نقشه برداری از مسیرهای مغزی به یاد ماندنی بصری

برای نزدیک به یک دهه، تیمی از محققان آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) به دنبال کشف این موضوع بودند که چرا برخی از تصاویر در ذهن افراد باقی می‌مانند، در حالی که بسیاری دیگر محو می‌شوند. برای انجام این کار، آنها نقشه‌برداری از پویایی‌های مکانی-زمانی مغز درگیر در تشخیص یک تصویر بصری را آغاز کردند. و اکنون برای اولین بار، دانشمندان از ترکیب نقاط قوت مغناطیس مغزی (MEG) که زمان فعالیت مغز را ثبت می کند و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) که مناطق فعال مغز را شناسایی می کند، برای تعیین دقیق زمان و مکان پردازش مغز استفاده کردند. یک تصویر به یاد ماندنی

مطالعه دسترسی آزاد آنها که در ماه جاری منتشر شد زیست شناسی PLOS، از 78 جفت تصویر استفاده کرد که برای یک مفهوم منطبق بودند اما در امتیازات به یاد ماندنی آنها متفاوت بودند – یکی بسیار به یاد ماندنی بود و دیگری به راحتی فراموش می شد. این تصاویر با صحنه‌های اسکیت‌برد، حیوانات در محیط‌های مختلف، اشیاء روزمره مانند فنجان و صندلی، مناظر طبیعی مانند جنگل‌ها و سواحل، صحنه‌های شهری از خیابان‌ها و ساختمان‌ها و چهره‌هایی که عبارات متفاوتی را به نمایش می‌گذارند، به ۱۵ نفر نشان داده شد. چیزی که آنها دریافتند این بود که شبکه توزیع‌شده‌تری از مناطق مغز نسبت به آنچه قبلاً تصور می‌شد، فعالانه در فرآیندهای رمزگذاری و نگهداری که زیربنای خاطره‌انگیز بودن است، درگیر هستند.

بنجامین لانر، دانشجوی دکترای MIT در رشته مهندسی برق و علوم کامپیوتر، وابسته به CSAIL، و اولین نویسنده این کتاب می‌گوید: «مردم تمایل دارند برخی تصاویر را بهتر از دیگران به خاطر بسپارند، حتی زمانی که از نظر مفهومی شبیه به هم هستند، مانند صحنه‌های مختلف یک شخص در حال اسکیت‌برد زدن. مطالعه. ما نشانه‌ای از حافظه بصری را شناسایی کرده‌ایم که حدود 300 میلی‌ثانیه پس از دیدن یک تصویر نمایان می‌شود، که شامل نواحی در سراسر قشر اکسیپیتال شکمی و قشر گیجگاهی است که اطلاعاتی مانند درک رنگ و تشخیص اشیا را پردازش می‌کند. این امضا نشان می‌دهد که تصاویر بسیار خاطره‌انگیز واکنش‌های مغزی قوی‌تر و پایدارتر را تحریک می‌کنند، به‌ویژه در مناطقی مانند قشر بینایی اولیه، که قبلاً در پردازش حافظه آن را دست‌کم می‌گرفتیم.

در حالی که تصاویر بسیار به یاد ماندنی پاسخ بالاتر و پایدارتری را برای حدود نیم ثانیه حفظ می کنند، پاسخ به تصاویر کمتر به یاد ماندنی به سرعت کاهش می یابد. لاهنر توضیح داد که این بینش می تواند درک ما از چگونگی شکل گیری و ماندگاری خاطرات را دوباره تعریف کند. این تیم در نظر دارد این تحقیق پتانسیلی برای کاربردهای بالینی آینده، به ویژه در تشخیص زودهنگام و درمان اختلالات مرتبط با حافظه داشته باشد.

روش همجوشی MEG/fMRI، که در آزمایشگاه دانشمند تحقیقاتی ارشد CSAIL، Aude Oliva توسعه یافته است، به طرز ماهرانه ای پویایی های مکانی و زمانی مغز را به تصویر می کشد و بر محدودیت های سنتی ویژگی مکانی یا زمانی غلبه می کند. روش ادغام کمک کوچکی از دوست یادگیری ماشین خود داشت تا فعالیت مغز را در هنگام مشاهده تصاویر مختلف بهتر بررسی و مقایسه کند. آنها یک “ماتریس بازنمایی” ایجاد کردند که مانند یک نمودار دقیق است و نشان می دهد که چگونه پاسخ های عصبی در مناطق مختلف مغز مشابه هستند. این نمودار به آنها کمک کرد تا الگوهای مکانی و زمانی که مغز آنچه را که ما می بینیم پردازش می کند را شناسایی کنند.

انتخاب جفت تصویر از نظر مفهومی مشابه با نمرات خاطره‌انگیز بالا و پایین، مؤلفه حیاتی برای باز کردن این بینش‌ها به خاطره‌انگیز بودن بود. لانر توضیح داد process از تجمیع داده‌های رفتاری برای تخصیص امتیازهای خاطره‌انگیز بودن به تصاویر، که در آن مجموعه‌ای از تصاویر با حافظه بالا و پایین را با بازنمایی متعادل در دسته‌های بصری مختلف انتخاب کردند.

علیرغم گام های برداشته شده، تیم به چند محدودیت اشاره می کند. در حالی که این کار می‌تواند نواحی مغز را شناسایی کند که اثرات قابل توجهی در حافظه دارند، نمی‌تواند عملکرد مناطق را در روش کمک به رمزگذاری/بازیابی بهتر از حافظه روشن کند.

“درک زیربنای عصبی خاطره انگیزی، راه های هیجان انگیزی را برای پیشرفت های بالینی، به ویژه در تشخیص و درمان زودهنگام اختلالات مرتبط با حافظه باز می کند. onاولیوا می گوید. «امضاهای مغزی خاصی که ما برای خاطره‌انگیز بودن شناسایی کرده‌ایم، می‌توانند به نشانگرهای زیستی اولیه برای بیماری آلزایمر و سایر زوال عقل‌ها منجر شوند. این تحقیق راه را برای استراتژی‌های مداخله‌ای جدید هموار می‌کند که به‌خوبی با مشخصات عصبی فرد تنظیم می‌شوند، به طور بالقوه چشم‌انداز درمانی اختلالات حافظه را تغییر می‌دهند و به طور قابل توجهی نتایج بیمار را بهبود می‌بخشند.

ویلما بینبریج، استادیار روان‌شناسی در دانشگاه شیکاگو که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «این یافته‌ها هیجان‌انگیز هستند زیرا به ما بینشی از آنچه در مغز بین دیدن چیزی و ذخیره آن در حافظه می‌افتد، می‌دهند. «محققان اینجا در حال برداشتن هستند روی یک سیگنال قشری که منعکس کننده چیزهایی است که باید به خاطر بسپارید و آنچه را می توان زود فراموش کرد روی”

لانر و اولیوا که همچنین مدیر تعامل صنعت استراتژیک در کالج محاسباتی MIT شوارتزمن، مدیر MIT-IBM واتسون AI آزمایشگاه MIT-IBM و محقق اصلی CSAIL است، به یلدا محسن زاده، استادیار دانشگاه وسترن و کیتلین مولین، محقق دانشگاه یورک می پیوندند. روی کاغذ. این تیم یک کمک هزینه ابزار مشترک از مؤسسه ملی بهداشت را تأیید می کند، و کار آنها توسط کمک هزینه تحصیلی دانشکده Vannevar Bush از طریق کمک مالی دفتر تحقیقات دریایی، جایزه بنیاد ملی علوم، جایزه ابتکار تحقیقات دانشگاه چند رشته ای از طریق کمک هزینه اداره تحقیقات ارتش تأمین شده است. و کمک هزینه تحصیلی EECS MathWorks. مقاله آنها در زیست شناسی PLOS.