Summary

קוגניטיבית פרדיגמה לחקר הפרעות בזכרון עבודה על ידי הסחות דעת והפרעות

Published: July 16, 2015
doi:

Summary

הפרדיגמה הקוגניטיבית רומן מפותח כדי להבהיר קושרת התנהגות והעצבית של הפרעה במסיחים-להיות-התעלם לעומת הפרעה באמצעות interruptors ל- להיות-השתתף במשימת זיכרון עבודה. בכתב היד הזה, כמה גרסאות של פרדיגמה זו הן מפורטות, ונתונים שהושגו עם פרדיגמה זו במשתתפים צעירים / מבוגרים מבוגר ביקורת.

Abstract

מכוון למטרה התנהגות נפגעת לעתים קרובות על ידי הפרעות מהסביבה החיצונית, או בצורה של הסחת דעת על ידי מידע לא רלוונטי שאחד מנסה להתעלם, או על ידי להפריע מידע שדורש תשומת לב, כחלק ממשימה אחרת מטרה (משנית). שני הצורות של התערבות חיצונית הוכחו משפיעות על היכולת לשמור על מידע בזיכרון עבודה (WM) לרעה. ראיות המתעוררות עולה כי אלה סוגים שונים של התערבות חיצונית השפעות שונות על התנהגות ועשויים להיות מתווכים על ידי מנגנונים עצביים שונים. טוב יותר המאפיינים את השפעת נוירו-התנהגותיות השונה של הסחות דעת לא רלוונטיות לעומת הפרעות השתתפו חיוני לקידום הבנה של תשומת לב מלמעלה למטה, ברזולוציה של התערבות חיצונית, וכיצד היכולות אלה הופכים מושפלים בהזדקנות בריאה ובתנאי נוירו-פסיכיאטריים. כתב יד זה מתאר הפרדיגמה הקוגניטיבית חדשנית שפותחה במעבדה Gazzaley שישעכשיו שונו לכמה גרסאות שונות משמשות כדי להבהיר קושרת התנהגות והעצבית של הפרעה, על ידי ל- להיות-התעלם מסיחים לעומת ל- להיות-השתתף interruptors. פרטים מסופקים על גרסאות של פרדיגמה זו לחקירת התערבות בשיטות חזותיות ושמיעתיות, ברמות שונות של מורכבות גירוי, ועם תזמון ניסיוני מותאם לelectroencephalography (EEG) או מחקרים תפקודיים בתהודה מגנטית (fMRI). בנוסף, נתונים ממשתתפים מבוגרים צעירים ומבוגרים שהושגו באמצעות פרדיגמה זו נסקרה ונדונה בהקשר של מערכת היחסים שלה עם הספרות הרחבה יותר על התערבות חיצונית ושינויים הקשורים בגיל נוירו-התנהגותיות בפתרון הפרעות בזכרון עבודה.

Introduction

ספרות ענפה הוכיחה פגיעה בתחזוקה של מידע בזכרון עבודה (WM) על ידי הפרעות מהסביבה החיצונית 1-9. התערבות חיצונית יכולה להיות מסווגת לשני סוגים כלליים; הפרעה במידע לא רלוונטי אחד מתכוון להתעלם: הסחת דעת, ומידע להתערב שדורש תשומת לב, כחלק ממשימה אחרת מטרה (משנית): הפרעה. מחקרים שהשוו בין סוגים אלה של התערבות חיצונית באמצעות עיצוב בתוך-משתתף לאפשר הערכה של השפעת נוירו-התנהגותיות של תשומת לב מלמעלה למטה ממוקד מטרה בעיבוד והרזולוציה של התערבות חיצונית.

לאחרונה, המעבדה Gazzaley נועדה הפרדיגמה המאפשרת השוואה של הפרעות "ל- להיות-השתתפות 'וסח דעת" ל- להיות-התעלמה "המתרחשות בהגדרה של משימת זיכרון עבודה. ראיות המתעוררות מפרדיגמה זו מצביעות על כך שסוגים שונים אלה של שלוחההתערבות ernal השפעות שונות על התנהגות ויש לי מנגנונים עצביים הבסיסיים שונים 2-5,10,11. פרדיגמה זו גילתה הבדלים בעיבוד התערבות חיצוני בהזדקנות נורמלית 2,3,4,10,11; למרות הזדקנות גירעונות בהקשר של התערבות לא תמיד מצאה 5; יש לו גם מנגנונים מכובדים של הפרעה על ידי מסיחים לעומת interruptors באמצעות גירוי חזותי ברמה גבוהה של פרצופים וסצנות 2,3,4,12, תנועה חזותית ברמה הנמוכה של kinematograms הנקודה 5,10,11, ורמה נמוכה של תנועת שמיעה תדירות סוחפת 5.

הפרעות והזדקנות חיצוניות

התערבות חיצונית גורמת השפעה מזיקה על זיכרון עבודה לאורך החיים, אם כי אנשים מבוגרים להציג השפעה שלילית יותר מאשר מבוגרים צעירים 2,3,13-18. מבוגרים גם תערוכה דפוסי פעילות עצבית שונים בהשוואה למודעה צעירהאולטס כאשר מנסה לפתור הפרעות זה 3,4,17,21. עם זאת, חלק מהמחקרים לא מוצאים ראיות ל5,19,20 או עצבי 5 הבדלים הקשורים בגיל כזה התנהגות עם הפרעה.

מעניין, נראית את השפעת הזדקנות על פתרון להפרעה לשינוי על פי שיטה חושית, למרות שנושא זה לא נפתר בהווה. התערבות intrasensory חזותית הוכחה נרחב להציג ירידה הקשורה לגיל (סיכמה בסקירה נרחבת 22). לעומת זאת, ניסויים רבים מציעים לא גירעונות הקשורים בגיל בהפרעות שמיעה תוך-חושיות 19,22-25, בעוד מחקרים אחרים להפגין עליות הקשורות לגיל משמעותיות בפיזור דעת שמיעתי 19,22,26-32. בנוסף, החשיבות של גירויים מפריעים (חופפת או נראים לא מתאימים בין גירויי האות ובדיקה) 2, ומורכבות גירוי (עומס עיבוד גבוה או נמוך) 5 עלולות ליצור אינטראקציה עם הפרעהעיבוד וההבדלים שלה על פני מטרות משימה וגיל.

הפרדיגמה שתוארה כאן משלימה את ספרות ההפרעה הזדקנות על ידי חיטוט המנגנונים של מלמעלה למטה תשומת לב (בצורה של מטרות משימה) ורזולוציה של גירויים חיצוניים מפריעים. ראיות מהפנים וסצנת הגרסה ויזואלית של פרדיגמה זו מצביעה על אינטראקציה בין הזדקנות וסוג ההפרעה, עם אנשים מבוגרים מפגינים פגיעות גדולות יותר לinterruptors השתתף ביחס למסיחים התעלמו 3,4. אפיון ההבדלים התנהגותיים ועצביים בין סוגים אלה של התערבות הם חשובים להבין כיצד קוגניטיבית יכולות שליטה להשתנות עם הזדקנות.

למה אנשים מבוגרים להראות גירעונות החריפו בפתרון interruptors-להיות-טיפל? האם אנשים מבוגרים לקויים על ידי עיבוד מוגזם של interruptors כאשר הם מוצגים, או על ידי חוסר יכולת להפעיל מחדש את הייצוגים של של המטרה-רלוונטית העיקריtimuli לאחר הפרעות, או על ידי עיבוד ממושך של interruptors לאחר שהם כבר לא קיימים או רלוונטיים 33? כדי לענות על שאלות אלה, העיצוב של הפרדיגמה הנוכחית מאפשר להשוואה של פעילות עצבית בנקודתי זמן לפני, במהלך, ואחרי סוגים שונים של הפרעות. לדוגמא, על ידי השוואת פעילות עצבית שהושרו על ידי הסחת דעת התעלמה לעומת פעילות בהפרעות השתתפו, אפשר לברר את ההשפעה הספציפית של תשומת לב מלמעלה למטה ברזולוציה של הפרעות בזכרון עבודה.

מספר מחקרים בוצעו גרסאות מרובות של פרדיגמה התערבות זו כדי להבין את הקושרת העצבית של הסוגים השונים של התערבות חיצונית הן ברזולוציה מרחב ובזמן גבוהה באמצעות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) וelectroencephalography (EEG), בהתאמה. פרדיגמה זו שימשה גם כדי להבהיר הבחנות חשובות בין ההתערבות בתחומים החזותיים ושמיעתיים, כמו גם את ההשפעה של מורכבות גירוי והלימה בהתערבות. כאן, גרסאות פרדיגמה מתוארות בפירוט.

Protocol

השלבים הבאים למנות איך לבצע פרדיגמה זו הרומן הקוגניטיבי נועדה להבהיר את היבטי נוירו-התנהגותיות של התערבות חיצונית בזיכרון הכרה המאוחר עובד, עם וריאציות מותאמות לזיווג עם EEG או fMRI. לפני תחילת איסוף הנתונים, אישורי מחקר כל בני-משתתפי הצורך להשלים באמצעות Institutional Review Boar…

Representative Results

הפרדיגמה התערבות זו אפשרה דור של ממצאים חשובים לגבי ההשפעה מובהקת ההתנהגות ומנגנונים עצביים של הסחת דעת והפרעות בזכרון עבודה במבוגרים צעירים ומבוגרים (ראה טבלה 2 לסיכום). התנהגות. התנהגותית, בקנה אחד עם הספרות ?…

Discussion

הפרדיגמה הקוגניטיבית רומן הוכיחה יעילות בחקירת הפרעות זיכרון עבודה על ידי הסחות דעת והפרעות. פרדיגמה זו וכמה גרסותיה, הרחבת השימוש בו על פני שיטות חושיות, רמות מורכבות גירוי, ושיטות הדמיה, מפורטות.

לפני תחילת הניסוי, לפני המסך כל …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

תודה רבות למפתחים של פרדיגמה זו, במיוחד ווסלי קלאפ, אן ברי, Jyoti מישרה, מיכאל רובנס, ותיאודור Zanto. עבודה זו נתמכה על ידי NIH 5R01AG0403333 (AG).

Materials

Computer for stimulus presentation Dell Optiplex GX620 hardware/software requirements will vary based on stimulus presentation software
Cathody Ray Tube (CRT) monitor ViewSonic G220fb 21"; recommended due to its superior latency relative to that of LCD monitors in displaying visual stimuli; chair should be positioned 75 cm away
E-Prime software Psychology Software Tools, Inc. E-Prime 2.0 Standard a different experimental presentation software can be used in place of E-Prime (e.g. Presentation (Neurobehavioral Systems), or PsychoPy (open-source); E-Prime and Presentation are compatible with Microsoft Windows, PsychoPy is compatible with Microsoft Windows, Mac OS X, and Linux)
Keyboard/response pad for Behavioral or EEG experiments Keyboard: Razer; Response Pad: Cedrus Keyboard: BlackWidow Ultimate; Response Pad: RB-830 any standard computer keyboard is acceptable, though response pads may offer more precise timing (ie: Cedrus RB-830 guarantees 1 ms resolution)
Keyboard/response pad for MRI experiments Curdes Package 904 ensure that keypad is MR-compatible
Headphones (for auditory behavioral experiments) Koss UR29
EEG-compatible Headphones (for auditory EEG experiments) Etymotic ER3-50; ER3-21; ER3-14A
MRI-compatible Headphones (for auditory MR experiments) Etymotic SD-AU-EAER30

References

  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4 (10), 829-839 (2003).
  2. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Gazzaley, A. Mechanisms of working memory disruption of external interference. Cerebral Cortex. 20 (4), 859-872 (2010).
  3. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Sabharwal, J., Gazzaley, A. Deficit in switching between functional brain networks underlies the impact of multitasking on working memory in older adults. PNAS. 108 (17), 7212-7217 (2011).
  4. Clapp, W. C., Gazzaley, A. Distinct mechanisms for the impact of distraction and interruption on working memory in aging. Neurobiology of Aging. 33 (1), 134-148 (2012).
  5. Mishra, J., Zanto, T., Nilakantan, A., Gazzaley, A. Comparable mechanisms of working memory interference by auditory motion in youth and aging. Neuropsychologia. 51 (10), 1896-1906 (2013).
  6. Sakai, K. Reactivation of memory: role of medial temporal lobe and prefrontal cortex. Rev Neurosci. 14 (3), 241-252 (2003).
  7. Sakai, K., Roye, J., Passingham, R. E. Active maintenance in prefrontal area 46 creates distractor-resistant memory. Nature Neuroscience. 5 (5), 479-484 (2002).
  8. Yoon, J. H., Curtis, C. E., D’Esposito, M. Differential effects of distraction during working memory on delay-period activity in the prefrontal cortex and the visual association cortex. Neuroimage. 29 (4), 1117-1126 (2006).
  9. Sreenivasan, K. K., Jha, A. P. Selective attention supports working memory maintenance by modulating perceptual processing of distractors. Journal of Cognitive Neuroscience. 19 (1), 32-41 (2007).
  10. Berry, A. S., Zanto, T. P., Rutman, A. M., Clapp, W. C., Gazzaley, A. Practice-related improvement in working memory is modulated by changes in processing external interference. Journal of Neurophysiology. 102 (3), 1779-1789 (2009).
  11. Berry, A. S., et al. The influence of perceptual training on working memory in older adults. PLoS One. 5 (7), e11537 (2010).
  12. Anguera, J. A., et al. Video game training enhances cognitive control in older adults. Nature. 501 (7465), 97-101 (2013).
  13. Gazzaley, A., Clapp, W., Kelley, J., McEvoy, K., Knight, R. T., D’Esposito, M. Age-related top-down suppression deficit in the early stages of cortical visual memory processing. PNAS. 105 (35), 13122-13126 (2008).
  14. Hasher, L., Zacks, R. T., Bower, G. H. Working memory, comprehension, and aging: A review and a new view. The Psychology of Learning and Motivation. 22, 193-225 (1998).
  15. Lustig, C., Hasher, L., Tonev, S. T. Inhibitory control over the present and past. European Journal of Cognitive Psychology. 13 (1-2), 107-122 (2001).
  16. Lustig, C., Hasher, L., Zacks, R., Macleod, C. M., Gorfein, D. S. Inhibitory deficit theory: Recent developments in a “new view. Inhibition in Cognition. , 145-162 (2007).
  17. Solesio-Jofre, E., Lorenzo-Lopez, L., Gutierrez, R., Lopez-Frutos, J. M., Ruiz-Vargas, J. M., Maestu, F. Age effects on retroactive interference during working memory maintenance. Biological Psychiatry. 88 (1), 72-82 (2011).
  18. Zacks, R. T., Hasher, L., Dagenback, D., Carr, T. H. Directed ignoring: Inhibitory regulation of working memory. Inhibitory Mechanisms in Attention, Memory and Language. , 241-264 (1994).
  19. Guerreiro, M. J. S., Murphy, D. R., Van Gerven, P. W. M. Making sense of age- related distractibility: The critical role of sensory modality. Acta Psychologica. 142 (2), 184-194 (2013).
  20. Verhaeghen, P., Zhang, Y. What is still working in working memory in old age: dual tasking and resistance to interference do not explain age-related item loss after a focus switch. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 68 (5), 762-770 (2013).
  21. García-Pacios, J., et al. Early prefrontal activation as a mechanism to prevent forgetting in the context of interference. Am J Geriatr Psychiatry. 21 (6), 580-588 (2013).
  22. Guerrerio, M. J. S. . The role of sensory modality in age-related distraction. , (2013).
  23. Li, L., Daneman, M., Qi, J. G., Schneider, A. B. Does the information content of an irrelevant source differentially affect spoken word recognition in younger and older adults. Journal of Experimental Psychology, Human Perception and Performance. 30 (6), 1077-1091 (2004).
  24. Murphy, D. R., McDowd, J. M., Wilcox, K. A. Inhibition and aging: Similarities between younger and older adults as revealed by the processing of unatteneded auditory information. Psychology and Aging. 14 (1), 44-59 (1999).
  25. Schneider, B. A., Daneman, M., Murphy, D. R., See, S. K. Listening to discourse in distracting settings: the effects of aging. Psychology and Aging. 15 (1), 110-125 (2000).
  26. Alain, C., Woods, D. L. Age-related changes in processing auditory stimuli during visual attention: evidence for deficits in inhibitory control and sensory memory. Psychology and Aging. 14 (3), 507-519 (1999).
  27. Chao, L. L., Knight, R. T. Prefrontal deficits in aging and inhibitory control with aging. Cerebral Cortex. 7 (1), 63-69 (1997).
  28. Fabiani, M., Low, K. A., Wee, E., Sabble, J. J., Gratton, G. Reduced suppression or labile memory? Mechanisms of inefficient filtering of irrelevant information in older adults. Journal of Cognitive Neuroscience. 18 (4), 637-650 (2006).
  29. Passow, S., et al. Human aging compromises attentional control of auditory perception. Psychological Aging. 27 (1), 99-105 (2012).
  30. Sommers, M. S., Danielson, S. M. Inhibitory processes and spoken word recognition in young and older adults: the interaction of lexical competition and semantic context. Psychology and Aging. 14 (3), 458-472 (1999).
  31. Tun, P. A., Wingfield, A. One voice too many: adult age differences in language processing with different types of distracting sounds. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 54 (5), P317-P327 (1999).
  32. Tun, P. A., O’Kane, G., Wingfield, A. Distraction by competing speech in young and older adult listeners. Psychology and Aging. 17 (3), 453-467 (2002).
  33. Conway, A. R. A., Engle, R. W. Working memory and retrieval: A resource-dependent inhibition model. Journal of Experimental Psychology: General. 123 (4), 354-373 (1994).
  34. Cashdollar, N., Lavie, N., Duezel, E. Alleviating memory impairment through distraction. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19012-19022 (2013).
  35. Folstein, M. F., Folstein, S. E., McHuge, P. R. Mini-mental state”. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research. 12 (3), 189-198 (1973).
  36. Reisberg, B., Ferris, S. H., de Leon, M. J., Crook, T. The Global Deterioration Scale for assessment of primary degenerative dementia. American Journal of Psychiatry. 139 (9), 1136-1139 (1982).
  37. Delis, D. C., Freeland, J., Kramer, J. H., Kaplan, E. Integrating clinical assessment with cognitive neuroscience: Construct validation of the California Verbal Learning Test. Journal of Consulting and Clinical Psychology. 56 (1), 123-130 (1988).
  38. Gregoire, J., van der Linden, M. Effect of age on forward and backward digit spans. Aging, Neuropsychology, and Cognition: A Journal on Normal and Dysfunctional Development. 4 (2), 140-149 (1997).
  39. Conway, A. R. A., Kane, M. J., Bunting, M. F., Hambrick, D. Z., Wilhelm, O., Engle, R. W. Working memory span tasks: A methodological review and user’s guide. Psychonomic Bulletin & Review. 12 (5), 769-786 (2005).
  40. Holdnack, J. A., Zhou, X., Larrabee, G. J., Millis, S. R., Salthouse, T. A. Confirmatory factor analysis of the WAIS-IV/WMS-IV. Assessment. 18, 178-191 (2011).
  41. Hill, B., Elliott, E., Shelton, J., Pella, R., O’Jile, J., Gouvier, W. Can we improve the clinical assessment of working memory? An evaluation of the WAIS-III using a working memory criterion construct. Journal of Clinical Experimental Neuropsychology. 32 (3), 315-323 (2011).
  42. Homack, S., Lee, D., Riccio, C. A. Test review: Delis-Kaplan Executive Function System. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 27 (5), 599-609 (2005).
  43. Benton, A. L., Hamsher, K. D. S., Rey, G. J., Sivan, A. B. . Multilingual aphasia examination. , (1994).
  44. Strauss, E., Sherman, E. M. S., Spreen, O. . A Compendium of Neuropsychological Tests: Administration, Norms, and Commentary 3rd ed. , 501-526 (2006).

Play Video

Cite This Article
Janowich, J., Mishra, J., Gazzaley, A. A Cognitive Paradigm to Investigate Interference in Working Memory by Distractions and Interruptions. J. Vis. Exp. (101), e52226, doi:10.3791/52226 (2015).

View Video