استكشاف تدفق المعلومات من القشرة الخلفية الإنسية أثناء الذاكرة العاملة البصرية المكانية: دراسة تخطيط الدماغ المغناطيسي الجزء الأول

تعد القشرة الخلفية المتوسطة (PMC) مركزًا رئيسيًا لشبكة الوضع الافتراضي للدماغ وهي متورطة في نطاق واسع من الإدراك الموجه داخليًا، بما في ذلك الذاكرة العاملة البصرية المكانية.

تشير شبكة الوضع الافتراضي للدماغ (DMN) إلى نظام دائرة عصبية محدد في الدماغ البشري. تنشط شبكة DMN في غياب التحفيز الخارجي، لذلك يطلق عليها أيضًا اسم "شبكة الوعي الذاتي" وتشارك في إجراءات معقدة مثل التفكير والتذكر والتخطيط والتقييم الذاتي. تُظهر مجموعة متزايدة من الأبحاث أن شبكة DMN ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالذاكرة.

أولاً، يمكن لشبكة الوضع الافتراضي أن تلعب دورًا رئيسيًا في كيفية تذكرنا للماضي. وجد الباحثون أن شبكة DMN تم تنشيطها عندما فكر الأشخاص في الأشخاص والأماكن والأحداث التي سبق لهم وصفها ووصفوها. هذا النموذج، الذي يسمى "ذاكرة السيرة الذاتية"، يعتمد على الوعي الذاتي.

ثانيًا، ترتبط شبكة DMN ارتباطًا وثيقًا بـ "قاعدة السبع ثوانٍ" في الدماغ. وتعني ما يسمى بـ "قاعدة السبع ثواني" أن أدمغة الناس ستعمل تلقائيًا وتستمر لمدة سبع ثوانٍ تقريبًا دون إدخال أي تحفيز. يمكن أن تساعد هذه العملية الدماغ على تحسين تفكيره وتحسين مرونة التفكير والإبداع. وهذا له تأثير إيجابي على تحسين الذاكرة.

أخيرًا، وجد العلماء أيضًا أنه مع وجود ضوضاء أقل في الخلفية، يمكن لشبكة الوضع الافتراضي أن تلعب دورًا مهمًا في كيفية سماعنا للمعلومات الجديدة وتذكرها. وهذا يعني أنه عندما نحاول تعلم محتوى جديد، نحتاج إلى فصل أنفسنا عن عوامل التشتيت في محيطنا حتى تتمكن شبكة DMN من معالجة المعلومات وتخزينها بكفاءة.

مجتمعة، ترتبط شبكة DMN ارتباطًا وثيقًا بذاكرتنا بطرق متعددة. سيكون لتشجيع الوعي الذاتي والتدريب على التفكير العميق والاستبطان والاهتمام تأثير إيجابي على تطوير شبكة DMN وتحسين قدرات الذاكرة. لذلك، يجب أن نركز على تمرين شبكة الوضع الافتراضي للدماغ لتحسين ذاكرتنا وقدراتنا المعرفية. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك الأحماض والسكريات والفلافونويد وغيرها. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ بطرق مختلفة.

انقر فوق تعرف على 10 طرق لتحسين الذاكرة

ومع ذلك، فإن مساهمتها الدقيقة في هذه العمليات المعرفية لا تزال غير واضحة. باستخدام MEG، قمنا بقياس نشاط PMC لدى المشاركين من البشر الأصحاء (الشباب من كلا الجنسين) أثناء قيامهم بمهمة الذاكرة العاملة البصرية المكانية.

كشفت تحليلات تصنيف الأنماط متعددة المتغيرات عن معلومات متعلقة بالتحفيز أثناء التشفير والاسترجاع في مجموعة من عائد الاستثمار القشري المحدد مسبقًا، بما في ذلك القشرة الجبهية والقذالية والصدغية المركزية، بالإضافة إلى PMC.

قمنا بقياس مدى تبادل هذه المعلومات التحفيزية بين المناطق في تحليل تدفق المعلومات، وقياس العلاقات السببية لجرانجر بين المناطق مع مرور الوقت. وتمشيا مع الطبيعة البصرية للمهمة، شكلت المعلومات الواردة من القشرة القذالية مناطق أخرى عبر معظم العصور. ومع ذلك، فإن تمثيلات الكائنات على شكل PMC في القشرة القذالية والفص الجبهي أثناء الذاكرة العاملة الإبصارية المكانية، مما يؤثر على القشرة القذالية أثناء الاسترجاع وPFC عبر جميع عصور المهام.

تتوافق النتائج التي توصلنا إليها مع الدور المقترح لـ PMC في تمثيل المحتوى الداخلي، بما في ذلك المعلومات التي تم تذكرها، وفي مقارنة المحفزات الخارجية مع المواد التي تم تذكرها.

الكلمات المفتاحية: الذاكرة العرضية؛ تحليل تدفق المعلومات؛ ميج. القشرة الحزامية الخلفية. الذاكرة البصرية المكانية.

بيان الأهمية

يعمل الدماغ البشري كمجموعة من المناطق المترابطة للغاية. يعد رسم خريطة لوظيفة هذا الترابط، بالإضافة إلى التخصصات داخل المناطق المختلفة، أمرًا أساسيًا لفهم العمليات العصبية الكامنة وراء الإدراك.

القشرة الخلفية الإنسية (PMC) هي منطقة قشرية متصلة بشكل كبير، ومتورطة في الذاكرة العاملة الإبصارية المكانية، على الرغم من أن مساهمتها الدقيقة لا تزال غير واضحة.

قمنا بقياس نشاط PMC أثناء مهمة الذاكرة العاملة الإبصارية المكانية، واختبرنا كيفية تمثيل المناطق المختلفة للمحفزات، وما إذا كانت هذه التمثيلات مدفوعة بمناطق قشرية أخرى.

لقد وجدنا أن PMC أثرت على معلومات التحفيز في مناطق أخرى عبر جميع مراحل المهمة، مما يشير إلى أن PMC تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل تمثيلات التحفيز أثناء الذاكرة العاملة الإبصارية المكانية.

مقدمة

تشمل القشرة الخلفية الإنسية (PMC) القشرة الحزامية الخلفية والطلل ويُعتقد على نطاق واسع أنها تدعم مجموعة متنوعة من أشكال الإدراك ذات الدافع الداخلي (Andrews-Hanna, 2012).

باعتبارها مركزًا لشبكة الوضع الافتراضي للدماغ، تُظهر PMC اتصالات واسعة النطاق مع الفص الصدغي الأوسط، بالإضافة إلى مناطق الدماغ الأمامية الجدارية المرتبطة بالتحكم المعرفي (Leech et al., 2012).

تشير دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي التي تحدد التقسيمات الفرعية داخل PMC إلى أنماط متميزة من الاتصال مع المناطق الأخرى أثناء حالة الراحة (Margulies et al., 2009; Bzdok et al., 2015; Kernbach et al., 2018; Khan et al., 2020) وكذلك الاتصال الوظيفي المتباين المتعلق بالمهمة مع زيادة صعوبة المهمة (Leechet al.، 2011، 2012؛ Bzdok et al.، 2015).

نظرًا لثراء هذه الروابط وعدم تجانس المناطق الفرعية للـ PMC (Margulieset al., 2009; Leech et al., 2011)، ربما ليس من المستغرب أن تكون PMC متورطة في مجموعة متنوعة من الوظائف المعرفية.

تشمل هذه الوظائف المعالجة المرجعية الذاتية، والصور المرئية، وترجمة التمثيلات الأنانية إلى تمثيلات مركزية، وتعديل أشكال الإدراك الموجهة داخليًا مقابل أشكال الإدراك الموجهة خارجيًا (للمراجعة، انظر Bzdok et al., 2015).

على الرغم من عدم وجود اتصالات مباشرة بالقشرة الحسية، فإن PMC تظهر في وضع مثالي لتلقي المدخلات الحسية الإدراكية المتقاربة، المرئية إلى حد كبير، لدعم تكامل المعلومات البصرية المكانية (Conti and Irish، 2021).

يمكن الحفاظ على هذه التمثيلات عبر الإنترنت وتشغيلها (على سبيل المثال، الذاكرة العاملة) (Kravitz et al., 2011; Hunsaker and Kesner, 2018)، أو دمجها في عمليات إعادة بناء غنية سياقيًا للتجارب السابقة (على سبيل المثال، الذاكرة العرضية) (Lega et al., 2017; ناتو وآخرون، 2019).

من النتائج المتسقة في أدبيات الذاكرة وجود تنشيط كبير لـ PMC أثناء المهام التي تتطلب إعادة المعلومات السياقية (Bird et al.، 2015).

علاوة على ذلك، فقد ثبت أن النشاط داخل المناطق الفرعية PMC يتوسع بشكل حدودي مع حيوية المعلومات المستردة بشكل حدودي، مما يشير إلى دور مهم في ظواهر الذاكرة. في المقابل، تم اقتراح مناطق فرعية أخرى من PMC لتمثيل تكوينات فريدة لميزات الأحداث (Cooper and Ritchey, 2019).

بشكل جماعي، تشير هذه الدراسات إلى الدور المركزي لـ PMC في تمثيل ودمج أنواع مختلفة من المعلومات في خدمة الذاكرة (للمراجعة، انظر Ritchey and Cooper, 2020).

لقد أظهرت الدراسات التي تستكشف المسار الزمني المتطور لنشاط PMC عبر مراحل المهمة باستمرار "انعكاس التشفير/الاسترجاع"، حيث يرتبط التذكر الناجح بنشاط PMC الموهن أثناء التشفير ولكن زيادة النشاط أثناء الاسترجاع (Daselaar et al., 2004, 2009; Huijbers et al. ، 2012،2013).

الأهم من ذلك، من خلال مقارنة مواقع وحدات الأكسيل التي تقود الارتباطات بين الأداء والتوهين، ثم التيسير، فانيني وآخرون. (2011) أظهر أن نفس المناطق الفرعية PMC تعدل قلب التشفير/الاسترجاع. لقد ثبت أيضًا أن أنماط الاتصال الوظيفي مع PMC تتطور عبر مراحل مهمة الذاكرة (على سبيل المثال، Piccoli et al., 2015).

على سبيل المثال، يتنبأ التزامن القشري الجديد للفص الصدغي الأوسط بشكل موثوق بدرجة الصور المرئية التي يتم جمعها أثناء استرجاع ذاكرة السيرة الذاتية، ويرتبط بشكل خاص بالنشاط في الطلل (Fuentemilla et al., 2014)، مما يتوافق مع الدور المقترح لـ PMC في إعادة الحواس البصرية المكانية -التفاصيل الإدراكية.

وبالتالي، في حين أن هناك أدلة تشير إلى نقل المعلومات بين PMC ومناطق الدماغ الأخرى أثناء أداء الذاكرة (Canolty et al., 2006; Fell and Axmacher, 2011; Sauseng et al., 2019)، فإن اتجاه تبادل المعلومات هذا لا يزال غير مفهوم بشكل جيد.

كان الهدف من هذه الدراسة هو الاستفادة من الدقة الزمنية لـ MEG لتحديد أنماط تدفق المعلومات بين PMC ومناطق الدماغ الأخرى أثناء أداء الذاكرة العاملة المكانية.

استخدمنا مقياسًا جديدًا لتبادل المعلومات السببية لجرانجر لاختبار الأدلة على أن PMC يشفر سمات المنبه ضمن مراحل مهمة مختلفة ولتحديد ما إذا كانت أي من هذه المعلومات قد تم نقلها من PMC إلى مناطق أخرى في الدماغ.

لقد توقعنا أنه إذا كان الاتصال بين PMC والمناطق الأخرى يعكس تبادل المعلومات الذي يعد أمرًا بالغ الأهمية لأداء الذاكرة، فيجب أن نجد دليلاً على أن PMC يشفر المحفزات المتذكرة ويدفع تشفير هذه المعلومات في مناطق أخرى.

المواد والأساليب

مشاركون. قمنا بجمع البيانات النفسية الفيزيائية، وMEG، والتصوير بالرنين المغناطيسي من 12 مشاركًا (10 إناث، 2 ذكر، العمر 19-31 سنة، يعني=23.8 سنوات). أكمل كل مشارك التجربة النفسية الفيزيائية في جلسة مدتها ساعة واحدة، متبوعة وبعد أسبوع من خلال تجربة MEG في جلسة مدتها ساعتين.

تم الحصول على صور التصوير بالرنين المغناطيسي التشريحي في جلسة مدتها نصف ساعة في يوم منفصل. انسحب أحد المشاركين من دراسة MEG مبكرًا بسبب الصداع، لذلك تم استبعاد بياناته.

كان جميع المشاركين يتمتعون بصحة جيدة وليس لديهم تاريخ من الاضطرابات العصبية و/أو النفسية وقدموا موافقة مستنيرة. كان لكل مشارك حدة البصر طبيعية أو مصححة إلى طبيعية.

تم إجراء تجنيد المشاركين والتجارب بموافقة لجنة أخلاقيات البحوث الإنسانية بجامعة ماكواري وإعلان هلسنكي.

For more information:1950477648nn@gmail.com