Notavelmente, os tempos de reação a alvos apresentados em locais com objetos diferentes nunca foram mais rápidos do que aqueles a alvos em locais com o mesmo objeto. Os autores interpretaram isso como evidência de que a atenção não mudava completamente periodicamente entre os objetos, mas alternava entre a priorização de um objeto e de nenhum objeto.

Um segundo estudo conduzido por Pomper e Ansorge32 mostrou que flutuações semelhantes no desempenho ocorrem entre duas barras orientadas no VWM. É importante ressaltar que eles apresentaram seus estímulos de forma sequencial e fixa, reduzindo possíveis influências da atenção espacial rítmica. A eficiência do processamento da sonda oscilou na frequência de 6 Hz e foi observada uma relação antifásica entre as séries temporais de precisão do primeiro e do segundo estímulo.

O recente surgimento de estudos que encontraram flutuações comportamentais rítmicas na atenção interna, muito semelhantes às encontradas na atenção externa, sugere uma estreita relação entre ambos os mecanismos de atenção e um envolvimento central da atividade cerebral rítmica. Uma potencial sobreposição mecanicista poderia ter implicações abrangentes para a nossa compreensão de como o cérebro seleciona informações internas e externas e como essa seleção é orquestrada pela atividade oscilatória. É importante ressaltar, entretanto, que as funções atencionais baseadas em objetos rítmicos na memória de trabalho só foram mostradas para itens que consistem em características únicas31,32.
Como a atenção baseada em objetos tem sido fortemente implicada no apoio à ligação de múltiplas características tanto durante a percepção quanto na memória de trabalho , nos propusemos a caracterizar ainda mais os correlatos comportamentais da amostragem atencional teta-rítmica na memória de trabalho usando itens que consistem em múltiplos relevantes características em um paradigma retro-sugestão. Nossa hipótese é uma modulação rítmica da eficácia de comparações específicas de sondas de memória em uma frequência de 3 a 6 Hz, seguindo sinais de atenção. Além disso, levantamos a hipótese de que as séries temporais comportamentais correspondentes a ambos os itens de memória serão moduladas em antifase, indicativo de uma amostragem atencional alternada de representações da memória de trabalho.

Significado metodológico.

In a recent publication, Brookshire35 critically assesses the widely used statistical permutation tests based on the random shuffling of the behavior-SOA pairs (time shifting). This statistical procedure however does not take into account the non-periodic autocorrelational structure that might be present in the behavioral data and therefore leads to a large percentage (>5%) de erros do tipo-1. Brookshire35 propõe um teste estatístico alternativo baseado na estimação de modelos de autocorrelação AR(1).

Esses modelos capturam a estrutura autocorrelativa da série temporal original e controlam com sucesso a taxa de erro de tipo-1. Para testar a confiabilidade de nossos resultados, analisamos nossos dados usando duas técnicas distintas que consistem em (1) pré-processamento tradicional e mudança de tempo e (2) etapas de pré-processamento e métodos estatísticos recomendados por Brookshire35. Isto também serviu para fornecer informações sobre se e como as duas técnicas afetaram os resultados. Embora resultem em resultados parcialmente diferentes, ambas as técnicas de análise revelaram flutuações rítmicas comparáveis ​​no comportamento na faixa teta.

Materiais e métodos

Participantes. 26

participantes (com idades entre 19 e 28 anos, 19 mulheres) com visão normal ou corrigida para normal participaram do experimento. Os formulários de consentimento informado foram assinados antes do experimento. Após a conclusão, os participantes foram compensados ​​com créditos académicos ou 12 euros. O experimento foi realizado pelo protocolo aprovado pelo Comitê de Ética da Faculdade de Ciências Sociais e Comportamentais da Universidade de Utrecht e seguiu o Código de Ética da Associação Médica Mundial (Declaração de Helsinque).

Design experimental.

Os estímulos foram apresentados a uma distância de 58 cm com um LCD (27-polegadas, resolução de 2560×1440, taxa de atualização de 120 Hz) usando o Psychophysics Toolbox rodando em MATLAB (MathWorks). Os estímulos consistiam em uma cruz de fixação central (diâmetro =0 0,3 grau), dois estímulos de memória circulares consistindo em grades orientadas aleatoriamente (diâmetro =10 grau; frequência espacial =4 cpdva), ambos com uma cor aleatória selecionada de fases opostas do espaço de cores CIELAB (48 cores amostradas; L=59, a=18, b=− 8), uma sugestão de cor central (0,93 grau), uma sonda (diâmetro=10 grau; frequência espacial=4 cpdva) cuja orientação foi ligeiramente deslocada em relação ao mesmo estímulo de memória colorido, e uma máscara Mondrian consistindo de um padrão colorido (diâmetro=10 grau ; código de36).

Os participantes realizaram uma tarefa de memória operacional 2AFC na qual foram instruídos a comparar a orientação de dois estímulos de memória com a orientação de uma sonda que correspondia à cor de um deles. O comportamento em resposta à sonda foi medido usando uma abordagem de amostragem densa que nos permitiu medir o efeito rítmico das flutuações de atenção no processamento da sonda. Os testes começaram com a apresentação da cruz de fixação em uma tela em branco por 1000 ms (fig. 1). Seguiu-se a apresentação sequencial de dois estímulos de memória por 1000 ms cada (Estímulo A e Estímulo B). Após um atraso em branco de 1000 ms, apresentamos uma sugestão para 250 ms que correspondia à cor do Estímulo A ou do Estímulo B e indicava qual dos dois itens da memória de trabalho seria testado com 75% de validade.

Com base em estudos anteriores, levantamos a hipótese de que a dica redefiniria a amostragem atencional rítmica, ao mesmo tempo que ainda exigiria que os participantes mantivessem uma representação do item não-sugerido2,4,10,31. A sugestão foi seguida por uma tela em branco de atraso variável (entre 200 e 700 ms em passos de 16,7 ms), após a qual apresentamos um estímulo de sonda por 75 ms que correspondia à cor do estímulo A ou do estímulo B e estava orientado ligeiramente no sentido horário ou anti-horário . Após outro breve atraso de 25 ms, apresentamos uma máscara por 75 ms, após os quais os participantes responderam se a orientação da Sonda estava inclinada no sentido horário ou anti-horário em relação ao estímulo WM da mesma cor. Os participantes responderam pressionando o botão Q (sentido anti-horário) ou o botão P (sentido horário).

O experimento consistiu em um bloco de familiarização (~4 min) no qual os participantes realizaram várias tentativas com feedback binário em cada tentativa. Isto foi seguido por um procedimento de escada (QUEST, 80 tentativas, ~10 min) que nos permitiu adaptar a diferença angular na orientação entre o item de memória e a sonda para que o desempenho fosse em média de 75% . Durante este procedimento, os participantes receberam feedback binário no final de cada tentativa. Após a conclusão do procedimento de escada, o experimento principal começou (20 blocos de 30 tentativas cada, ~75 min). O experimento principal foi idêntico ao procedimento em escada, com a única exceção de que o feedback agora era fornecido no final de cada bloco na forma de porcentagem correta, em vez de no final de cada tentativa. Isso foi feito para minimizar os efeitos do treinamento. Durante o experimento principal, utilizamos uma diferença angular fixa entre a amostra e as sondas que foi determinada durante o procedimento de escada.

Análise de dados.

Consideramos apenas ensaios com tempos de reação inferiores a 2 s. Para dois participantes isto levou à exclusão de mais de 20% dos ensaios e foram, portanto, excluídos da análise. Para outro participante, nossos critérios de RT levaram à remoção de todos os ensaios em uma SOA específica, e também foram removidos da análise. 23 participantes foram incluídos na análise final. Os tempos médios de reação e a precisão do grupo foram analisados ​​usando testes t de duas amostras. Para investigar as flutuações rítmicas no comportamento, calculamos a média dos tempos de reação dentro de cada um dos 30 SOAs sucessivos para cada participante. Isso nos permitiu calcular séries temporais comportamentais que refletem mudanças dinâmicas na eficácia das comparações de sondas (RT e precisão) durante o intervalo de manutenção.

A duração da janela de tempo (500 ms) e o espaçamento dos SOAs (frequência de amostragem 60 Hz) foram escolhidos para que frequências entre 2 e 30 Hz pudessem ser analisadas. Apenas ensaios corretos foram considerados, uma vez que provavelmente refletem uma manutenção bem-sucedida da memória de trabalho. Como levantamos a hipótese de que a sugestão redefiniria a amostragem atencional para o item sinalizado, independentemente de sua posição serial, calculamos a série temporal RT para sondas validamente sinalizadas e sondas invalidamente sinalizadas separadamente. A seção a seguir descreverá as etapas subsequentes em nosso pipeline de análise original e no novo pipeline de análise, respectivamente.

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