Del 3: Miljødeformasjoner skifter dynamisk menneskelig romlig hukommelse
Mar 22, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com
4|METODER
4.1|Deltakere
49 deltakere ga skriftlig samtykke og ble betalt for å delta i eksperiment 1, 53 for eksperiment 2 og 48 for eksperiment 3. En deltaker fra eksperiment 1 og fire deltakere fra eksperiment 2 ble ekskludert for å ha prestert dårligere enn tilfeldig ved slutten av siste kjente blokk. En ekstra deltaker ble ekskludert fra eksperiment 2 som en uteligger (forskyvningsscore > 3 over gjennomsnittet, i den anslåtte retningen), og etterlot et endelig antall på 48 deltakere i eksperiment 1 (31 kvinner, gjennomsnittsalder 23,5, aldersgruppe 18–44) , 48 i eksperiment 2 (30 kvinner, gjennomsnittsalder 22,4, aldersgruppe 18–33), og 48 i eksperiment 3 (38 kvinner, gjennomsnittsalder 22,9, aldersgruppe 18–44), med 24 deltakere i hver eksperimentell tilstand. Prøvestørrelsen ble valgt før utførelse av alle eksperimenter til å være det dobbelte av antall deltakere i tidligere eksperimenter som studerte lignende effekter (Chen et al., 2015). Alle deltakerne ga informert samtykke i samsvar med Institutional Review Board ved University of Pennsylvania.
Cistanche kan forbedre hukommelsen
4.2|Eksperimentelle protokoller
4.2.1|Eksperiment 1: Virtuelt skrivebordsmiljø med full visuell informasjon tilgjengelig – Vi brukte Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) for å konstruere virtuelle virkelighetsmiljøer som ble gjengitt og vist fra første- personperspektiv ved å bruke den kommersielle spillprogramvaren Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). Miljøet ble vist på en 27-in. LG-skjerm (oppløsning: 1920 × 1080) og deltakerne ble sittende omtrent 50 cm fra skjermen. Deltakerne lærte plassering av målobjekter inne i et virtuelt miljø, ved å bruke læringsprosedyren beskrevet i hovedteksten og illustrert i figur 2. Deltakerne beveget seg gjennom miljøet ved å bruke høyre hånd til å bruke piltastene for å bevege seg fremover eller bakover og svinge til venstre eller Ikke sant. Under erstatningsfasen navigerte deltakerne til deres huskede objektplassering og trykket på "r"-tasten med venstre hånd for å registrere svaret. Virtuell kurs og plassering ble registrert hver 100 ms.
Det kjente miljøet var en firkantet virtuell arena, uten tak. Hver grensevegg var 116 virtuelle enheter (vu) i lengde × 5,6 vu i høyden i forhold til et simulert øyenivå på 4 vu. Én virtuell enhet tilsvarer 0.3048 virkelige meter (1 fot). De fire målobjektene var en radiator, en lampe, en oljefat og en kake. Ved starten av hver blokk samlet deltakerne hvert målobjekt i pseudo-tilfeldig rekkefølge to ganger uten noen innblandet erstatningsforsøk. De utførte deretter 16 erstatningsforsøk (4 for hvert objekt, i pseudo-tilfeldig rekkefølge), som hver ble umiddelbart etterfulgt av en samleprøve for det samme objektet for å gi tilbakemelding. Instruksjonene for hver utprøving (enten "Samle inn" eller "Erstatt," etterfulgt av navnet på målobjektet) ble vist i midten av skjermen under hele forsøket. Under hver "samle"-forsøk var det kun gjenstanden som skulle samles inn i rommet. Under "erstatt"-forsøk var det ingen gjenstander til stede. Samme tekstur ble påført alle vegger. Distale signaler, i form av sol, himmel og en fjellkjede, omringet arenaen (Figur S1). Disse distale signalene ble gjengitt i det uendelige, og ga dermed orienteringsinformasjon, men ingen ledetråder til plassering.
Deltakerne fullførte to blokker, en kjent blokk etterfulgt av en deformasjonsblokk. Bare erstatningsforsøk var forskjellig mellom blokkene. Miljøet som ble brukt til å erstatte forsøk i deformasjonsblokken ble enten strukket 50 prosent sammen med én dimensjon i forhold til det kjente kvadratiske miljøet (bredde 174 vu × lengde 116 vu) eller komprimert 50 prosent (bredde 58 vu × lengde 116 vu). For å skape disse deformerte miljøene ble ikke gulv-, vegg- og takteksturene skalert på nytt, men ble i stedet avkortet (under kompresjoner) eller fortsatte å flislegge det nye rommet (under strekk). Ti deltakere la merke til en forskjell mellom det originale og det deformerte miljøet.
forbedre hukommelsencistanche produkter
4.2.2|Eksperiment 2: Virtuelt skrivebordsmiljø med visuell informasjon
skjult under utskifting av forsøk – Designet og prosedyrene var lik den i eksperiment 1, bortsett fra som beskrevet nedenfor.
Det kjente miljøet var et firkantet virtuelt rom. Hver vegg ble strukturert med et unikt tapet for å gi orienterende signaler. Gulvet ble også gjentatte ganger strukturert for å gi optisk flytinformasjon, men gulvets tekstur ga ingen pekepinner til et sted inne i miljøet. Hver grensevegg var 116 virtuelle enheter (vu) i lengde og 19 vu i høyden i forhold til et simulert øyenivå på 4 vu. Miljøet var fullstendig omsluttet av vegger og tak (Figur S1).
Deltakerne fullførte tre blokker. I den første blokken var miljøet firkantet, og visuelle signaler var alltid synlige. I den andre blokken var miljøet også et kvadrat, og visuelle signaler under utskifting av forsøk (men ikke samleprøver) ble maskert av en tett tåke når deltakeren reiste minst 3,1 vu bort fra startstedet. Tåken er fullstendig mettet ved 12,5 Vu, og blokkerer alle visuelle signaler utenfor denne radiusen. Alle objektene var plassert minst 30 vu fra alle grenser. I den tredje blokken (deformasjonsblokken) ble visuelle signaler også maskert av tett tåke ved bevegelse fra utgangsposisjonen, og det kjente rommet ble erstattet av et rektangulært rom som enten var strukket 50 prosent fra den opprinnelige firkanten langs en akse (bredde 174 Vu) × lengde 116 VU) eller komprimert 50 prosent (bredde 58 vu × lengde 116 vu). For å skape disse deformerte miljøene ble ikke gulv-, vegg- og takstrukturene skalert på nytt, men ble i stedet avkortet (for kompresjoner) eller fortsatt å flislegge det nye rommet (for strekninger). Elleve deltakere la merke til en forskjell mellom det originale og det deformerte miljøet.
4.2.3|Eksperiment 3: Oppslukende virtuelt miljø med full visuell og vestibulær informasjon tilgjengelig – Designet og prosedyrene for eksperiment 3 var lik de i eksperiment 1, bortsett fra som beskrevet her. Vi brukte Unity-spillmotorversjon 5.6 (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) for å konstruere og gjengi oppslukende virtuelle virkelighetsrom via den stereoskopiske HTC Vive-hodemonterte skjermen og posisjonssporingen (oppløsning på 1080 × 1200) per øye; https://www.vive.com/, HTC med teknologi fra Valve Corporation, New Taipei City, Taiwan). Svar under erstatningsfasen ble samlet inn ved at deltakerne trykket på "trigger"-tasten på en trådløs HTC Vive-kontroller med sin dominerende hånd. Deltakerne kunne fritt bevege hodet og gå rundt i miljøet. Deres kurs og plassering ble registrert hver 100 ms. Ingen deltakere klaget over reisesyke under eller etter eksperimentet.
Det kjente miljøet var et firkantet virtuelt rom, som målte 2,4 m i lengde × 2,4 m i bredde × 2,5 m i høyden. Posisjonene til 2 (nord-sør) virtuelle vegger samsvarte med 2 av de fysiske sporingsromveggene, de resterende 2 (øst-vest) umatchede virtuelle veggene ble forskjøvet under deformasjoner. Alle vegger var teksturert i koksgrå. Gulvet og taket ble strukturert i en lysere grått. En lysegrå gulv-til-tak 0,1 m bred × 0,1 m lang søyle var plassert i hvert hjørne for å avskrekke deltakerne fra å kontakte sporingsutstyret (Figur S1).
Deltakerne fullførte to blokker, en kjent blokk etterfulgt av en deformasjonsblokk. Bare erstatningsforsøk var forskjellig mellom blokkene. Miljøet som ble brukt under utskiftingsforsøk av deformasjonsblokken ble enten strukket langs en dimensjon (øst-vest) ved å forskyve en eller begge umatchede vegger og deres nabosøyler (bredde 2,8 m × lengde 2,4 m) eller komprimert langs denne dimensjonen (bredde 2. 0 m × lengde 2,4 m). Mellom blokkene ble skjermen gjengitt helt svart i 5 s med instruksjonene "vent på neste prøveversjon" vist nederst i midten av synsfeltet.
Fordi deltakerne ikke lenger kunne teleporteres mellom forsøkene, ble de bedt om å bevege seg før hver prøve til ansikt og nesten berøre midten av en av de fire veggene som angitt av en svevende svart pil. For å sikre at deltakeren ikke så noen vegger bevege seg under deformasjonsforsøk, var den forskjøvede veggen avhengig av startposisjonen for det forsøket. Hvis forsøket startet fra østveggen, ble vestveggen forskjøvet med {{0}},4 m. Hvis forsøket startet fra vestveggen, ble østveggen forskjøvet med 0,4 m. Hvis forsøket startet fra enten nord- eller sørveggen, ble både øst- og vestveggen forskjøvet med 0,2 m hver. Fra alle startposisjoner var den øyeblikkelige forskyvningen av vegger ikke synlig. Ingen deltakere la merke til manipulasjonen.
Det komplette settet med målobjekter var en rød kule, en blå kube, en grønn sylinder og en lilla kapsel. Objektplasseringene var alle innenfor 0,4 m fra sentrum av det kjente miljøet. Alle gjenstander ble presentert på den samme grå 1,5 m høye sokkelen for å heve dem til omtrentlig øyehøyde (Figur S1). Målobjektene for hvert forsøk ble valgt i pseudo-tilfeldig rekkefølge. Instruksjonene (enten "Samle inn" eller "Erstatt" etterfulgt av målobjektnavnet i tekst som samsvarer med fargen på målobjektet, eller "Gå til pil" for å starte neste prøveversjon) ble vist nederst i midten av det visuelle bildet felt for hele alle forsøk.
cistanche fordel: forbedre hukommelsen
4.3|Analyse
Alle registrerte data ble importert til MATLAB (MathWorks) og analysert ved hjelp av spesialskrevne skript.
4.3.1|Objekterstatt plasseringsanalyse – Som beskrevet i hovedteksten og figuren
3, for å teste om de erstattede plasseringene til objekter var avhengige av startgrensen, justerte vi først alle fire objektene ved å trekke fra deres median erstattede plasseringer. Deretter beregnet vi for hver akse (nord-sør og øst-vest) forskyvningen langs den aksen mellom de mediane erstatningsstedene når vi starter fra en grense (nord eller øst) minus den motsatte grensen (sør eller vest). Til slutt beregnet vi forskjellen i skift målt langs de deformerte og udeformerte dimensjonene som det endelige målet av interesse. Medianer ble valgt som mål på sentral tendens til å dempe effekten av uteliggere på erstattede steder.
4.3.2|Statistikk - Alle statistiske tester var tosidige (med mindre annet er angitt)
ikke-parametriske tester med den spesielle testen notert ved hvert resultat. Gitt den typiske langhalefordelingen av skiftdataene, ble ikke-parametriske tester valgt da disse testene ikke antar en spesiell form av de testede distribusjonene. W-statistikk ble rapportert for alle Wilcoxon signerte rangering og rangsum tester. Alle boks-og-whisker-plott indikerer minimum til maksimum (whisker), det første til tredje kvartilområdet (boks) og medianen (linjen) til fordelingen.
cistanche fordel: forbedre hukommelsen
Tilleggsmateriale
Se nettversjonen på PubMed Central for tilleggsmateriell.
TAKK
Vi takker takknemlig for støtte fra NSF grant PHY-1734030 (VB), NIH grants EY022350 og EY027047 (RAE), og NSF IGERT grant 0966142 (ATK). VB ble også delvis støttet av Honda Research Institute Curious-Minded Machines-programmet og Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado; NSF-stipend PHY-1607611) i løpet av denne tiden.
Finansieringsinformasjon
Honda Research Institute Nysgjerrig-sinnede maskiner; National Institutes of Health, Grant/Award Numbers:EY022350, EY027047; National Science Foundation, Grant/Award Numbers: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030
ERKLÆRING AV DATA TILGJENGELIGHET
Data og tilpassede MATLAB-skript som implementerer alle analyser er offentlig tilgjengelig på https://github.com/akeinath/HumanHukommelse_Miljødeformasjoner.
cistanche fordel
REFERANSER
Barry C, Hayman R, Burgess N, & Jeffery KJ (2007). Erfaringsavhengig reskalering av entorhinal grids. Nature Neuroscience, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]
Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C og Doeller CF (2020). Deformering av metrikken til kognitive kart forvrenger minnet. Nature Human Behaviour, 4, 177–188. 10,1038/s41562-019-0767-3
Burak Y, & Fiete IR (2009). Nøyaktig baneintegrering i kontinuerlige attraktornettverksmodeller av rutenettceller. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]
Bush D, Barry C, Manson D og Burgess N (2015). Bruke rutenettceller for navigering. Neuron, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]
Bush D og Burgess N (2014). En hybrid oscillerende interferens/kontinuerlig attraktornettverksmodell av gridcellefyring. Journal of Neuroscience, 34, 5065–5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed: 24695724]
Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F og Burgess N (2019). Differensiell påvirkning av miljø og selvbevegelse på plass og rutenettcellefyring. Nature Communications, 10, 630. 10.1038/s41467-019-08550-1
Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR og McNamara TP (2015). Bias i menneskelig vei integrering er
spådd av egenskapene til rutenettceller. Current Biology, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed: 26073138]
Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J, & Rieser JJ (2007). Bayesiansk integrasjon av romlig informasjon. Psychological Bulletin, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]
Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G, & Wiles J (2012). Opprettholde et kognitivt kart i mørket: Behovet for å smelte sammen grensekunnskap med veiintegrasjon. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2011). Representasjon av ikke-romlig og romlig informasjon i lateral entorhinal cortex. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2013). Påvirkning av lokale objekter på hippocampale representasjoner: Landemerkevektorer og minne. Hippocampus, 23, 253–267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]
Doeller CF, Barry C og Burgess N (2010). Bevis for rutenettceller i et menneskelig minnenettverk. Nature, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed: 20090680]
Doeller CF og Burgess N (2008). Distinkt feilretting og tilfeldig læring av plassering i forhold til landemerker og grenser. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]
Doeller CF, King JA og Burgess N (2008). Parallelle striatale og hippocampale systemer for landemerker og grenser i romlig minne. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]
Dordek Y, Soudry D, Meir R, & Derdikman D (2016). Trekke ut rutenettcellekarakteristikker fra stedcelleinndata ved å bruke ikke-negativ hovedkomponentanalyse. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]
Ekstrom AD, Harootonian SK og Huffman DJ (2020). Rutenettkoding, romlig representasjon og navigasjon: Skal vi anta en isomorfisme? Hippocampus, 30, 422–432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]
Epstein RA, Patai EZ, Julian JB og Spires HJ (2017). Det kognitive kartet hos mennesker: Romlig navigasjon og utover. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]
Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T, & Siegrist C (2000). En kort oversikt over kjente landemerker reorienterer stiintegrering hos hamstere. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]
Etienne AS, & Jeffery KJ (2004). Stiintegrasjon hos pattedyr. Hippocampus, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]
Fiete IR, Burak Y, & Brookings T (2008). Hva rutenettceller formidler om rotteplassering. Journal of Neuroscience, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed: 18596161]
Gallistel CR (1990). Organiseringen av læring. Cambridge, MA: Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB, & Moser EI (2005). Mikrostruktur av et romlig kart i entorhinal cortex. Nature, 436, 801–806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S, & Giocomo LM (2015). Miljøgrenser som feilretting
mekanisme for rutenettceller. Neuron, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I, & Burgess N (2004). Geometriske determinanter for menneskelig romlig hukommelse.
Kognisjon, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]