Experimentando a surpresa: a dinâmica temporal de seu impacto na memória, parte 1

Para processar informações com eficiência, o cérebro alterna entre os estados de codificação e recuperação, priorizando o processamento de baixo para cima ou de cima para baixo de acordo. Foi demonstrado que a violação das expectativas antes ou durante a aprendizagem desencadeia um mecanismo de codificação adaptativo, resultando em melhor memória para eventos inesperados.

Através de extensa pesquisa, foi descoberta uma forte relação entre o estado de recuperação e a memória. Simplificando, o estado de recuperação refere-se ao estado em que precisamos recuperar e recuperar informações específicas. Este estado pode afetar muito a nossa capacidade de memória.

Se formos mais ativos, organizados e focados na recuperação e recordação de informações no estado de recuperação, nossos cérebros poderão armazenar informações de maneira mais eficiente em nossa memória de curto prazo e recuperá-las rapidamente quando necessário. Por outro lado, se o nosso estado de recuperação for fraco, a nossa capacidade de recordar e armazenar informações será afetada negativamente.

Portanto, podemos adotar alguns métodos ativos para melhorar nosso status de recuperação e melhorar nossa memória.

Primeiro, podemos reduzir conscientemente as distrações. Mantenha as coisas triviais o máximo possível e não deixe que elas perturbem nosso pensamento e concentração. Somente quando nossos cérebros se concentram nas informações que precisamos lembrar é que é provável que as convertamos rapidamente em nossa memória de curto prazo?

Em segundo lugar, podemos usar técnicas de memória para nos ajudar a recordar e reter melhor as informações. Por exemplo, a informação pode ser transformada em imagens ou histórias, o que não só estimula melhor a nossa imaginação, mas também nos ajuda a conectar melhor a informação às nossas experiências pessoais, tornando-a mais arraigada nas nossas memórias.

Finalmente, devemos evitar o estresse e a ansiedade tanto quanto possível. O estresse pode prejudicar nosso cérebro, dificultando o armazenamento e a recuperação de informações. Portanto, devemos utilizar algumas formas calmantes e relaxantes para reduzir o estresse, como realizar algumas atividades de lazer, ouvir música ou realizar exercícios leves.

Em resumo, melhorar o nosso estado de recuperação pode melhorar significativamente as nossas capacidades de memória. Contanto que adotemos as estratégias corretas e as implementemos em nossas vidas diárias, seremos capazes de aproveitar melhor o potencial do nosso cérebro e obter melhores resultados de memória. Percebe-se que precisamos melhorar nossa memória. Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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Usando fMRI, exploramos (1) se esse mecanismo de codificação também é acionado durante a recuperação e, em caso afirmativo, (2) quais são as dinâmicas temporais de suas consequências mnemônicas. Participantes masculinos e femininos estudaram imagens de objetos e, então, com novos objetos, aprenderam uma contingência entre uma sugestão e uma categoria semântica. Alvos cumpridores de regras (esperados) e violadores (inesperados) e recursos semelhantes foram usados ​​no teste.

Encontramos interações entre as expectativas de eventos semelhantes anteriores e atuais, de modo que quando um evento esperado se seguiu a um evento semelhante, mas inesperado, seu desempenho foi impulsionado, sustentado pela ativação no hipocampo, no mesencéfalo e no córtex occipital. Em contraste, uma sequência de dois eventos semelhantes inesperados também desencadeou o envolvimento occipital; no entanto, isso não melhorou o desempenho da memória.

Tomadas em conjunto, as nossas descobertas sugerem que quando o objetivo é recuperar, encontrar eventos surpreendentes envolve um mecanismo de codificação, apoiado pelo processamento ascendente, que pode melhorar a memória para futuros eventos relacionados.

Palavras-chave: violação de expectativa; hipocampo; estados de memória; surpresa

Declaração de Significância

Otimizar o equilíbrio entre novas aprendizagens e a recuperação do conhecimento existente é um processo contínuo, que está no cerne da cognição humana. Pesquisas anteriores sobre codificação de memória sugerem que experimentar surpresas leva à priorização do aprendizado de novas memórias, formando um mecanismo de codificação adaptativo. Examinamos se esse mecanismo também está ativado quando o objetivo atual é recuperar informações. Nossos resultados demonstram que uma mudança orientada pela expectativa em direção a um estado de codificação, apoiada por um processamento perceptual aprimorado, é benéfica para a identificação correta de eventos similares esperados subsequentes. Estas descobertas têm implicações importantes para a nossa compreensão da dinâmica temporal da codificação adaptativa da informação na memória.

Introdução

Para processar entradas de forma eficiente, o cérebro alterna entre fluxos de cima para baixo e de baixo para cima, equilibrando o processamento de entradas sensoriais versus a utilização de representações armazenadas. Isto é refletido pela existência de estados distintos de codificação e recuperação (Buzsáki, 2002). O processamento de baixo para cima apoia o estado de codificação do hipocampo, priorizando a transformação de entradas perceptivas em memórias, enquanto o processamento de cima para baixo apoia um estado de recuperação, facilitando o acesso às informações armazenadas.

Os mecanismos específicos que governam as mudanças de recuperação de codificação, que podem ou não funcionar de forma competitiva, não são bem compreendidos, mas serão impulsionados, pelo menos em parte, pelos fatores que induzem cada estado de memória. Embora existam amplas evidências de que um estado de codificação adaptativo é desencadeado pela experiência de discrepâncias entre eventos esperados e encontrados, ainda não está claro se tal mecanismo de aprendizagem implícito também pode ser acionado quando o objetivo dominante é recuperar, em vez de codificar.

Usando dados comportamentais (experimento 1) e fMRI (experimento 2), examinamos se a surpresa produzida pela violação da expectativa na recuperação resulta em uma mudança em direção a um estado de codificação, acompanhado por aumento do processamento perceptivo; e se isso ocorre às custas da recuperação. Também investigamos as consequências estendidas dessa violação de expectativa e as possíveis mudanças iterativas de recuperação de codificação que ela pode gerar, examinando o reconhecimento tentativa por tentativa de eventos semelhantes subsequentes.

Foi demonstrado que a surpresa, produzida pela violação da expectativa, envolve a codificação do hipocampo (Axmacher et al., 2010; Kafkas e Montaldi, 2015; Long et al., 2016; Frank et al., 2020b), que juntamente com o sistema dopaminérgico do mesencéfalo (Lisman e Grace, 2005; Shohamy e Wagner, 2008; Kafkas e Montaldi, 2018a) e processamento perceptual aprimorado (Stoppel et al., 2009; Hawco e Lepage, 2014; Kafkas e Montaldi, 2014, 2015), apoiam a formação de memória adaptativa.

A evidência deste mecanismo adaptativo vem principalmente de paradigmas nos quais a violação das expectativas ocorre antes ou durante a aprendizagem (Li et al., 2003; Garrido et al., 2015; Long et al., 2016; Greve et al., 2017; Kafkas, 2021). Portanto, quaisquer recursos adicionais desviados para a codificação nesses cenários provavelmente aumentarão o desempenho posterior da memória (por exemplo, efeitos de atenção, consulte Aly e Turk-Browne, 2017).

Contudo, para demonstrar a onipresença de um mecanismo de codificação adaptativa, é fundamental fornecer evidências de uma mudança em direção à codificação durante a recuperação. É provável que isto esclareça os efeitos da interacção rápida e implícita na vida real entre estes estados. Nessas circunstâncias, a codificação envolvente ainda serve a um propósito adaptativo, mas pode não ser “benéfica” em tempo real.

Dada a maleabilidade das memórias desencadeadas pela surpresa (Kim et al., 2014), torna-se importante considerar quais podem ser as consequências mnemónicas de uma mudança em direção à codificação. Caso a violação da expectativa acione um estado de codificação, às custas de uma busca na memória, ela poderá modular o processamento do evento inesperado. Isto é consistente com a visão de que o hipocampo muda continuamente entre estados de codificação e recuperação (Buzsáki, 2002; Hasselmo etal., 2002).

Este sistema pode ser comparado a um pêndulo que oscila ritmicamente entre os dois estados da memória, otimizando o processamento da informação. Caso os fatores situacionais interrompam a oscilação contínua entre os estados, favorecendo um em detrimento do outro, o resultado poderá ser uma mudança na eficiência da memória. Pesquisas anteriores mostraram que uma dica estratégica explícita promove um trade-off no hipocampo entre a codificação e a recuperação de informações (Richter et al., 2016).

Examinamos se a violação da expectativa nas recuperações envolve espontaneamente um estado de codificação e, em caso afirmativo, se essa resposta depende da semelhança perceptiva entre as entradas. Também consideramos as consequências mnemónicas sustentadas de tais mudanças iterativas nas decisões de reconhecimento atuais e subsequentes.

A expectativa foi manipulada de forma implícita e independente dos requisitos da tarefa de recuperação, permitindo-nos abordar duas questões importantes. Primeiro, se a violação das expectativas envolve um mecanismo de codificação de baixo para cima, mesmo quando não é relevante para o objetivo. Em segundo lugar, quais são as dinâmicas temporais das consequências mnemónicas do estado de expectativa, para um evento e eventos semelhantes subsequentes? Raciocinamos que a codificação intensificada baseada em expectativas poderia modular os processos atuais de recuperação, mas ajudaria na precisão do reconhecimento de eventos semelhantes subsequentes.

Materiais e métodos

Experiência 1

Participantes

Um total de 30 participantes (quatro homens) com idades entre 18 e 22 anos (média=19, DP=1,04) deram consentimento informado e participaram do experimento. O tamanho da amostra foi selecionado com base em estudos anteriores usando uma abordagem de desenho e análise semelhante (Kafkas e Montaldi, 2018b; Frank et al., 2020b). Os participantes tinham visão normal ou corrigida para normal e nenhum histórico de distúrbios neurológicos ou psiquiátricos. Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade de Manchester. Quatro participantes foram excluídos de qualquer análise adicional devido à incapacidade de aprender a associação sugestão-resultado (três) ou desempenho de reconhecimento abaixo do acaso (um). Dados de 26 participantes são relatados.

Materiais

Um total de 78 imagens de objetos naturais (39) e artificiais (39) foram selecionadas do banco de dados de imagens de objetos semelhantes-iscas (SOLID; Franket al., 2020a). Essas imagens foram utilizadas como objetos alvo, apresentados durante a codificação. Usando o índice de dissimilaridade do SOLID, três folhas de níveis decrescentes de similaridade (F1, mais similar; F2, nível médio; F3, menor similaridade) foram selecionadas para cada imagem alvo.

Adicionalmente, a similaridade foi manipulada parametricamente mantendo constante a distância média entre os níveis [dissimilaridade média 2100 DI; veja exemplos na Figura 1 e Frank et al. (2020a) para maiores explicações sobre os valores de DI].Esses níveis de similaridade foram escolhidos com base em nossos resultados anteriores(Frank et al., 2020b), onde observamos um padrão quadrático de efeitos de expectativa na similaridade de entrada quando a expectativa foi manipulada na codificação, em relação ao desempenho da memória. Portanto, foram utilizados 78 conjuntos de objetos (um alvo e três folhas; um total de 312 estímulos).

Design experimental

O experimento foi controlado pelo PsychoPy versão 1.82 (Peirce,2007) e consistiu em quatro partes (semelhante ao desenho utilizado anteriormente; Kafkas e Montaldi, 2018b). Primeiro, na codificação, os participantes foram apresentados aos objetos alvo duas vezes para garantir exposição suficiente. Durante a primeira apresentação, o objeto foi mostrado na tela por 3 segundos, e os participantes foram solicitados a decidir se o objeto era feito pelo homem ou natural; pressionando a tecla de seta para a esquerda para natural e a tecla de seta para a direita para artificial.

Na segunda apresentação, os participantes foram solicitados a prestar muita atenção às imagens (mostradas por 5 s cada) e foram informados de que posteriormente seriam solicitados a distinguir entre o objeto apresentado ("antigo") e objetos semelhantes ("novos"); eles não precisaram dar nenhuma resposta durante a segunda apresentação da codificação. A ordem de apresentação das imagens foi randomizada entre os participantes. A próxima fase envolveu uma tarefa de atraso de 5-minutos, durante a qual os participantes resolveram problemas aritméticos.

Na terceira fase, uma tarefa de aprendizagem de regras foi utilizada para permitir a manipulação das expectativas posteriormente na recuperação. Os participantes foram convidados a aprender a contingência entre um símbolo (atuando como uma sugestão) e a categoria de um objeto, feito pelo homem ou natural. Foram utilizados quatro símbolos no total, dois para cada categoria, e estes foram contrabalançados entre os participantes. Cada sugestão foi apresentada 14 vezes.

Os testes começaram com um ponto de fixação de 500-ms, seguido pela sugestão, apresentada por 1 s. Durante esse tempo, os participantes foram instruídos a adivinhar a categoria do objeto seguinte usando as mesmas chaves da fase de codificação.

O feedback e um novo objeto (não testado) foram então apresentados juntos por 2 s. Essa tarefa estabeleceu as expectativas dos participantes em relação às sequências de objetos-sugestão e, de maneira crítica, isso foi manipulado na recuperação. Para garantir que as expectativas fossem definidas, apenas os dados dos participantes que atingiram o critério (acima de 50% de precisão na primeira metade e 75% de precisão na segunda metade da tarefa) foram analisados ​​(para precisão e RT na tarefa de aprendizagem de regras, consulte Dados estendidos Fig. 1-1).

A fase final foi uma tarefa de reconhecimento antigo/novo, durante a qual todos os sete eventos (alvos, F1, F2 e F3) foram apresentados. O experimento informou aos participantes que seriam apresentados objetos antigos (alvo) e novos semelhantes (folhas). Cada tentativa de recuperação começou com um ponto de fixação (500 ms), seguido por uma sugestão (1 s) e um objeto (até 5 s).

Os participantes foram instruídos a focar no objeto e pressionar "antigo" se achassem que era igual ao alvo que haviam visto anteriormente. Os participantes foram instruídos a pressionar "novo" se notassem algo diferente no objeto. Após 12 tentativas práticas, a tarefa principal começou. A principal manipulação na recuperação foi a validade da sugestão. Um terço das pistas eram enganosas, fazendo com que o objeto fosse reconhecido inesperadamente. Ensaios válidos (por exemplo, sugestão natural seguida por um objeto natural) foram marcados como esperado.

Como uma tarefa de reconhecimento antiga/nova foi usada, as quatro decisões antigas/novas por conjunto de objetos eram independentes umas das outras, significando criticamente que uma resposta "antiga" poderia ser dada para múltiplos eventos de conjunto (isto é, para alvo e um ou mais folhas). Depois de completar o experimento, os participantes foram informados sobre a manipulação das expectativas na recuperação. Apenas dois participantes do Experimento 1 e cinco participantes do Experimento 2 relataram ter notado a incompatibilidade entre a sugestão e o objeto durante a tarefa.

For more information:1950477648nn@gmail.com