Manyetoensefalografi Kayıtları, Karmaşık ve Basit İşitsel Diziler İçin Tanıma Belleğinin Uzay-zamansal Dinamiklerini Ortaya Çıkarıyor

İşitsel tanıma, tek öğelerin zaman içindeki organizasyonuna dayanan çok önemli bir bilişsel süreçtir. Bununla birlikte, karmaşıklığı değişen işitsel dizilerin bilinçli olarak tanınmasının altında yatan uzay-zamansal dinamikler hakkında çok az şey bilinmektedir. Bunu incelemek için 71 katılımcıdan, beyin aktiviteleri manyetoensefalografi (MEG) kullanılarak kaydedilirken, basit tonal müzik dizilerini ve eşleşen karmaşık atonal dizileri öğrenmeleri ve tanımaları istendi.

Müzik, bizi zamanda geriye döndürecek, geçmişin harika anılarını yeniden yaşayacak ya da bizi şimdiki zamanın güzelliğine derinlemesine daldıracak eşsiz ve inanılmaz bir güce sahiptir. Daha da önemlisi müzik aynı zamanda hafızamızı geliştirebilir, öğrenme ve çalışma yeteneklerimizi geliştirebilir.

Araştırmalar müzik dizilerinin hafızayla yakından bağlantılı olduğunu buldu. Bazen bir şarkının sözlerini kolaylıkla hatırlayabildiğimizi fark ederiz çünkü şarkı beynimizdeki dil merkezini uyarır ve tekrar tekrar çalınarak hafızayı pekiştirir. Aynı şekilde yeni bilgiler öğrenirken bilgiyi melodi ve ritimle birleştirerek daha kolay hatırlayabiliriz. Birçok tıp uzmanı ve eğitimci, öğrenmeyi geliştirmek için müziğin bir hafıza tekniği olarak kullanılmasını önermektedir.

Buna ek olarak müzik duygusal durumumuzu iyileştirebilir ve bizi daha rahat ve odaklanmış hale getirebilir. Kendimizi yorgun veya endişeli hissettiğimizde rahatlatıcı müzik, durumu anında rahatlatabilir. Bu tür müzik gergin duyguları rahatlatmada çok etkilidir ve aynı zamanda irademizi ve sabrımızı da geliştirebilir.

Sonuçta müzik hayatımızın ayrılmaz bir parçasıdır ve hafızamız ve öğrenme yeteneklerimiz için çok faydalı olabilir. Yani ister çalışıyor ister ders çalışıyor olun, kendinize yardımcı olması için biraz müzik kullanabilirsiniz. Bunun görevlerinizi daha iyi tamamlamanıza ve hayatınızı daha iyi hale getirmenize yardımcı olabileceğine inanıyorum. Bağışıklığımızı geliştirmemiz gerektiği görülüyor. Cistanche Deserticola bağışıklığı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Kısa Süreli Belleği Nasıl Geliştirebileceğinizi Bilin'e tıklayın

Sonuçlar, uyaranın karmaşıklığına bağlı olarak sinirsel aktivitedeki niteliksel değişiklikleri ortaya koymaktadır: Ton dizilerinin tanınması, hipokampal ve singulat alanları meşgul ederken, atonal dizilerin tanınması, esas olarak işitsel işlem ağını harekete geçirir. Bulgularımız, işitsel tanıma için bir kortiko-subkortikal beyin ağının dahil olduğunu ortaya koyuyor ve beyindeki işitsel algılamayı destekliyor. Uyaran karmaşıklığının, tanıma belleğinin sinir yollarını niteliksel olarak değiştirdiği fikri.

Yapısal olarak karmaşık seslerin kodlanması ve tanınması, henüz tam olarak açıklanamayan sinir mekanizmalarına dayanan bilişsel bir zorluktur. Karmaşık ses dizilerini ezberlemek için muhtemelen bir uyaranın bileşenlerinin ve hafıza fonksiyonlarının zamansal organizasyonuna güveniriz.

Bellek kodlaması hipokampüste gerçekleşir2-4, tanıma belleğiyle ilgili sonraki süreçler ise hipokampus, insula ve alt temporal korteks2,5,6 dahil olmak üzere medial temporal lobdaki birbirine bağlı bölgelerin işlevsel bir ağı tarafından desteklenir. Hafızanın pekiştirilmesi için hipokampal ve neokortikal alanlar arasındaki iletişime ihtiyaç vardır7-9. Nesnelerin, yüzlerin veya doğal manzaraların resimleri gibi statik görsel uyaranların kullanıldığı çalışmalardan pek çok kanıt elde edilmektedir10-12. Bununla birlikte, bilgi ve anlam da, beyin önceki bellek temsillerine dayanarak yaklaşan uyaranları tahmin etmeye çalışırken zaman içinde ortaya çıkar. Bu nedenle, hafıza tanımayı ve bunun altında yatan hızlı beyin dinamiklerini daha iyi anlamak için, dinamik uyaranların zamansal özelliklerini vurgulayan yeni yöntemlerin benimsenmesi gerekmektedir. Bu, müzik gibi13-15 zaman içindeki evrimleri yoluyla anlam kazanan ses dizilerinin işlenmesinin altında yatan sinirsel aktiviteyi inceleyerek yapılabilir.

Campo ve Brattico16 tarafından incelendiği gibi, müzik hafızasının sinirsel temellerini araştıran çok az sinirbilimsel çalışma bulunmaktadır. Örneğin, fonksiyonel rezonans görüntüleme (fMRI) ve doğal müzik dinleme paradigmasını kullanarak, Alluri ve arkadaşları17 müzik işlemenin sinirsel bağıntılarını araştırdılar ve tını, tonal ve ritmik özelliklerin sürekli işlenmesi için bilişsel, motor ve limbik beyin ağlarının aktivasyonunu bildirdiler. . Daha sonra Burunatet ark.18 aynı uyaranı kullanarak müzikal motiflerin tanınması sırasında hafızayla ilgili ve motor beyin bölgelerinin harekete geçtiğini bildirmiştir. Katkılarına rağmen, bu çalışmalar ses kodlama ve hafıza süreçlerinin ince taneli zamansal mekanizmalarını tanımlamada başarısız oluyor.

Daha yakın zamanlarda, müzik tanımayı incelemek için manyetoensefalografinin (MEG) yüksek zamansal çözünürlüğünü manyetik rezonans görüntülemenin (MRI) yüksek uzaysal çözünürlüğünü birleştirdik. Bu çalışmalar, birincil işitsel korteks, üst temporal ve üst temporalden oluşan yaygın bir kortiko-subkortikal beyin ağının zamansal katılımını vurguladı. İşitsel (müzikal) sekansların tanınması sırasında girus, frontal kapakçık, singulat girus, orbitofrontal korteks ve hipokampus. Genel olarak bu araştırmalar, zamansal dizilerin tanınmasının altında yatan nöral mekanizmalara dair eşsiz bir anlayış sağlamıştır. Geriye, bu mekanizmaların uyaran karmaşıklığı tarafından nasıl modüle edildiği ele alınması gereken bir konu kalmıştır.

Burada, anlamın zaman içinde ayrı ayrı tonların sıralı kombinasyonundan ortaya çıktığı melodik dizileri kullandık21 ve yeni, karmaşık müzikal diziler elde etmek için ton dağılımını değiştirdik. Bu senaryoda, müzik dizilerinin kodlanması ve tanınması büyük ölçüde onu oluşturan tonların sıralı sırasına bağlıdır. Öncelikle Batı popüler müziğindeki hakim müzik sistemi olan tonalite kurallarına göre müzik dizilerini seçtik22. İkinci olarak, diğer tüm değişkenleri (örneğin ritim, tempo, tını) sabit tutarken ton aralıklarını (yani perdeler arasındaki mesafeleri) değiştirerek, uyumlu atonal müzik dizileri oluşturduk. Uyaran manipülasyonu, atonal müzik dizilerinden ziyade tonal müzik dizilerinin genel olarak işlenmesinin daha kolay olduğunu23-27 ve uzman olmayan dinleyiciler tarafından daha çok beğenildiğini27-29 bildiren önceki literatüre dayanıyordu. Tonal müzikten farklı olarak atonal müzik, net bir tonal merkezin ve hiyerarşik istikrarın bulunmaması ile karakterize edilir; bu da onun tahmin değerini önemli ölçüde azaltır ve tahmin hatalarının artmasına neden olur23-26,30. Bu nedenle, tonal aralıkları değiştirmenin atonal dizilerin öngörülebilirliğini azaltacağını ve bunların tanınmasında artan zorluklara yol açacağını bekliyorduk.

Özetlemek gerekirse, mevcut çalışmada, katılımcılar değişen karmaşıklıktaki işitsel (müzikal) dizileri dinleyip tanırken ve işitsel tanıma belleğinin ince taneli uzay-zamansal dinamiklerini tanımlamayı amaçlarken, MEG ve müzikal tanıma görevini19-21 kullandık. Önceki çalışmaları takiben17-21, işitsel dizilerin tanınmasının, hem işitsel (örneğin, birincil işitsel korteks, üst temporal girus, Heschl girusu, planum temporale, insula) hem de hafıza işleme alanlarını (örneğin, hipokampus, singulat) içeren yaygın bir beyin ağını aktive etmesini bekliyorduk. girus).

Ayrıca, sinirsel aktivitenin, iki farklı bilişsel sürecin oluşumunu yansıtan iki ana frekans bandı boyunca dağıtılacağını da varsaydık: hafıza işleme alanlarındaki tüm müzik dizisinin tanınmasıyla ilgili yavaş bir frekans bandı ve her tonun işlenmesiyle ilişkili daha hızlı bir frekans bandı. işitsel bölgelerdeki müzik dizisinin. Daha da önemlisi, uyaran karmaşıklığına bağlı olarak tonal müziğin, tonal ve atonal dizilerin tanınması sırasında farklı davranışsal tepkilere ve farklı sinir yollarına yansıyacak şekilde, tonal müziğin atonal müziğe göre daha verimli bir şekilde işleneceğini varsaydık.

Davranışsal ve sinirsel sonuçlarımız, tonal ve atonal dizilerin tanınması arasında açık farklılıklar olduğunu gösterdi. Kaynak yeniden yapılandırma analizleri, tonal ve atonal diziler için farklı aktivasyon kümelerini gösterdi. Genel olarak, nöral aktivite, ezberlenmiş ton dizileri için hafıza işleme alanlarında ve ezberlenmiş tonal diziler için işitsel işlem bölgelerinde daha güçlüydü.

Sonuçlar

Davranış verileri. Katılımcılar eski/yeni bir işitsel tanıma görevi gerçekleştirdiler (Şekil 1). Önce bir müzik parçasını (kodlama) dinlediler ve ardından hangi müzik dizilerinin ezberlendiğini veya yeni olduğunu belirlediler. Tanıma sırasında katılımcıların tepki doğruluğu ve tepki süresi joystick kullanılarak kaydedildi. Bu davranışsal veriler, dört deney koşulu (ezberlenmiş tonal diziler, yeni tonal diziler, ezberlenmiş atonal diziler ve yeni atonal diziler) arasındaki farkları incelemek için istatistiksel olarak analiz edildi.

Tek yönlü bir varyans analizi (ANOVA), yanıt doğruluğundaki farklılıkların istatistiksel olarak anlamlı olduğunu gösterdi, F(3,280)=6.87, p=0.002. Post-hoc analizler, ezberlenmiş atonal diziler için ortalama doğru yanıt sayısının (M=30.98, SD=5.46), yeni atonal dizilere (M=34.51, SD) kıyasla önemli ölçüde daha düşük olduğunu gösterdi.=4.26, p < 0.001), ezberlenmiş tonal(M=34.34, SD=5.95, p=0.002) ve yeni tonal diziler(M { {24}}.41, SD=6.04, p=0.001). Şekil 2a, yağmur bulutu grafiklerini kullanan koşullar arasındaki farkları göstermektedir31.

Ortalama reaksiyon süresine ilişkin olarak, tek yönlü ANOVA, F(3, 280)=4.94, p=0.002 ile belirlenen koşullar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark vardı. Post-hoc analizler, ezberlenmiş tonal diziler (M=1735.17, SD=259.91) için ortalama reaksiyon süresinin, ezberlenmiş atonal (M=1879.44, SD {) ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha düşük olduğunu ortaya çıkardı. {14}}.34,p=0.005) ve yeni atonal diziler (M=1873.78, SD =250.48, p=0.007), ancak yeni ton dizileriyle karşılaştırılmamıştır(M=1799.52, SD=267.14, p=.450). Şekil 2b koşullar arasındaki farkları göstermektedir.

Davranışsal tepkiler için sayısal kaynak verileri Ek Veri 1'de verilmiştir.

MEG sensör verileri. MEG verileri (204 düzlemsel gradiometre ve 102 manyetometre), geniş bant sinyali kullanılarak MEG sensörü seviyesinde analiz edildi. Çalışmanın vurgusu, tonal ve atonal müzik dizilerini tanımada rol oynayan beyin alanlarının tanımlanmasına dayansa da, MEG sensörü verileri, nöral sinyalin yeni denemelere göre ezberlenmiş olanlar için önemli ölçüde farklı olup olmadığını değerlendirmek için incelendi ve bu nedenle önceki çalışmaların sonuçlarını doğrulayacaktı19,20.

Her deneysel koşul için doğru denemelerin dönemsel verilerinin ortalaması alındıktan ve düzlemsel gradiometreler birleştirildikten sonra, hangi koşulun (ezberlenmiş veya yeni) her bir örnek ve MEG sensörü için daha güçlü bir sinir sinyali ürettiğini belirlemek için eşleştirilmiş örnek t-testleri yapıldı. Küme tabanlı MCS daha sonra çoklu karşılaştırmaları düzeltmek için hesaplandı. Bu, hem tonal hem de atonal veriler için bağımsız olarak gerçekleştirildi (ayrıntılar için Yöntemlere bakın).

İlk olarak, 0-2500 ms zaman aralığındaki tonal veriler için eşleştirilmiş örnek t testleri (=0.01) hesaplandı (atonal verilere ilişkin başlangıcından itibaren, eşleştirilmiş örnek t-testleri (= 0.01)birleşik düzlemsel gradiometreler kullanılarak aynı zaman aralığında (0–2500 ms) hesaplandı. Daha sonra, anlamlı t-testi sonuçlarında MCS'yi kullanmak için çoklu karşılaştırmalar düzeltildi ( { {13}}.001, 1000 permütasyon). Bu prosedür, ezberlenmiş alıntılarla yeni alıntıları karşılaştırırken üç ana önemli aktivasyon kümesini tanımladı (Tablo 2, Ek Şekil 3 ve Ek Veri 2). Yeni ve ezberlenmiş kontrast durumunda, üç ana aktivasyon kümesi belirlendi. önemli aktivite kümeleri bulundu (Tablo 2, Ek Şekil 4 ve Ek Veri 2).

Kaynağın yeniden yapılandırılması. MEG sensörü seviyesinde sinir sinyallerinin gücünü inceledikten sonra, çalışmanın ana amacına odaklandık; yani MEG ile yeniden yapılandırılmış kaynak uzayında tonal ve atonal müzik dizilerinin tanınmasının altında yatan sinirsel farklılıkları araştırmak. Bu analizi gerçekleştirmek için MEG kanalları tarafından kaydedilen olayla ilgili alanların beyin kaynaklarının lokalizasyonunu belirledik. Bu, Bonetti ve ark.19,20'de kullanılan ve bağlantılı olan hem tetonal hem de atonal diziler ve iki frekans bandı (yavaş[0.1–1 Hz] ve daha hızlı [2–8 Hz]) için gerçekleştirildi. tek bir bileşenin (yavaş) tüm diziye (hızlı) göre işlenmesi. Yavaş ve hızlı frekans bantları arasındaki beyin aktivitesini karşılaştırmak ve standart delta (1-4 Hz) ve teta (5-8 Hz) frekans bantlarındaki aktivite modelini incelemek için ek analizler hesaplandı.

Yavaş frekans bandı (0,1–1 Hz). Sinir kaynakları bir hüzme oluşturucu yaklaşımı kullanılarak hesaplandı. İlk olarak, her beyin kaynağı aktif bir dipol olarak ele alınarak ve MEG sensörleri üzerindeki gücü hesaplanarak ileri bir model hesaplandı. İkinci olarak, MEG kayıtlarına dayanarak sinirsel aktivitenin beyin kaynaklarını tahmin etmek için ters bir model olarak bir ışın oluşturma algoritması kullanıldı.

Sinir kaynakları hesaplandıktan sonra, her zaman noktasında ve dipol konumunda bir GLM hesaplandı. Ezberlenmiş ve yeni koşulların ana etkisini ve bunların hem tonal hem de atonal veriler için bağımsız olarak karşıtlığını tahmin etmek amacıyla birinci ve grup düzeylerinde bir dizi t testi (= 0.{05) gerçekleştirildi. Küme tabanlı MCS (= 0.001, 1000 permütasyon), çoklu karşılaştırmaları düzeltmek ve müzik dizilerinin gelişiminin altında yatan beyin aktivitesini belirlemek için hesaplandı. Bu analizler, dizileri oluşturan tonların her birine karşılık gelen beş spesifik zaman aralığı için gerçekleştirildi: birinci ton (0-250 ms), ikinci ton (251-500 ms), üçüncü ton (501-750 ms), dördüncü ton (751-750 ms). 1000 ms) ve beşinci ton (1001–1250 ms). Bu, bağımsız olarak hem tonal hem de atonal diziler için ezberlenmiş ile yeni arasındaki kontrast ve ezberlenmiş tonal ile ezberlenmiş atonal diziler için tahmin edilmiştir.

Ek Veri 3'te bildirildiği gibi, tonal dizilerin her tonu için çeşitli beyin vokselleri (k) boyunca önemli aktivite kümeleri (p < 0.001) konumlandırılmıştır. Ezberlenmiş tonal diziler için, sinirsel aktivite genel olarak daha güçlüydü. üçüncü(k=69), dördüncü (k=266) ve beşinci tonlar (k=229).

Üçüncü ton için en büyük farklar orta singulat girus, sağ tamamlayıcı motor alan, precuneus ve sol lingual girusta lokalize oldu; dördüncü ton için sol amigdala sol parahipokampal girus, sol dil girusu, sol hipokampus ve orta singulat girus ve son ton için ön ve orta singulat girus ve sol lingual girus. Yeni ton dizileri için, beyin aktivitesi birinci (k=54) ve ikinci tonlarda (k=29) daha güçlüydü. Özellikle, yeni ve ezberlenmiş sekanslar arasındaki fark, ilk ton için sol kalkarin fissür, sol lingual girus, sol hipokampus, sol precuneus ve sol superior temporal girusta ve sağ fusiform girus, sağ lingual girus ve sağ alt oksipital girusta en güçlüydü. ikinci ton için. Yavaş bant için ezberlenmiş ve yeni ton dizileri arasındaki kontrast, Şekil 3a'da gösterilmektedir.

For more information:1950477648nn@gmail.com