חלק 3: עיוותים סביבתיים משנים באופן דינמי את הזיכרון המרחבי האנושי

איש קשר: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 דוא"ל:audrey.hu@wecistanche.com

בבקשה, לחץ כאן לחלק 2

4|שיטות

4.1|משתתפים

49 משתתפים נתנו הסכמה בכתב וקיבלו תשלום עבור השתתפות בניסוי 1, 53 עבור ניסוי 2 ו-48 עבור ניסוי 3. משתתף אחד מניסוי 1 וארבעה משתתפים מניסוי 2 לא נכללו בשל ביצועים גרועים מהמקרה עד סוף הניסוי. הבלוק המוכר האחרון. משתתף נוסף לא נכלל בניסוי 2 כחריג (ציון תזוזה > 3 מעל הממוצע, בכיוון החזוי), והותיר ספירה סופית של 48 משתתפים בניסוי 1 (31 נשים, גיל ממוצע 23.5, טווח גילאים 18-44) , 48 בניסוי 2 (30 נשים, גיל ממוצע 22.4, טווח גילאים 18-33), ו-48 בניסוי 3 (38 נשים, גיל ממוצע 22.9, טווח גילאים 18-44), עם 24 משתתפים בכל מצב ניסוי. גודל המדגם נבחר לפני ביצוע כל הניסויים להיות כפול ממספר המשתתפים בניסויים קודמים שחקרו השפעות דומות (Chen et al., 2015). כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת בהתאם לוועדת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת פנסילבניה.

Cistanche יכול לשפר את הזיכרון

4.2|פרוטוקולים ניסויים

4.2.1|ניסוי 1: סביבה וירטואלית למחשב שולחני עם מידע חזותי מלא זמין - השתמשנו ב-Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) כדי לבנות סביבות מציאות מדומה שעובדו והוצגו מהראשון- פרספקטיבה של אדם באמצעות תוכנת המשחק המסחרית Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). הסביבה הוצגה ב-27-in. צג LG (רזולוציה: 1920 × 1080) והמשתתפים ישבו במרחק של כ-50 ס"מ מהמסך. המשתתפים למדו את מיקומם של אובייקטי מטרה בתוך סביבה וירטואלית, תוך שימוש בהליך הלמידה המתואר בטקסט הראשי ומוצג באיור 2. המשתתפים עברו בסביבה באמצעות יד ימין שלהם כדי להפעיל מקשי החצים כדי לנוע קדימה או אחורה ולפנות שמאלה או ימין. במהלך שלב ההחלפה, המשתתפים עברו למיקום האובייקט הזכור שלהם ולחצו על מקש "r" ביד שמאל כדי לרשום את תגובתם. כיוון ומיקום וירטואליים תועדו כל 100 אלפיות השנייה.

הסביבה המוכרת הייתה זירה וירטואלית מרובעת, ללא תקרה. כל קיר גבול היה 116 יחידות וירטואליות (vu) באורך × 5.6 vu בגובה ביחס לגובה עין מדומה של 4 vu. יחידה וירטואלית אחת מתאימה ל-0.3048 מטרים בעולם האמיתי (1 רגל). ארבעת אובייקטי המטרה היו רדיאטור, מנורה, תוף שמן ועוגה. בתחילת כל בלוק, המשתתפים אספו כל אובייקט מטרה בסדר פסאודו אקראי פעמיים ללא ניסויי החלפה משולבים. לאחר מכן הם ביצעו 16 ניסויים החלפה (4 לכל אובייקט, בסדר פסאודו אקראי), שלאחר כל אחד מהם מיד בוצע ניסוי איסוף עבור אותו אובייקט כדי לספק משוב. ההוראות לכל ניסוי (או "אסוף" או "החלף", ואחריו שם אובייקט היעד) הוצגו במרכז המסך במשך כל הניסוי. במהלך כל ניסוי "איסוף", רק החפץ שיש לאסוף היה נוכח בחדר. במהלך ניסויי "החלפה", לא היו חפצים. אותו מרקם הוחל על כל הקירות. רמזים דיסטליים, בצורת השמש, השמים ורכס הרים, הקיפו את הזירה (איור S1). רמזים דיסטליים אלה נרשמו באינסוף, ובכך סיפקו מידע התמצאות אך ללא רמזים למיקום.

המשתתפים השלימו שני בלוקים, בלוק מוכר ואחריו בלוק דפורמציה. רק ניסויי החלפה היו שונים בין בלוקים. הסביבה ששימשה בהחלפת ניסויים בבלוק הדפורמציה נמתחה ב-50 אחוז יחד עם מימד אחד ביחס לסביבה המרובעת המוכרת (רוחב 174 vu × אורך 116 vu) או דחוסה ב-50 אחוז (רוחב 58 vu × אורך 116 vu). כדי ליצור את הסביבות המעוותות הללו, טקסטורות הרצפה, הקירות והתקרה לא הותאמו מחדש, אלא נקטעו (במהלך דחיסות) או המשיכו לרצף את החלל החדש (במהלך מתיחה). עשרה משתתפים הבחינו בהבדל בין הסביבה המקורית לסביבה המעוותת.

לשפר את הזיכרוןמוצרי cistanche

4.2.2|ניסוי 2: סביבה וירטואלית שולחנית עם מידע חזותי

הסתיר במהלך החלפת ניסויים - התכנון והנהלים היו דומים לזה של ניסוי 1, למעט המתואר להלן.

הסביבה המוכרת הייתה חדר וירטואלי מרובע. כל קיר היה בעל מרקם עם טפט ייחודי כדי לספק רמזים התמצאות. הרצפה הייתה גם בעלת מרקם חוזר על מנת לספק מידע על זרימה אופטית, אך מרקם הרצפה לא סיפק רמזים למיקום בתוך הסביבה. כל קיר גבול היה באורך של 116 יחידות וירטואליות (vu) וגובה של 19 vu ביחס לגובה מדומה של 4 vu בגובה העיניים. הסביבה הייתה סגורה לחלוטין על ידי הקירות והתקרה (איור S1).

המשתתפים השלימו שלושה בלוקים. בבלוק הראשון, הסביבה הייתה מרובעת, ורמזים חזותיים נראו תמיד. בבלוק השני, הסביבה הייתה גם ריבוע, ורמזים ויזואליים במהלך החלפת ניסויים (אך לא ניסויים איסוף) הוסו על ידי ערפל צפוף ברגע שהמשתתף נסע לפחות 3.1 וו ממיקומו ההתחלתי. הערפל רווי במלואו ב-12.5 Vu, וחוסם את כל הרמזים החזותיים מעבר לרדיוס זה. כל החפצים אותרו לפחות 30 וו מכל הגבולות. בבלוק השלישי (גוש דפורמציה), רמזים חזותיים הוסו גם על ידי ערפל צפוף עם תנועה מהמיקום ההתחלתי והחדר המוכר הוחלף בחדר מלבני שנמתח 50 אחוז מהריבוע המקורי לאורך ציר אחד (רוחב 174 Vu × אורך 116 VU) או דחוס 50 אחוז (רוחב 58 vu × אורך 116 vu). כדי ליצור את הסביבות המעוותות הללו, טקסטורות הרצפה, הקירות והתקרה לא הותאמו מחדש, אלא נקטעו (לצורך דחיסה) או המשיכו לרצף את החלל החדש (עבור מתיחה). 11 משתתפים הבחינו בהבדל בין הסביבה המקורית לסביבה המעוותת.

4.2.3|ניסוי 3: סביבה וירטואלית סוחפת עם מידע חזותי וויסטיבולרי מלא זמין - התכנון והנהלים של ניסוי 3 היו דומים לאלו של ניסוי 1, למעט כפי שמתואר כאן. השתמשנו במנוע המשחקים של Unity גרסה 5.6 (https://unity3d.com, Unity Technologies, סן פרנסיסקו, קליפורניה) כדי לבנות ולעבד חדרי מציאות מדומה סוחפים באמצעות התצוגה הסטריאוסקופית המותקנת על הראש של HTC Vive וגשש מיקום (רזולוציה של 1,080 × 1,200 לכל עין; https://www.vive.com/, HTC עם טכנולוגיה של Valve Corporation, New Taipei City, טייוואן). תגובות במהלך שלב ההחלפה נאספו על ידי משתתפים שלחצו על מקש ה"הדק" של בקר HTC Vive אלחוטי עם היד הדומיננטית שלהם. המשתתפים יכלו להזיז את ראשם בחופשיות ולהסתובב בסביבה. הכיוון והמיקום שלהם תועדו כל 100 אלפיות השנייה. אף משתתפים לא התלוננו על מחלת תנועה במהלך הניסוי או אחריו.

הסביבה המוכרת הייתה חדר וירטואלי מרובע, בגודל 2.4 מ' אורך × 2.4 מ' רוחב × 2.5 מ' גובה. מיקומם של 2 קירות וירטואליים (צפון-דרום) תאמו ל-2 מקירות חדר המעקב הפיזיים, 2 הקירות הווירטואליים הנותרים (מזרח-מערב) ללא התאמה נעקרו במהלך דפורמציות. כל הקירות היו בעלי מרקם אפור פחם. הרצפה והתקרה היו במרקם אפור בהיר יותר. עמוד אפור בהיר מהרצפה עד התקרה 0.1 מ' רוחב × 0.1 מ' עמוד באורך מוקנן בכל פינה כדי להרתיע את המשתתפים מליצור קשר עם ציוד המעקב (איור S1).

המשתתפים השלימו שני בלוקים, בלוק מוכר ואחריו בלוק דפורמציה. רק ניסויי החלפה היו שונים בין בלוקים. הסביבה ששימשה במהלך ניסויי החלפת בלוק הדפורמציה נמתחה לאורך מימד אחד (מזרח-מערב) על ידי עקירת אחד הקירות ללא תחרות והעמודים הסמוכים להם (רוחב 2.8 מ' × 2.4 מ') או נדחסה לאורך ממד זה (רוחב 2. 0 מ' × אורך 2.4 מ'). בין בלוקים, התצוגה הפכה לשחור מוצק למשך 5 שניות כאשר ההוראות "המתן לניסוי הבא" מוצגות במרכז התחתון של שדה הראייה.

מכיוון שכבר לא ניתן היה להעביר את המשתתפים בטלפורטציה בין ניסויים, הם קיבלו הוראה לעבור לפני כל ניסוי לפנים וכמעט לגעת במרכז אחד מארבעת הקירות כפי שמצוין על ידי חץ שחור צף. כדי להבטיח שהמשתתף לא ראה שום קירות זזים במהלך ניסויי דפורמציה, הקיר שנעקר היה תלוי בעמדת ההתחלה של אותו ניסוי. אם הניסוי התחיל מהקיר המזרחי, אז הקיר המערבי נעקר ב-{{0}}.4 מ'. אם הניסוי התחיל מהקיר המערבי, אז הקיר המזרחי נעקר ב-0.4 מ'. אם הניסוי התחיל מהקירות הצפוניים או הדרומיים, אז הקיר המזרחי והמערבי נעקרו ב-0.2 מ' כל אחד. מכל עמדות ההתחלה, העקירה המיידית של הקירות לא נראתה. אף משתתף לא שם לב למניפולציה.

הסט השלם של אובייקטי המטרה היה כדור אדום, קובייה כחולה, גליל ירוק וקפסולה סגולה. מיקומי האובייקט היו כולם בטווח של 0.4 מ' ממרכז הסביבה המוכרת. כל החפצים הוצגו על אותו כן אפור בגובה 1.5 מ' על מנת להעלות אותם לגובה העיניים בערך (איור S1). אובייקטי המטרה לכל ניסוי נבחרו בסדר פסאודו אקראי. ההוראות (או "אסוף את" או "החלף את" ואחריו שם אובייקט היעד בטקסט התואם לצבע של אובייקט היעד, או "עבור אל החץ" כדי להתחיל את הניסיון הבא) הוצגו במרכז התחתון של החזותי שדה עבור מכלול כל הניסויים.

יתרון cistanche: שיפור הזיכרון

4.3|אָנָלִיזָה

כל הנתונים המוקלטים יובאו לתוך MATLAB (MathWorks) ונותחו באמצעות סקריפטים בכתב מותאם אישית.

4.3.1|ניתוח מיקום של אובייקט - כמתואר בטקסט הראשי ובאיור

3, כדי לבדוק אם המיקומים שהוחלפו של עצמים תלויים בגבול ההתחלה, יישרנו תחילה את כל ארבעת העצמים על ידי הפחתת המיקומים החציוניים שהוחלפו. לאחר מכן, עבור כל ציר (צפון-דרום ומזרח-מערב) חישבנו את התזוזה לאורך הציר הזה בין מיקומי ההחלפה החציוניים כאשר מתחילים מגבול אחד (צפון או מזרח) מינוס הגבול הנגדי (דרום או מערב). לבסוף, חישבנו את ההבדל בתזוזה שנמדדה לאורך הממדים המעוותים והבלתי מעוותים כמדד העניין הסופי. החציונים נבחרו כמדד לנטייה המרכזית למתן את ההשפעה של חריגים במקומות שהוחלפו.

4.3.2|סטטיסטיקה - כל הבדיקות הסטטיסטיות היו דו-זנביות (אלא אם צוין אחרת)

בדיקות לא פרמטריות כאשר הבדיקה הספציפית מצוינת בליווי כל תוצאה. בהתחשב בהתפלגות ארוכת הזנב האופיינית של נתוני המשמרת, מבחנים לא פרמטריים נבחרו מכיוון שמבחנים אלו אינם מניחים צורה מסוימת של ההתפלגויות שנבדקו. סטטיסטיקות W דווחו עבור כל מבחני הדרגה החתומה וסכום הדרגה של Wilcoxon. כל חלקות התיבה והשפם מציינות את המינימום למקסימום (שפם), את טווח הרבעון הראשון לשלישי (קופסה) ואת החציון (קו) של ההתפלגות.

יתרון cistanche: שיפור הזיכרון

חומר משלים

עיין בגרסת האינטרנט ב-PubMed Central לחומר משלים.

תודות

אנו מודים בתודה על התמיכה ממענק NSF PHY-1734030 (VB), NIH מעניקה EY022350 ו-EY027047 (RAE), וממענק NSF IGERT 0966142 (ATK). VB נתמך חלקית גם על ידי תוכנית ה- Honda Research Institute Curious-Minded Machines ומרכז אספן לפיזיקה (אספן, קולורדו; מענק NSF PHY-1607611) במהלך תקופה זו.

מידע על מימון

מכונות סקרניות של מכון המחקר הונדה; מכונים לאומיים לבריאות, מספרי מענק/פרס:EY022350, EY027047; הקרן הלאומית למדע, מספרי מענק/פרס: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030

הצהרת זמינות נתונים

נתונים ותסריטי MATLAB מותאמים אישית המיישמים את כל הניתוחים זמינים לציבור בכתובת https://github.com/akeinath/Humanזיכרון_דפורמציות סביבתיות.

תועלת cistanche

הפניות

Barry C, Hayman R, Burgess N, & Jeffery KJ (2007). שינוי קנה מידה תלוי ניסיון של רשתות אנטורינאליות. Nature Neuroscience, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]

Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C, & Doeller CF (2020). עיוות של המדד של מפות קוגניטיביות מעוות את הזיכרון. טבע התנהגות אנושית, 4, 177–188. 10.1038/s41562-019-0767-3

Burak Y, & Fiete IR (2009). אינטגרציה מדויקת של נתיב במודלים של רשת משיכה רציפה של תאי רשת. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]

Bush D, Barry C, Manson D, & Burgess N (2015). שימוש בתאי רשת לניווט. נוירון, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]

Bush D, & Burgess N (2014). מודל רשת משיכה מתמשכת של הפרעות תנודות היברידיות של ירי תאי רשת. The Journal of Neuroscience, 34, 5065–5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed: 24695724]

Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F, & Burgess N (2019). השפעות דיפרנציאליות של סביבה ותנועה עצמית על ירי תאי מקום ורשת. Nature Communications, 10, 630. 10.1038/s41467-019-08550-1

Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR, & McNamara TP (2015). הטיה בשילוב נתיב אנושי הוא

חזוי על ידי תכונות של תאי רשת. ביולוגיה עכשווית, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed: 26073138]

Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J, & Rieser JJ (2007). אינטגרציה בייסיאנית של מידע מרחבי. עלון פסיכולוגי, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]

Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G, & Wiles J (2012). שמירה על מפה קוגניטיבית בחושך: הצורך למזג ידע גבולות עם שילוב נתיבים. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]

דשמוך SS, & Knierim JJ (2011). ייצוג של מידע לא מרחבי ומרחבי בקורטקס האנטורינאלי הצידי. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]

דשמוך SS, & Knierim JJ (2013). השפעת אובייקטים מקומיים על ייצוגי ההיפוקמפוס: וקטורים וזיכרון מובילים. היפוקמפוס, 23, 253–267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]

Doeller CF, Barry C, & Burgess N (2010). עדויות לתאי רשת ברשת זיכרון אנושי. טבע, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed: 20090680]

Doeller CF, & Burgess N (2008). תיקון שגיאות מובהק ולמידה אגבית של מיקום ביחס לציוני דרך וגבולות. הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]

Doeller CF, King JA, & Burgess N (2008). מערכות סטריאטליות והיפוקמפוס מקבילות לציוני דרך וגבולות בזיכרון המרחבי. הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]

Dordek Y, Soudry D, Meir R, & Derdikman D (2016). חילוץ מאפייני תא רשת מתשומות תא מיקום באמצעות ניתוח רכיבים עיקריים לא שליליים. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]

Ekstrom AD, Harootonian SK, & Huffman DJ (2020). קידוד רשת, ייצוג מרחבי וניווט: האם עלינו להניח איזומורפיזם? היפוקמפוס, 30, 422–432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]

Epstein RA, Patai EZ, Julian JB, & Spiers HJ (2017). המפה הקוגניטיבית בבני אדם: ניווט מרחבי ומעבר לו. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]

Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T, & Siegrist C (2000). סקירה קצרה של ציוני דרך ידועים מכוונת מחדש את שילוב הנתיב באוגרים. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]

אטיין AS, וג'פרי KJ (2004). שילוב נתיב ביונקים. היפוקמפוס, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]

Fiete IR, Burak Y, & Brookings T (2008). מה תאי רשת משדרים על מיקום החולדות. The Journal of Neuroscience, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed: 18596161]

Gallistel CR (1990). ארגון הלמידה. קיימברידג', MA: Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB, & Moser EI (2005). מבנה מיקרו של מפה מרחבית בקורטקס האנטורינאלי. טבע, 436, 801–806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S, & Giocomo LM (2015). גבולות סביבתיים כתיקון שגיאה

מנגנון לתאי רשת. Neuron, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I, & Burgess N (2004). גורמים גיאומטריים של הזיכרון המרחבי האנושי.

קוגניציה, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]