تكشف تسجيلات تخطيط الدماغ المغناطيسي عن الديناميكيات الزمانية المكانية لذاكرة التعرف على التسلسلات السمعية المعقدة مقابل التسلسلات السمعية البسيطة

يعد التعرف السمعي عملية معرفية حاسمة تعتمد على تنظيم العناصر الفردية مع مرور الوقت. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن الديناميكيات الزمانية المكانية الكامنة وراء التعرف الواعي على التسلسلات السمعية المتفاوتة في التعقيد. لدراسة هذا، طلبنا من 71 مشاركًا أن يتعلموا ويتعرفوا على تسلسلات موسيقية نغمية بسيطة وتسلسلات نغمية معقدة متطابقة بينما تم تسجيل نشاط الدماغ باستخدام تخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG).

تتمتع الموسيقى بقدرة فريدة ومذهلة على إعادتنا بالزمن إلى الوراء واستعادة ذكريات الماضي الرائعة، أو لتغمرنا بعمق في جمال الحاضر. والأهم من ذلك، يمكن للموسيقى أيضًا تحسين ذاكرتنا وتعزيز قدراتنا على التعلم والعمل.

لقد وجدت الأبحاث أن التسلسلات الموسيقية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالذاكرة. في بعض الأحيان نجد أنه يمكننا بسهولة تذكر كلمات الأغنية لأن الأغنية تحفز مركز اللغة في دماغنا وتعزز الذاكرة من خلال التشغيل المتكرر. وبالمثل، عندما نتعلم معلومات جديدة، يمكننا أن نتذكرها بسهولة أكبر من خلال دمج المعلومات مع اللحن والإيقاع. يوصي العديد من الخبراء الطبيين والتربويين باستخدام الموسيقى كأسلوب للذاكرة لتعزيز التعلم.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للموسيقى أن تحسن حالتنا العاطفية وتجعلنا أكثر استرخاءً وتركيزًا. عندما نشعر بالتعب أو القلق، يمكن للموسيقى الهادئة أن تخفف الموقف على الفور. هذا النوع من الموسيقى فعال جدًا في تهدئة المشاعر المتوترة ويمكنه أيضًا تعزيز قوة إرادتنا وصبرنا.

وبشكل عام، تعد الموسيقى جزءًا لا يتجزأ من حياتنا ويمكن أن تكون مفيدة جدًا لذاكرتنا وقدراتنا على التعلم. لذا، سواء كنت تعمل أو تدرس، يمكنك أيضًا استخدام بعض الموسيقى لمساعدة نفسك. أعتقد أن هذا يمكن أن يساعدك على إكمال مهامك بشكل أفضل ويجعل حياتك أفضل أيضًا. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين مناعتنا. يمكن أن يحسن نبات Cistanche deserticola المناعة بشكل كبير لأن نبات Cistanche deserticola هو 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 معرفة كيفية تحسين الذاكرة قصيرة المدى

تكشف النتائج عن تغيرات نوعية في النشاط العصبي تعتمد على تعقيد التحفيز: التعرف على التسلسلات النغمية يشرك مناطق الحصين والحزامية، في حين أن التعرف على التسلسلات غير الصوتية ينشط بشكل رئيسي شبكة المعالجة السمعية. تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن مشاركة شبكة الدماغ القشرية تحت القشرية في التعرف السمعي ودعم فكرة أن تعقيد التحفيز يغير نوعيًا المسارات العصبية لذاكرة التعرف.

يعد تشفير الأصوات المعقدة هيكليًا والتعرف عليها تحديًا معرفيًا يعتمد على الآليات العصبية التي لم يتم توضيحها بالكامل بعد. لحفظ تسلسلات صوتية معقدة، من المحتمل أن نعتمد على التنظيم الزمني لمكونات المحفز ووظائف الذاكرة.

يحدث ترميز الذاكرة في الحصين، في حين يتم دعم العمليات اللاحقة المرتبطة بذاكرة التعرف من خلال شبكة وظيفية من المناطق المترابطة في الفص الصدغي الأوسط، بما في ذلك الحصين، والجزيرة، والقشرة الزمنية السفلية. لتعزيز الذاكرة، هناك حاجة إلى التواصل بين مناطق الحصين والقشرة المخية الحديثة 7-9. تأتي الكثير من الأدلة من الدراسات التي تستخدم المحفزات البصرية الثابتة، مثل صور الأشياء أو الوجوه أو المشاهد الطبيعية. ومع ذلك، تتكشف المعلومات والمعنى أيضًا بمرور الوقت حيث يحاول الدماغ التنبؤ بالمحفزات القادمة بناءً على تمثيلات الذاكرة السابقة. ومن ثم، لفهم التعرف على الذاكرة بشكل أفضل وديناميكيات الدماغ السريعة الأساسية، يجب اعتماد أساليب جديدة تسلط الضوء على الخصائص الزمنية للمحفزات الديناميكية. ويمكن القيام بذلك عن طريق دراسة النشاط العصبي الذي يقوم عليه معالجة التسلسلات الصوتية التي تكتسب معنى من خلال تطورها مع مرور الوقت، مثل الموسيقى 13-15.

لقد استكشفت دراسات قليلة في علم الأعصاب الأسس العصبية للذاكرة الموسيقية، كما استعرضها كامبو وبراتيكو16. على سبيل المثال، باستخدام التصوير بالرنين الوظيفي (fMRI) ونموذج الاستماع الطبيعي للموسيقى، قام ألوري وآخرون بالتحقيق في الارتباطات العصبية لمعالجة الموسيقى وذكروا تنشيطًا لشبكات الدماغ المعرفية والحركية والحوفية من أجل المعالجة المستمرة للميزات الصدفية والنغمية والإيقاعية. . وفي وقت لاحق، وباستخدام نفس المحفزات، أبلغ بوروناتيت al.18 عن توظيف المناطق المرتبطة بالذاكرة والدماغ الحركي أثناء التعرف على الزخارف الموسيقية. على الرغم من مساهماتهم، فشلت هذه الدراسات في تحديد الآليات الزمنية الدقيقة لعمليات تشفير الصوت والذاكرة.

في الآونة الأخيرة، قمنا بدمج الدقة الزمنية العالية لتصوير الدماغ المغناطيسي (MEG) مع الدقة المكانية العالية للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لدراسة التعرف على الموسيقى. وقد سلطت هذه الدراسات الضوء على المشاركة الزمنية لشبكة دماغية قشرية-تحت قشرية واسعة النطاق تشمل القشرة السمعية الأولية، والصدغية العليا. التلفيف، الغطاء الخيشومي الجبهي، التلفيف الحزامي، القشرة الأمامية الحجاجية، والحصين أثناء التعرف على التسلسلات السمعية (الموسيقية) 19-21. بشكل عام، قدمت هذه التحقيقات رؤية فريدة للآليات العصبية الكامنة وراء التعرف على التسلسلات الزمنية. وما يتبقى هو معالجة كيفية تعديل هذه الآليات من خلال تعقيد التحفيز.

استخدمنا هنا تسلسلات لحنية، حيث ينشأ المعنى من الجمع المتسلسل للنغمات الفردية مع مرور الوقت، وقمنا بتنويع توزيع النغمات للحصول على تسلسلات موسيقية جديدة ومعقدة. في هذا السيناريو، يعتمد تشفير التسلسلات الموسيقية والتعرف عليها إلى حد كبير على الترتيب التسلسلي للنغمات التي تتكون منها. لقد قمنا أولاً باختيار التسلسلات الموسيقية بناءً على قواعد النغمة، وهو النظام الموسيقي السائد في الموسيقى الشعبية الغربية22. ثانيًا، من خلال تعديل فترات النغمات (أي المسافات بين طبقات الصوت) مع الحفاظ على ثبات جميع المتغيرات الأخرى (على سبيل المثال، الإيقاع، الإيقاع، الجرس)، قمنا بتوليد تسلسلات موسيقية نغمية متطابقة. استند التلاعب بالتحفيز إلى الأدبيات السابقة، التي ذكرت أن التسلسلات الموسيقية النغمية بدلاً من النغمية أسهل في المعالجة بشكل عام 23-27 وأكثر تقديرًا من قبل المستمعين غير الخبراء 27-29. على عكس الموسيقى النغمية، تتميز الموسيقى النغمية بغياب مركز نغمي واضح واستقرار هرمي، مما يقلل بشكل كبير من قيمتها التنبؤية ويؤدي إلى زيادة أخطاء التنبؤ 23-26،30. وهكذا، توقعنا أن تغيير الفواصل النغمية من شأنه أن يقلل من إمكانية التنبؤ بالتسلسلات النغمية، مما يؤدي إلى زيادة الصعوبة في التعرف عليها.

للتلخيص، استخدمنا في الدراسة الحالية MEG ومهمة التعرف الموسيقي 19-21 بينما استمع المشاركون إلى تسلسلات سمعية (موسيقية) متفاوتة التعقيد وتعرفوا عليها وتهدف إلى وصف الديناميكيات الزمانية المكانية الدقيقة لذاكرة التعرف السمعي. بعد الدراسات السابقة 17-21، توقعنا أن التعرف على التسلسلات السمعية من شأنه أن ينشط شبكة دماغية واسعة النطاق تشمل كلاً من المناطق السمعية (على سبيل المثال، القشرة السمعية الأولية، والتلفيف الصدغي العلوي، وتلفيف هيشل، والسطح الصدغي، والجزيرة) ومناطق معالجة الذاكرة (على سبيل المثال، الحصين، الحزامية). التلفيف).

افترضنا أيضًا أن النشاط العصبي سيتم توزيعه على نطاقين تردديين رئيسيين يعكسان حدوث عمليتين معرفيتين مختلفتين: نطاق تردد بطيء يتعلق بالتعرف على التسلسل الموسيقي الكامل في مناطق معالجة الذاكرة، ونطاق تردد أسرع يرتبط بمعالجة كل نغمة. المناطق السمعية للتسلسل الموسيقي. والأهم من ذلك، أننا افترضنا أنه بناءً على تعقيد التحفيز، سيتم معالجة الموسيقى النغمية بشكل أكثر كفاءة من الموسيقى النغمية، وهو ما سينعكس في استجابات سلوكية مختلفة ومسارات عصبية متميزة أثناء التعرف على التسلسلات النغمية والنغمية.

أظهرت نتائجنا السلوكية والعصبية اختلافات واضحة بين التعرف على التسلسلات النغمية واللاتونية. أشارت تحليلات إعادة بناء المصدر إلى مجموعات تنشيط مختلفة للتسلسلات النغمية والتكفيرية. بشكل عام، كان النشاط العصبي أقوى في مناطق معالجة الذاكرة للتسلسلات النغمية المحفوظة وفي مناطق المعالجة السمعية للتسلسلات النغمية المحفوظة.

نتائج

البيانات السلوكية. أجرى المشاركون مهمة التعرف السمعي القديمة/الجديدة (الشكل 1). استمعوا أولاً إلى مقطوعة موسيقية كاملة (ترميز) ثم حددوا بعد ذلك التسلسلات الموسيقية التي تم حفظها أو الرواية. أثناء التعرف، تم تسجيل دقة استجابة المشاركين ووقت رد الفعل باستخدام عصا التحكم. وقد تم تحليل هذه البيانات السلوكية إحصائياً لفحص الاختلافات بين الحالات التجريبية الأربعة (المتتابعات النغمية المحفوظة، والمتتابعات النغمية الجديدة، والمتتاليات النغمية المحفوظة، والمتتاليات النغمية الجديدة).

أظهر تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) أن الاختلافات في دقة الاستجابة كانت ذات دلالة إحصائية، F(3,280)=6.87, p=0.002. أشارت تحليلات ما بعد المخصصة إلى أن متوسط ​​عدد الاستجابات الصحيحة كان أقل بكثير من التسلسلات اللامتناهية المحفوظة (M=30.98، ​​SD=5.46) مقارنة بالتسلسلات اللامتناهية الجديدة (M=34.51، SD=4.26، p <0.001)، النغمة المحفوظة (M=34.34، SD=5.95، p=0.002) وتسلسلات النغمات الجديدة (M { {24}}.41، SD=6.04، ص=0.001). يوضح الشكل 2 أ الاختلافات بين الظروف باستخدام مخططات السحب الممطرة .

فيما يتعلق بمتوسط ​​وقت رد الفعل، كان هناك فرق ذو دلالة إحصائية بين الظروف كما هو محدد بواسطة ANOVA أحادي الاتجاه، F(3, 280)=4.94, p=0.002. كشفت التحليلات اللاحقة أن متوسط ​​وقت رد الفعل كان أقل بكثير من التسلسلات النغمية المحفوظة (M=1735.17، SD=259.91) مقارنة بالنغمة النغمية المحفوظة (M=1879.44، SD { {14}}.34،ص=0.005) والتسلسلات التكفيرية الجديدة (M=1873.78، SD =250.48، ص=0.007)، ولكن لا تتم مقارنتها بالتسلسلات النغمية الجديدة (M=1799.52، SD=267.14، ص=.450). يعرض الشكل 2بالاختلافات بين الشروط.

يتم توفير بيانات المصدر العددية للاستجابات السلوكية في البيانات التكميلية 1.

بيانات مستشعر MEG. تم تحليل بيانات MEG (204 مقياس تدرج مستو و102 مقياس مغناطيسي) على مستوى مستشعر MEG، باستخدام إشارة النطاق العريض. على الرغم من تركيز الدراسات على تحديد مناطق الدماغ المشاركة في التعرف على التسلسلات الموسيقية النغمية مقابل التسلسلات الموسيقية النغمية، فقد تم فحص بيانات مستشعر MEG لتقييم ما إذا كانت الإشارة العصبية مختلفة بشكل كبير بالنسبة للحفظ مقارنة بالتجارب الجديدة، وبالتالي ستؤيد نتائج الدراسات السابقة.

بعد حساب متوسط ​​البيانات التاريخية للتجارب الصحيحة لكل حالة تجريبية والجمع بين مقاييس التدرج المستوي، تم إجراء اختبارات t لعينة مقترنة لتحديد الحالة (المحفوظة أو الجديدة) التي تولد إشارة عصبية أقوى لكل عينة زمنية ومستشعر MEG. ثم تم حساب MCS القائم على الكتلة لتصحيح المقارنات المتعددة. تم تنفيذ ذلك بشكل مستقل لكل من البيانات النغمية والتكفيرية (انظر طرق للحصول على التفاصيل).

أولاً، تم حساب اختبارات t للعينات المقترنة (=0.01) للبيانات النغمية في الفاصل الزمني 0–2500 مللي ثانية (من بداية البيانات المتعلقة بالنغمة، تم حساب اختبارات t للعينات المقترنة (=0.01) في نفس الفاصل الزمني (0–2500 مللي ثانية) باستخدام مقاييس التدرج المستوية المدمجة. بعد ذلك، تم تصحيح مقارنات متعددة لاستخدام MCS على نتائج اختبارات t المهمة ( { {13}}.001، 1000 التباديل). حدد هذا الإجراء ثلاث مجموعات رئيسية مهمة من التنشيط عند مقارنة المقتطفات المحفوظة مقابل المقتطفات الجديدة (الجدول 2، الشكل التكميلي 3، والبيانات التكميلية 2). في حالة التباين الجديد مقابل المحفوظ، ثلاثة رئيسية تم العثور على مجموعات كبيرة من النشاط (الجدول 2، الشكل التكميلي 4، والبيانات التكميلية 2).

إعادة بناء المصدر. بعد فحص قوة الإشارات العصبية على مستوى مستشعر MEG، ركزنا على الهدف الرئيسي من الدراسة، وهو دراسة الاختلافات العصبية الكامنة وراء التعرف على التسلسلات الموسيقية النغمية مقابل التسلسلات الموسيقية غير النغمية في مساحة مصدر MEG المعاد بناؤها. لإجراء هذا التحليل، قمنا بترجمة مصادر الدماغ للحقول ذات الصلة بالحدث المسجلة بواسطة قنوات MEG. تم إجراء ذلك لكل من التسلسلات النغمية والتكفيرية ونطاقي تردد (بطيء[0.1–1 هرتز] وأسرع [2–8 هرتز]) تم استخدامهما في Bonettiet al.19,20 وربطهما بـ معالجة المكونات الفردية (بطيئة) بالنسبة إلى تسلسل كامل (سريع). تم حساب تحليلات إضافية لمقارنة نشاط الدماغ بين نطاقات التردد البطيئة والسريعة ولفحص نمط النشاط عند نطاقات التردد القياسية دلتا (1-4 هرتز) وثيتا (5-8 هرتز).

نطاق التردد البطيء (0.1–1 هرتز). تم حساب المصادر العصبية باستخدام نهج الشعاع. أولاً، تم حساب النموذج المتقدم من خلال اعتبار كل مصدر دماغي ثنائي القطب نشطًا وحساب قوته عبر مستشعرات MEG. ثانياً، تم استخدام خوارزمية تشكيل الشعاع كنموذج عكسي لتقدير مصادر النشاط العصبي في الدماغ بناءً على تسجيلات MEG.

بعد حساب المصادر العصبية، تم حساب GLM عند كل نقطة زمنية وموقع ثنائي القطب. تم إجراء سلسلة من اختبارات t (= 0.05) على المستويين الأول والمجموعة لتقدير التأثير الرئيسي للظروف المحفوظة والجديدة وتباينها لكل من البيانات النغمية والنغمية بشكل مستقل. تم حساب MCS القائم على الكتلة (= 0.001، 1000 التباديل) لتصحيح المقارنات المتعددة ولتحديد نشاط الدماغ الكامن وراء تطور التسلسلات الموسيقية. تم إجراء هذه التحليلات لمدة خمس فترات زمنية محددة تتوافق مع كل من النغمات المكونة للتسلسلات: النغمة الأولى (0-250 مللي ثانية)، النغمة الثانية (251-500 مللي ثانية)، النغمة الثالثة (501-750 مللي ثانية)، النغمة الرابعة (751-751 مللي ثانية) 1000 مللي ثانية)، والنغمة الخامسة (1001-1250 مللي ثانية). تم تقدير هذا للتباين المحفوظ مقابل الجديد لكل من التسلسلات النغمية والنغمية بشكل مستقل وللتسلسلات النغمية المحفوظة مقابل التسلسلات النغمية المحفوظة.

تم العثور على مجموعات كبيرة من النشاط (p <{0}}.001) عبر عدة وحدات فوكسل في الدماغ (k) لكل نغمة من التسلسلات النغمية، كما هو مذكور في البيانات التكميلية 3. بالنسبة للتسلسلات النغمية المحفوظة، كان النشاط العصبي أقوى بشكل عام النغمات الثالثة (ك=69)، والرابعة (ك=266)، والنغمات الخامسة (ك=229).

تم تحديد أكبر الاختلافات في التلفيف الحزامي الأوسط، والمنطقة الحركية الإضافية اليمنى، والطلل، والتلفيف اللساني الأيسر للنغمة الثالثة؛ اللوزة اليسرى هي التلفيف المجاور للحصين، والتلفيف اللساني الأيسر، والحصين الأيسر، والتلفيف الحزامي الأوسط للنغمة الرابعة، والتلفيف الحزامي الأمامي والوسطى والتلفيف اللساني الأيسر للنغمة الأخيرة. بالنسبة للتسلسلات النغمية الجديدة، كان نشاط الدماغ أقوى بالنسبة للنغمات الأولى (k=54) والنغمات الثانية (k=29). على وجه الخصوص، كان الفرق بين التسلسلات الجديدة والمحفوظة أقوى في الشق الكلسي الأيسر، والتلفيف اللغوي الأيسر، والحصين الأيسر، والطلل الأيسر، والتلفيف الصدغي الأيسر للنغمات الأولى، والتلفيف المغزلي الأيمن، والتلفيف اللغوي الأيمن، والتلفيف القذالي السفلي الأيمن. للنغمة الثانية. يظهر الشكل 3 أ التناقض بين التسلسلات النغمية المحفوظة والرواية للنطاق البطيء.

For more information:1950477648nn@gmail.com