Parti 1:Modulazzjoni Diretta mill-Għan Ta' Disinji tal-Memorja Neural: Implikazzjonijiet Għas-Sejbien tal-Memorja Ibbażat fuq FMRI

Kuntatt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Pls ikklikkja hawn għall-Parti 2

Melina R. Uncapher,1* J. Tyler Boyd-Meredith,1* Tiffany E. Chow,3 Jesse Rissman,3 u X Anthony D. Wagner1,2

1Dipartiment tal-Psikoloġija u 2Programm tan-Neuroxjenzi, Stanford University, Stanford, California 94305, u 3Dipartiment tal-Psikoloġija, Università ta’ California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095

Li tiftakar avveniment tal-passat iqanqal mudelli newrali mqassma li jistgħu jiġu distinti minn mudelli li joħorġu meta tiltaqa 'ma' informazzjoni ġdida. Dawn il-mudelli differenti jistgħu jiġu dekodifikati bi preċiżjoni dijanjostika relattivament għolja għal memorji individwali bl-użu ta 'analiżi tal-mudell multi-voxel (MVPA) ta' data fMRI. L-iskoperta tal-memorja bbażata fuq il-moħħ—jekk valida u affidabbli—ikollha utilità ċara lil hinn mid-dominju tan-newroxjenza konjittiva, fl-isfera tal-liġi, il-kummerċjalizzazzjoni, u lil hinn. Madankollu, kundizzjoni ta 'konfini sinifikanti fuq il-validità tad-dekodifikazzjoni tal-memorja tista' tkun l-iskjerament ta '"kontromiżuri": strateġiji użati biex jaħbu s-sinjali tal-memorja. Hawnhekk aħna ttestjajna l-vulnerabbiltà tas-sejbien tal-memorja bbażata fuq fMRI għal kontromiżuri, bl-użu ta 'paradigma li tixbah lill-identifikazzjoni tax-xhieda. Il-parteċipanti ġew skennjati waqt li kienu qed iwettqu żewġ kompiti fuq uċuħ studjati qabel u ġodda: (1)kompitu standard tal-memorja ta 'rikonoxximent; u (2) kompitu li fih ippruvaw jaħbu l-istat veru tal-memorja tagħhom. Analiżi univarjata wrew li l-parteċipanti setgħu jimmodulaw b'mod strateġiku r-risponsi newrali, il-medja bejn il-provi, f'reġjuni implikati fl-irkupru tal-memorja, inklużi l-hippocampus u l-ġir angolari. Barra minn hekk, ir-reġjuni assoċjati ma 'ċaqliq ta' attenzjoni mmirati lejn l-għan u s-sostituzzjoni tal-ħsieb appoġġaw il-ħabi tal-memorja, u dawk assoċjati mal-ġenerazzjoni tal-memorja appoġġaw il-ħabi tan-novità. B'mod kritiku, filwaqt li l-MVPA ippermetta klassifikazzjoni affidabbli tal-istati tal-memorja meta l-parteċipanti rrappurtaw il-memorja bil-verità, il-kapaċità li jiddekowdja l-memorja fuq provi individwali kienet kompromessa, anke treġġa' lura, waqt tentattivi biex tinħeba memorja. Flimkien, dawn is-sejbiet juru li l-għanijiet strateġiċi Tate jistgħu jiġu skjerati biex jaħbu mudelli newrali relatati mal-memorja u t-teknoloġija tad-dekodifikazzjoni tal-memorja tal-fojl, li jqiegħdu kundizzjoni ta 'konfini sinifikanti fuq l-utilità fid-dinja reali tagħhom.

Kliem ewlieni: kontromiżuri; irkupru episodiku; MRI funzjonali; newroliġi; klassifikazzjoni tal-mudell

Cistanche jista 'jtejjeb il-memorja

Introduzzjoni

Evidenza dejjem tikber tindika li huwa possibbli li tiġi dekodifikata l-preżenza jew in-nuqqas ta 'memorja għal stimolu jew avveniment minn mudelli distribwiti ta' attività tal-moħħ tal-bniedem, kif imkejla minn MRI funzjonali (fMRI) u analiżi tal-mudell multivoxel (MVPA; Johnson et al., 2009; McDuff et al., 2009; Chadwick et al., 2010; Quamme et al., 2010; Rissman et al., 2010; Polyn et al., 2012; Poppenk u Norman, 2012; Rissman u Wagner, 2012). Il-letteratura li qed titfaċċa malajr dwar id-dekodifikazzjoni tal-memorja bbażata fuq fMRI mhux biss tinforma t-teoriji newrokognittivi tal-memorja iżda għandha wkoll implikazzjonijiet għal-liġi, il-kummerċjalizzazzjoni, u lil hinn (Meegan, 2008). Pereżempju, metodu affidabbli u validat biex tiskopri l-memorja jista’ javvanza l-abbiltà forensika tas-sistema tal-ġustizzja kriminali biex tiddetermina jekk suspettat għandux għarfien ħati ta’ informazzjoni rilevanti għall-kriminalità (Greely, 2011) jew jekk xhud tal-għajnejn jagħrafx avveniment kritiku. element. Minħabba l-eżattezza dijanjostika għolja osservata f'xi studji ta' dekodifikazzjoni tal-memorja bbażati fuq fMRI (sa 70-90 fil-mija; Rissman et al., 2010), jista' jkun jista' jitħajjar jikkonkludi li dawn l-approċċi għandhom utilità forensika biex jikxef l-istati tal-memorja ta' individwu u forsi wkoll l-istorja esperjenzali tagħhom b'informazzjoni dwar l-avveniment.

Madankollu, tekniki ta 'detezzjoni tal-memorja bbażati fuq fMRI għadhom qed jiġu żviluppati, b'ħafna sfidi sinifikanti għad fadal qabel ma jiġi determinat l-adegwatezza tagħhom għall-użu fuq il-post (Brown u Murphy, 2010; Verschuere et al., 2011). Waħda mill-iktar mistoqsijiet miftuħa sinifikanti hija jekk id-dekodifikazzjoni tal-memorja hijiex vulnerabbli għal "kontromiżuri": strateġiji skjerati biex jaħbu mem jew sinjali u testijiet ta 'skoperta "taħbit" (Farah et al.,2014). Rissman et al. (2010) irrapporta evidenza indiretta li tissuġġerixxi vulnerabbiltà għall-istati ta 'għan strateġiku, minħabba li l-abbiltà li tiskopri li ltaqgħu magħhom qabel minn uċuħ ġodda tnaqqset għal kważi ċans meta l-memorja tal-parteċipanti kienet impliċitament, aktar milli espliċitament, ittestjata. Madankollu, dejta oħra tissuġġerixxi li n-nuqqas ta 'attenzjoni għall-istat mnemoniku wieħed jista' mhux dejjem ifixkel il-klassifikazzjoni tal-memorja. Pereżempju, Kuhletal. (2013) kien kapaċi jiddekodifika d-dettalji tal-memorja anke meta l-parteċipanti ma ngħatawx struzzjonijiet biex jirkupraw dawk id-dettalji. Flimkien, dawn is-sejbiet jiżvelaw il-ħtieġa li jiġu identifikati kundizzjonijiet li taħthom stati strateġiċi ta 'għan ibiddlu l-mudelli tal-memorja newrali: b'mod partikolari, il-parteċipanti jistgħu jaħbu volontarjament l-istati tal-memorja tagħhom permezz tal-użu ta' kontromiżuri li jidhru kooperattivi? L-indirizzar ta 'din il-mistoqsija mhux biss għandu implikazzjonijiet għad-delineazzjoni tal-kundizzjonijiet tal-konfini tal-metodi fMRI biex tiskopri l-memorja iżda wkoll biex tifhem id-dinamika tal-proċessi ta' rkupru mmirati lejn l-għan.

Hawnhekk investigajna sitwazzjoni li tixbaħ l-identifikazzjoni tax-xhieda u ħtieġa kontromiżuri li jidhru li jikkoperaw fuq test tal-identifikazzjoni tax-xhieda. Il-parteċipanti raw serje ta 'uċuħ, u l-memorja tagħhom għal dawn l-uċuħ imbagħad ġiet ittestjata b'wieħed minn żewġ modi waqt li kienu qed jagħmlu fMRI. Fl-ewwel test, il-parteċipanti ħadu deċiżjonijiet ta’ rikonoxximent espliċiti dwar uċuħ li ltaqgħu magħhom qabel u ġodda. Fit-tieni test, il-parteċipanti ppruvaw jaħbu l-memorja tagħhom għall-uċuħ li ltaqgħu magħhom qabel u biex jiftħu memorja għall-uċuħ ġodda. Bl-użu tad-dejta tal-memorja espliċita, ħriġna klassifikaturi biex jiddiskriminaw mudelli ta 'attività assoċjati mal-esperjenzi suġġettivi ta' rikonoxximent u novità. Imbagħad ittestjajna jekk il-klassifikaturi setgħux jiddekowifikaw l-istati tal-memorja tal-parteċipanti meta jkunu involuti f'kontromiżuri.

Materjali u metodi

Parteċipanti. Erbgħa u għoxrin parteċipant irġiel b'saħħithom u lemini ġew reklutati mill-Università ta 'Stanford u l-komunitajiet tal-madwar tagħha. Il-parteċipanti kellhom bejn 18 u 31 sena, b’età medja SD ta’ 23 4.29 sena, kienu kelliema nattivi tal-Ingliż mingħajr storja ta’ kumplikazzjonijiet newroloġiċi, u kienu jew Afrikani Amerikani (AA; n 8) jew Amerikani Ewropej (EA; n 16) skont li tirrapporta lilhom infushom. Il-parteċipanti taw kunsens infurmat bil-miktub, skont il-proċeduri tal-Bord ta 'Reviżjoni Instituzzjonali tal-Università ta' Stanford, u ġew skrinjati għall-kompatibilità tal-fMRI.

Esperiment. L-esperiment kien jinkludi żewġ sessjonijiet ta’ skennjar imwettqa 24 siegħa minn xulxin u ħa madwar 5 sigħat fiż-żewġ sessjonijiet ta’ skanjar. Kull parteċipant ġie kkumpensat $20 għal kull siegħa ta' parteċipazzjoni. Inġabret dejta minn żewġ parteċipanti addizzjonali iżda tħalla barra minn analiżi sussegwenti minħabba prestazzjoni inadegwata jew mhux kompluta: waħda tħalla barra minħabba li d kien ċans (0.08) u l-oħra minħabba li l-parteċipant irtira mill-iskannjar qabel ma temm l-esperiment.

Stimuli. Stimuli tal-wiċċ kienu jikkonsistu f'400 ritratt bil-kulur ta 'uċuħ maskili, li nofshom kienu AA u nofs kienu EA (dejta li teżamina l-effetti tar-razza se tiġi rrappurtata separatament). Stimuli tal-wiċċ kienu standardizzati għal espressjoni tal-wiċċ newtrali u illuminazzjoni fl-isfond u kienu jinkludu ras u għonq biss. L-istimuli ġew ippreżentati fuq sfond griż b'crosshair ta' fissazzjoni ċentrali iswed. Għal kull parteċipant, stimoli tal-wiċċ ġew maqsuma f'żewġ kampjuni bl-użu ta' kampjuni stratifikati bl-addoċċ skont ir-razza biex jassenjaw stimoli li għandhom jiġu ppreżentati matul il-fażi ta' kodifikazzjoni (oġġetti OLD; 100AA, 100EA) jew biex iservu bħala oġġetti tal-fojl waqt l-irkupru (NEWitems; 100AA, 100 EA) ).

Jum 1: kodifikazzjoni. Il-parteċipanti ġew skennjati waqt li kkodifikaw intenzjonalment 200 wiċċ maskili (100 wiċċ AA u 100 wiċċ EA). Kull wiċċ ġie ppreżentat għal 2 s, b'intervall interstimulus ta '8 s (ISI) għal total ta' 10 s għal kull prova. Kull wiċċ intwera darbtejn matul il-fażi tal-kodifikazzjoni: wara li ġie ppreżentat is-sett sħiħ ta '200 stimulu, l-istess uċuħ ġew ippreżentati mill-ġdid f'ordni differenti. Il-parteċipanti ngħataw strateġija ta' kodifikazzjoni elaborata biex jimmemorizzaw l-istimoli, li biha ngħataw struzzjonijiet biex jiġġeneraw stejjer immaġinattivi li jinvolvu l-individwi li jidhru fl-istimoli. Biex tikkonferma li l-parteċipanti kienu qed jattendu għall-istimoli u jieħdu sehem fil-kompitu, huma ngħataw struzzjonijiet biex jagħfas il-buttuna tas-saba 'l-indiċi tal-lemin fuq kaxxa ta' rispons wara li deher kull wiċċ. Ġew ippreżentati stimoli fuq tmien ġirjiet, b'50 wiċċ kull ġirja. L-ewwel erba 'ġirjiet kienu jikkonsistu fl-ewwel preżentazzjoni ta' stimoli ta 'studju, u t-tieni erba' ġirjiet kienu jikkonsistu fit-tieni preżentazzjoni ta 'stimoli ta' studju. Fl-aħħar ta 'kull ġirja (kemm għall-ġurnata 1 kif ukoll għall-ġurnata 2), il-parteċipanti ġew imħeġġa jieħdu pawża twila kemm jixtiequ, u jtemmu l-waqfa huma stess permezz ta' agħfas tal-buttuna. Il-waqfiet varjaw bejn 10 u 55 s bejn il-parteċipanti.

Speċifikament, għall-uċuħ maħsuba li kienu studjati qabel, il-parteċipanti ngħataw struzzjonijiet biex jindikaw rispons "ġdid" u biex jaqilbu malajr għal strateġija konjittiva biex jaħbu l-korrelazzjoni newrali tar-rikonoxximent tagħhom: intalbu jiffokaw fuq l-aspetti tekniċi u/jew fotografiċi. tal-istimolu li għalihom ma attendewx qabel, bħall-espożizzjoni, dawl, truf tal-linji, eċċ Hawnhekk, ġie enfasizzat li l-algoritmu tal-kompjuter kien sensittiv biżżejjed biex jiġbor sinjali tal-memorja u li, wara li ddeterminat li kien studjat wiċċ, għandhom—mill-aħjar li jistgħu—jippruvaw iżommu l-memorja għall-wiċċ milli tiġi f’moħħna billi jattendu għall-aspetti perċettivi tar-ritratti. Bil-maqlub, għal stimoli pperċepiti li mhumiex studjati, il-parteċipanti ngħataw struzzjonijiet biex jindikaw rispons "qadim" u biex jużaw strateġiji konjittivi biex iġibu l-korrelati newrali tal-irkupru, jiġifieri, iġibu f'moħħhom individwu magħruf li jixbah lill-wiċċ, u jgħixu xi memorji assoċjati. mal-individwu. Għal darb'oħra, ġie enfasizzat li l-algoritmu tal-kompjuter kien sensittiv biżżejjed biex jiskopri sinjali ta 'novità, għalhekk għandhom jaqilbu malajr biex jiġġeneraw memorji għall-wiċċ li ddeterminaw li huwa ġdid. Kemm għall-uċuħ qodma kif ukoll għall-ġodda, il-parteċipanti ngħataw struzzjonijiet biex jużaw l-istrateġija konjittiva xierqa għat-tul kollu tal-prova (10 s). L-esperimentaturi kkonfermaw li l-parteċipanti kollha fehmu l-kompitu tal-memorja moħbija qabel ma pproċedew bl-esperiment.

Analiżi fMRI univarjati. Immappjar Parametriku Statistiku (SPM8; Wellcome Department of Cognitive Neurology, Londra, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8), immexxi f'MATLAB 7.7 (R2008b; MathWorks), kien użat kemm għall-ipproċessar minn qabel tad-dejta kif ukoll għall-analiżi uni- varjata.

Proċeduri standard ta' pproċessar minn qabel ġew applikati għad-dejta. Il-volumi funzjonali kollha ġew ikkoreġuti fil-ħin tal-porzjon biex iqisu d-differenzi fil-ħin tal-akkwist bejn il-flieli, bil-porzjon tan-nofs fil-ħin użat bħala referenza. Il-volumi funzjonali kollha ġew ikkoreġuti bil-moviment u allinjati spazjalment mal-ewwel volum, segwiti minn allinjament mill-ġdid mal-volum medju tas-sessjoni. Il-volum anatomiku ppeżat T2-mis-sessjoni ta' jum 2 (irkuprar) ġie korreġistrat għall-volum funzjonali medju, il-volum anatomiku ppeżat T1- imbagħad ġie korreġistrat għal dan il-volum ippeżat T2-koreġistrat , u mbagħad il-volum peżat T1-segmentat f'materja griża, materja bajda, u CSF, bl-immaġini li jirriżultaw normalizzati għal mudelli fl-ispazju tal-Istitut Newroloġiku ta 'Montreal (MNI). Il-volumi funzjonali ġew normalizzati fi spazju standard ibbażat fuq il-parametri ta 'trasformazzjoni miksuba matul is-segmentazzjoni u kampjunati mill-ġdid f'voxels ta' 4 mm 3. L-immaġini kollha ġew imbagħad twittija spazjalment b'wisa 'sħiħa ta' 8 mm f'qalba Gaussian nofs massimu (FWHM).

Għall-iskemi kollha ta' klassifikazzjoni, l-għadd ta' provi ġew ibbilanċjati bejn il-klassijiet (permezz ta' sottokampjunar każwali) fi ħdan il-bins tat-taħriġ u l-ittestjar qabel il-klassifikazzjoni biex tiġi żgurata rata teoretika ta' preċiżjoni tal-klassifikazzjoni tal-ipoteżi nulla ta' 50 fil-mija u żona taħt il-kurva (AUC; ara hawn taħt) ta’ 0.50; analiżi b'tikketti tal-klassi mqassma kkonfermaw li l-prestazzjoni tal-klassifikazzjoni ta' ċans ikkonverġiet madwar dawn il-livelli ("distribuzzjoni null"). Wara l-ibbilanċjar, id-dejta minn kull voxel reġgħet ingħatat punteġġ z, b'tali mod li l-livell ta 'attività medju ta' kull voxel għal provi tal-Klassi A kien l-invers tal-livell ta 'attività medju tiegħu għall-provi tal-Klassi B. Għal kull analiżi, il-proċess ta 'klassifikazzjoni kollu tmexxa 10 darbiet biex jinkisbu stimi stabbli tal-prestazzjoni (analiżi indipendenti kkonfermaw li 10 iterazzjonijiet kienu biżżejjed biex jinkisbu stimi ta' prestazzjoni stabbli).

Rigressjoni loġistika regolarizzata (RLR) ġiet użata għall-proċeduri ta' klassifikazzjoni kollha. Din kienet iddeterminata qabel bħala għażla vantaġġuża f'din il-paradigma ta 'klassifikazzjoni minn Rissman et al. (2010). Dan l-algoritmu implimenta funzjoni ta 'rigressjoni loġistika multiklassi bl-użu ta' trasformazzjoni softmax ta 'kombinazzjonijiet lineari tal-karatteristiċi (Bishop, 2006) b'terminu ta' penali addizzjonali bħala Gaussian qabel il-piżijiet tal-karatteristiċi. Dan it-terminu ta' penali pprovda regolarizzazzjoni L2, infurzata piżijiet żgħar. Matul it-taħriġ tal-klassifikatur, l-algoritmu RLR tgħallem is-sett ta 'piżijiet tal-karatteristiċi li mmassimizzaw il-probabbiltà tal-log tad-dejta; il-piżijiet tal-karatteristiċi ġew inizjalizzati għal żero, u l-ottimizzazzjoni ġiet implimentata bil-funzjoni ta' minimizzazzjoni tal-gradjent konjugat ta' Carl Rasmussen (http://www.gatsby.ucl.ac.uk/ Edward/code/minimize/) bl-użu tal-gradjent tal-probabbiltà ta' log flimkien ma' il-penali L2.

Il-penali L2 ġiet stabbilita biex tkun nofs l-invers tal-addittiv ta 'parametru speċifikat mill-utent, immultiplikata bil-kwadru tan-norma L2 tal-vettur tal-piż għal kull klassi, miżjuda fuq il-klassijiet. Aħna għażilna li nissettjaw dan il-parametru ħieles għal valur fiss ta '10 għall-analiżi kollha rrappurtati f'dan l-istudju.

Evalwazzjoni tal-prestazzjoni tal-klassifikatur.Wara li twaħħlu l-parametri tal-mudell RLR bl-użu tad-dejta tas-sett ta’ taħriġ, kull mudell ta’ attività tal-moħħ (jiġifieri, prova) mis-sett tat-test imbagħad ġie mdaħħal fil-mudell u ta stima tal-probabbiltà li dak l-eżempju jkun mill-Klassi A jew mill-Klassi B (bil-kostruzzjoni, dawn żewġ valuri dejjem jammontaw għal wieħed). Dawn il-valuri tal-probabbiltà ġew magħquda tul it-tinji kollha tal-ittestjar tal-validazzjoni inkroċjata u mbagħad ikklassifikati. Ir-rata pożittiva vera (hit) u r-rata pożittiva falza (FA) tal-klassifikatur ġew ikkalkulati fi 80 limiti fissi ta' qtugħ tul il-kontinwu tal-probabbiltà biex jiġġeneraw kurvi tal-karatteristiċi operattivi tar-riċevitur (ROC). Il-valuri AUC assoċjati ma’ dawn il-kurvi ġew ikkalkulati kif deskritt minn Fawcett (2004) u jistgħu jiġu interpretati formalment bħala l-probabbiltà li membru magħżul b’mod każwali ta’ klassi waħda jkollu probabbiltà stmata iżgħar li jappartjeni għall-klassi l-oħra milli għandu membru magħżul bl-addoċċ tal-klassi l-oħra. Fi kliem ieħor, l-AUC tindika l-eżattezza medja li biha par magħżul każwali ta' provi tal-Klassi A u tal-Klassi B jistgħu jiġu assenjati għall-klassi korretta tagħhom (0.5 hija prestazzjoni każwali; 1.0 hija prestazzjoni perfetta). Jekk l-għan ta 'wieħed huwa speċifiċità għolja fl-eżempji ta' tikkettjar ta 'Klassi A u ma jkunx lest li jittollera ħafna pożittivi foloz, wieħed jista' jinterroga l-aktar suppożizzjonijiet kunfidenti tal-klassifikatur. Hawnhekk aħna b'mod arbitrarju stabbilixxew dan il-limitu biex ikun l-aqwa 10 fil-mija tal-guesses tal-klassifikazzjoni. Innota li aħna nirrapportaw l-eżattezza aktar milli l-valuri AUC meta nirrappurtaw l-aktar provi kunfidenti tal-klassifikaturi.

Mapep ta' importanza. Għal kull skema ta’ klassifikazzjoni, inbnew mapep ta’ importanza skont il-proċedura deskritta fi studji preċedenti tal-MVPA (Johnson et al., 20{{10}}9; McDuff et al., 2{{16 }}09). Il-valur ta 'importanza ta' voxel jipprovdi indiċi ta 'kemm iż-żidiet jew it-tnaqqis tas-sinjal tiegħu jinfluwenzaw il-previżjonijiet tal-klassifikatur. Wara t-taħriġ, il-proċedura ta' klassifikazzjoni tar-rigressjoni loġistika tagħti sett ta' valuri ta' piż li jirriflettu l-valur ta' tbassir ta' kull voxel (b'valuri pożittivi li jindikaw li ż-żidiet fl-attività huma ġeneralment assoċjati ma' riżultat tal-Klassi A u valuri negattivi li jindikaw li ż-żidiet fl-attività huma ġeneralment assoċjati ma'Risultat tal-Klassi). Dawn il-piżijiet kienu mbagħad immultiplikati bil-livell ta 'attività medju ta' kull voxel għall-provi tal-Klassi A (li, minħabba l-proċess tagħna ta 'ibbilanċjar tal-prova u z-scoring, huwa l-invers addittiv tal-livell ta' attività medju tiegħu għall-provi tal-Klassi B). Voxels b'valuri pożittivi kemm għall-attività kif ukoll għall-piż ġew assenjati valuri ta 'importanza pożittiva, voxels b'attività u piż negattivi ġew assenjati valuri ta' importanza negattiva, u voxels li għalihom l-attività u l-piż kellhom sinjali opposti ġew assenjati valuri ta 'importanza ta' żero (Johnson et al., 2009; McDuff et al., 2009). Mapep fil-qosor fil-livell tal-grupp inħolqu bil-medja tal-mapep tal-importanza tal-parteċipanti individwali u jintwerew fil-figuri f'limiti arbitrarji: mapep 3D mogħtija thresholded bejn 0.02 u 0.5 u mapep 2D mogħtija bejn 0.05 u 0.5 (ara Fig. 4) jew bejn 0.15 u 0.5 (ara Fig. 7). Bħala nota finali, għalkemm il-mapep ta’ importanza huma għodda utli biex tevalwa liema voxels intużaw mill-klassifikatur, dawn il-mapep m’għandhomx jiġu interpretati bħala li jipprovdu valutazzjoni eżawrjenti ta’ liema voxels huma individwalment informattivi dwar id-distinzjoni ta’ interess.

Analiżi Searchlight. Mapep ta 'importanza jiżvelaw liema voxels jipprovdu informazzjoni dijanjostika lill-klassifikaturi tal-moħħ kollu. Madankollu, ma jiżvelawx jekk id-dejta minn reġjuni anatomiċi individwali tistax tintuża waħedhom biex jiddiskriminaw hits minn CRs. Aħna wettaqna analiżi ta' searchlight biex nipprovdu preċiżjoni lokali tad-dekodifikazzjoni (Kriegeskorte et al., 2006) madwar il-moħħ. Ta’ interess partikolari kien jekk ir-reġjuni li fihom sinjal medju dipendenti fuq il-livell ta’ ossiġnu fid-demm (BOLD; univariate) kienx modulat b’mod sinifikanti permezz ta’ kontromiżuri (ara Fig. 2A) ippermettietx ukoll preċiżjoni tad-dekodifikazzjoni prova bi prova li tbiegħdet b’mod sinifikanti mill-kumbinazzjoni. Aħna wettaqna l-klassifikazzjoni kritika (espliċita ¡ hits moħbija vs CRs) fuq maskri sferiċi lokali ċċentrata individwalment fuq kull voxel fil-maskra tal-moħħ kollu (esklużi voxels fil-kortiċi tal-mutur u ċ-ċerebellum). Kull maskra sferika kienet tinkludi kwalunkwe voxel li jmiss it-tarf tal-voxel taċ-ċentru; għalhekk, l-isferi li jirriżultaw kien fihom 19-il voxels, ħlief meta l-isfera estiża lil hinn mill-maskra tal-moħħ kollu. Biex tiddetermina jekk l-eżattezza tad-dekodifikazzjoni lokali evolvietx matul il-prova (kif ikun mistenni jekk inizjalment il-parteċipanti attendew għas-sinjali tal-memorja u mbagħad ippruvaw jaħbu dawn is-sinjali), wettaqna dawn il-serċlajts separatament għal kull wieħed mis-sitt TRs.

Aħna evalwajna s-sinifikat f'kull waħda mill-isferi ta' searchlight tagħna bħal fl-analiżi ta' dekodifikazzjoni preċedenti: l-AUCs l-ewwel ġew ikkalkulati għal 10 iterazzjonijiet ta 'klassifikazzjoni, u mbagħad ġiet simulata distribuzzjoni nulla billi kkomputaw 10 iterazzjonijiet ta' klassifikazzjoni addizzjonali bl-użu ta 'rigressuri scrambled. Aħna ġġeneraw mapep t fil-livell ta 'grupp li juru sferi li ddiskriminaw hits b'mod affidabbli minn CRs billi wettaq test t paired tal-valur AUC medju scrambled versus unscrambled ta' kull parteċipant f'kull voxel, fl-10 iterazzjonijiet kollha. Dawn il-mapep ġew thresholded f'p 0.05 (koreġuti) bl-applikazzjoni ta 'limitu ta' daqs ta 'cluster derivat minn simulazzjonijiet ta' Monte Carlo (Xiong et al., 1995) kif implimentati fil-programm AFNI (Automated Functional Neuro-Imaging) 3dClustSim. L-intoppi tal-Monte

Is-simulazzjoni Carlo kienet stmata separatament għal kull parteċipant u kull punt ta 'żmien bl-użu tal-programm AFNI 3dFWHMx mill-AUCs medji miksuba matul l-iterazzjonijiet ta' klassifikazzjoni scrambled. Smoothness kienet medja bejn il-parteċipanti u l-punti ta 'żmien biex jiġi kkalkulat valur wieħed ta' smoothness għal kull dimensjoni. Limitu tal-għoli tal-voxelwise ta' p 0.01 irriżulta f'daqs ta' cluster ta' 22 voxels biex jintlaħaq sinifikat fil-livell ta' cluster ta' p {{10}}.{{15} }5 (FWE) f'punt ta' żmien partikolari. Biex tikkoreġi għal paraguni multipli fil-punti ta’ sitt ħin tagħna, applikajna korrezzjoni ta’ Bonferronini, billi kkalkulajna l-limitu tal-estent meħtieġ biex tinkiseb sinifikat fil-livell ta’ cluster ta’ p 0.0083 (jew 0.05/6; FWE) f’ kull punt tal-ħin jew p 0.05 (FWE) tul l-ispazju u l-ħin. Bl-użu ta 'dan il-metodu, iddeterminajna li firxa ta' cluster ta '29 voxels kienet meħtieġa biex tinkiseb sinifikat fil-livell ta' cluster ta 'p 0.05 (FWE) madwar l-ispazju u l-punti ta' sitt ħin.

Riżultati

Prestazzjoni fl-imġieba

Kompitu tal-memorja espliċita

Meta l-parteċipanti rrappurtaw bil-verità l-esperjenza mnemonika tagħhom li ħarġet minn kull wiċċ tat-test, huma kisbu rata ta' hit SD medja (ir-rata li biha immaġini QEDEM iġġudikaw b'mod preċiż "qodma") ta' {{0}}.73 0. 12 u rata FA (ir-rata li biha immaġini ĠODDA iġġudikaw b'mod mhux preċiż "qodma") ta' 0.27 0}.10, li tirriżulta f'medja d ta' 1.27 0.56. Il-ħinijiet medji ta' rispons (RTs) kienu aktar mgħaġġla għal tweġibiet korretti (hits, 1.74 0.60 s; CRs, 2.10 0.75 s) milli għal tweġibiet mhux korretti (FAs, 2.{{16) }}.01 s;miss: 2.33 0.81 s;t(23) 5.15, p 3.22 10 5). It-tweġibiet tal-hit kienu aktar mgħaġġla minn tweġibiet CR (t(23) 5.44, p 1.56 10 5).

Tqabbil ta 'kompiti ta' memorja espliċiti u moħbija

Il-medja d kienet akbar b'mod sinifikanti fil-memorja espliċita milli fil-kompitu tal-memorja moħbija (t(23) 2.99,p 6.6 10 3). Ma kien hemm l-ebda differenzi fil-kompitu fl-RT medju għal kwalunkwe riżultat tal-memorja (il-valuri p kollha 0.05). Madankollu, kien hemm interazzjoni sinifikanti bejn il-kompitu u l-memorja, lid-differenza medja fl-RT għal hits u CRs kienet akbar fil-memorja espliċita milli fil-kompitu tal-memorja moħbija (t(23) 6.25, p 2.22 10 6). Dan l-effett differenzjali tal-memorja fuq RT bħala funzjoni tal-kompitu jista 'jsegwi mid-differenza f'd bejn il-kundizzjonijiet tal-memorja espliċiti u moħbija u x'aktarx huwa konsegwenza tan-natura ta' xogħol doppju tal-kundizzjoni tal-memorja moħbija: il-parteċipanti kienu meħtieġa li l-ewwel jiddeterminaw kemm jekk l-uċuħ kienu qodma jew ġodda u mbagħad jaqilbu malajr għal strateġija ta 'ħabi ta' memorja/novità filwaqt li wkoll ireġġgħu lura r-risponsi bil-mutur tagħhom.

Analiżi fMRI univarjati

L-ewwel investigajna l-kwistjoni dwar jekk il-parteċipanti setgħux jidħlu f'kontromiżuri strateġiċi biex jimmodulaw sinjali BOLD relatati mal-memorja matul il-provi (jiġifieri tweġibiet fMRI univarjati). Biex nagħmlu dan, aħna identifikajna "effetti ta 'suċċess tal-memorja" (hits CRs) għal kull kompitu separatament u mbagħad iddeterminajna fejn l-effetti ta' suċċess tal-memorja kienu komuni madwar il-kompiti, kif ukoll fejn ġew modulati skond il-kompitu. Imbagħad investigajna jekk il-kapaċità li timmodula l-effetti tas-suċċess tal-memorja kinitx influwenzata mis-saħħa tal-memorja.

Effetti komuni tas-suċċess tal-memorja

Minħabba li l-parteċipanti kienu meħtieġa jiddeterminaw jekk wiċċ kienx qadim jew ġdid fiż-żewġ kompiti, imbagħad fittex li niddeterminaw jekk kienx hemm xi reġjuni li ddifferenzjaw hits minn CRs fiż-żewġ kompiti. Biex tagħmel dan, aħna inklussivament maskra l-kuntrasti ta 'suċċess tal-memorja ta' qabel (f'p {{0}}.01kull, biex jirriżulta f'limitu konġunt ta 'p 0.001). Ir-riżultat ta 'din il-proċedura ta' masking żvela effetti fl-IPS tax-xellug u VTC tax-xellug (Fig. 1C).

inqas probabbli li turi effetti ta' suċċess tal-memorja maqluba fix-xellugAnG (r {{0}}.36, p 0.04). Fi kliem ieħor, l-effetti tas-suċċess tal-memorja tagħhom baqgħu jippersistu minkejja t-tentattivi biex jaħbu l-memorja tagħhom. Din is-sejba tissuġġerixxi li l-parteċipanti b'memorji aktar b'saħħithom kellhom diffikultà akbar biex jimmodulaw l-attività AnG tagħhom matul il-kompitu moħbi. Interessanti, l-ebda cluster tal-hippocampal ma wera relazzjoni sinifikanti bejn is-saħħa tal-memorja u l-attività (hippocampus tal-lemin,r0.{{10}}5,p 0.82; kampus tal-hippocampus tax-xellug, r0.22, p 0.29), u l-għoljiet tal-korrelazzjonijiet kienu differenti bejn l-AnG u l-ippokampus tal-lemin (Williams t (21) 2.49, p 0.021) u marġinalment differenti għall-ippokampus tax-xellug (Williams t (21) 1.62, p 0.12) . Flimkien, dawn is-sejbiet jissuġġerixxu li l-parteċipanti b'memorji aktar b'saħħithom kienu inqas kapaċi jeżerċitaw kontroll immirat lejn l-għan fuq l-attività relatata mal-memorja fix-xellugAnG, iżda dan deher li ma kienx il-każ fl-hippocampus bilaterali.

Analiżi fMRI multivarjati

Il-mistoqsija ċentrali tagħna hija jekk l-użu ta 'strateġiji ta' kontromiżuri konjittivi (diretti lejn l-għan) jippermettix lill-parteċipanti jaħbu mudelli newrali relatati mal-memorja, u b'hekk jaffettwaw il-kapaċità ta 'tekniki multivarjati li jaqraw l-istati tal-memorja tagħhom għal avvenimenti individwali. Għaldaqstant, imbagħad ivvalutajna l-abbiltà tal-klassifikaturi MVPA li jiddekowdja l-istatus tal-memorja tal-provi individwali ta’ rkupru billi (1) l-ewwel taħriġ u ttestjar ta’ klassifikatur fuq data mill-kompitu tal-memorja ta’ rikonoxximent standard (kompitu tal-memorja espliċita) u (2) imbagħad ivvaluta jekk danx. klassifikatur jista 'wkoll jiddekodifika memorja meta l-parteċipanti kienu qed jippruvaw jaħbu l-istati tal-memorja tagħhom (kompitu tal-memorja moħbija). Il-mudell tal-proċess tagħna ssuġġerixxa tliet xenarji alternattivi biex jiġu ttestjati; nibdew billi nispjegaw il-mudell tal-proċess tagħna u mbagħad niddeskrivu kull ipoteżi mbagħad.