Görsel Çalışma Belleği Yükünün Görevle İlgisiz İşitsel Uyaranların Tespiti ve Nöral İşlemesi Üzerindeki Etkileri

Görevle ilgisi olmayan uyaranların işlenmesini azaltmak için algısal yük önerilmiş olsa da, diğer görev yükü biçimlerine ilişkin teorik argümanlar ve ampirik bulgular sonuçsuzdur. Burada, düşük ve yüksek yük arasında değişen, uyaranlarla ilgisiz bir görsel çalışma belleği görevi sırasında, uyaran yoğunluğu değişen işitsel uyaranların algılanmasını ve sinirsel olarak işlenmesini sistematik olarak araştırdık. Uyaran gücüne bağlı olarak, düşük yük ile karşılaştırıldığında yüksek altında işitsel uyaranlara yönelik olayla ilgili potansiyelin uyaran algılamasının azaldığını ve P3'ün azaldığını ancak N1 genliklerinin etkilenmediğini bulduk. Buna karşılık, yükten bağımsız farkındalık etkileri hem erken (N1) hem de geç (P3) zaman pencerelerinde gözlemlendi. Bulgular, görsel çalışma belleği yükünün işitsel uyaranlar üzerindeki geç sinirsel etkisini, bu uyaranlara ilişkin farkındalığın bildirilme olasılığının daha düşük olduğunu göstermektedir.

Uyaran yoğunluğu ile hafıza performansı arasındaki ilişki pek çok araştırmanın konusudur. Çalışmalar, orta derecede uyarımın hafızayı geliştirebileceğini, ancak çok güçlü uyarımın olumsuz etkilere yol açabileceğini göstermiştir.

Günlük hayatımızda televizyon izlemek, oyun oynamak, müzik dinlemek, arkadaş edinmek vb. çeşitli uyaranlarla sıklıkla karşılaşırız. Bu uyaranların orta miktarları, günü kolaylıkla ve keyifle geçirmemiz için enerjik kalmamıza ve ilgimizi korumamıza yardımcı olabilir. Aynı zamanda orta derecede uyarım hafızanın geliştirilmesine de yardımcı olur. Yeni bir bilgiyle karşılaştığımızda orta düzeyde uyarım daha fazla odaklanmamıza yardımcı olabilir, bilginin işlenme hızını ve hafıza sürecini hızlandırabilir.

Ancak uyaranın çok aşırı olması olumsuz etkilere neden olabilir. Daha güçlü uyaranlar dikkat eksikliği, kaygı, sinirlilik ve aşırı yorgunluk gibi olumsuz etkilere neden olabilir ve bunların tümü hafızanın etkinliğini azaltabilir. Bu nedenle, orta derecede uyarım ve dengeli bir zihin durumu, hafızanın korunması için gerekli koşullardır.

Özetle uyaran yoğunluğu ile hafıza arasındaki ilişki çok önemlidir. Ancak unutmamalıyız ki orta düzeyde uyarım bize yardımcı olabilir, aşırı uyarım ise olumsuz sonuçlara yol açabilir. Dengeli bir yaşam sürdürmek ve uygun uyarıyı almak hafızayı daha verimli ve daha uzun ömürlü hale getirebilir. Hafızamızı geliştirmemiz gerektiği görülebilir. Cistanche hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü et ezmesi birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği, içerdiği karboksilik asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. dahil olmak üzere çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler, çeşitli kanallar aracılığıyla beyin sağlığını geliştirebilir.

Belleğinizi geliştirmenin yollarını bilin'e tıklayın

Yük Teorisi 1-3, dikkatin bilgi işlemeyi nasıl etkilediğine dair baskın teori olarak kabul edilebilir. Devam eden bir görevin yüküne bağlı olarak esnek bir dikkat odağı önerir. Düşük yük sırasında bilgi işlenebilirken yüksek yük, dikkat dağıtıcı işlemenin erken engellenmesine yol açar. Başlangıçta teori, algısal görev manipülasyonları (yani algısal yük)1,2 bağlamında geliştirildi. Daha sonraki versiyonlar aynı zamanda bilişsel yük (yani çalışma belleği yükü)4 olarak adlandırılan yükü de içeriyordu. Başlangıçta teori, algısal ve çalışma belleği yükü4 için zıt fenomenleri öne sürüyordu. Bununla birlikte, bu varsayım daha sonra revize edilmiştir5 ve ampirik çalışma, algısal ve çalışma belleği yükünün benzer etkilerini göstermektedir (inceleme için bkz.).

Yük Teorisi, yüksek ve düşük yükün görevle ilgisi olmayan çeldiricilerin işlenmesi üzerindeki erken etkilerini öne sürmektedir3. Bununla birlikte, sinirbilimsel açıdan erken ve geç etkileri neyin oluşturduğu belirsizliğini koruyor ancak işleme hiyerarşisindeki erken ve geç beyin alanları ve elektrofizyolojik yanıtlardaki spesifik zamansal pencereler tarafından genel olarak operasyonel hale getirilebilir6. Görevle ilgisi olmayan çeldiricilerin nöronal aktivasyonu üzerindeki yük etkilerine ilişkin grubumuzun6 yakın zamanda yapılan bir incelemesi, yük etkilerinin uyaran işlemenin sonraki aşamalarında daha güvenilir bir şekilde meydana geldiği, ancak yük etkilerinin zamansal oluşumunun belirtilmesi gerektiği sonucuna varmıştır. Elektrofizyolojik yöntemler, nöronal aktivitenin yüksek zamansal çözünürlüğünü sunar ve erken ve geç etkiler arasında ayrım yapılmasına olanak tanır7-10. İşitsel modalitede, örneğin N1, uyaranın başlangıcından yaklaşık 100 ms sonra meydana gelen ve işitsel ortamdaki değişikliklerle ilişkili en erken olumsuz bileşeni temsil eden erken bir ERP bileşenidir11. Buna karşılık, uyaran sonrası 300 ms'den sonraki geç pozitif dalgalar, uyaran özelliklerine daha az bağımlıdır ancak karar verme ve uyaranların değerlendirilmesi dahil olmak üzere uyaranların algı sonrası işlenmesiyle ilişkilidir12,13.

Çeşitli çalışmalar elektroensefalografi kullanarak görevle ilgisi olmayan uyaranlarda çalışma belleği yükünün sinirsel bağıntılarını araştırmış ve heterojen bulgular vermiştir. Çeşitli tek modlu görsel çalışmalarda (örn. görsel çeldiriciyle görsel yük), erken görsel potansiyellerin (örn. P1 ve N1/N170 amplitüdü) yükten14-16 etkilendiği rapor edilirken, iki çalışmada yüzle ilgili N170 amplitüdlerinin düşük seviyede azaldığı rapor edildi. yüksek yük17,18. Daha sonraki görsel ERP genlikleri (yani P3 genliği) bu çalışmalarda sistematik olarak azaltılmıştır14-19. İşitsel modda tek modlu çalışmalar yoktur. Çapraz modlu işitsel çeldiriciler için (yani işitsel çeldirici ile görsel yük), bazı çalışmalar N1 amplitüdlerinin azaldığını bildirirken20,21 diğer çalışmalar hiçbir etki bulamamıştır. Burada, işitsel çeldiricilere yönelik daha sonraki ERP genlikleri (yani P3 genliği) de sistematik olarak azaltılmıştır20,22-24, yalnızca bir çalışma P3 yanıtlarının arttığını göstermiştir25. Bu nedenle, çalışma belleği depolamasının alana özgü olduğunu öne süren çalışmalara rağmen26, çok sayıda araştırma, çalışma belleği yükünün ERP'ler üzerindeki işitsel çeldiricilere yönelik çapraz modlu etkilerini göstermektedir (inceleme için bkz. 6). Bu, Yük Teorisinin geniş formülasyonları yoluyla işleme kaynaklarının çapraz modlu paylaşımına işaret etmektedir (inceleme için bkz. 6).

Ayrıca, Yük Teorisinden gelen kritik bir tahmin, yüksek yük koşulları altında çeldirici uyaranların, en azından eşik uyaranlarının tespitinin azaltılması veya hatta engellenmesi gerektiğidir. Ancak asıl görevin yük düzeyine bağlı olarak çeldiricilerin tespiti ve sinirsel işlenmesini inceleyen tek bir çalışma bulunmaktadır. Molloy ve ark.27 düşük algısal görsel yüke göre yüksek seslere verilen manyetoensefalografik erken (aM100) ve geç (P3) yanıtların azaldığını ve düşük yüke kıyasla yüksek ses algılamasının azaldığını bulmuşlardır. Bu, azalan sinir tepkilerinin, seslere ilişkin farkındalığın azalmasıyla ilişkili olduğunu göstermektedir. Ancak çalışma belleği yükünün çeldiricilerin tespitini etkileyip etkilemediğini araştıran bir çalışma yapılmamıştır. Bu nedenle çalışma belleği yükünün çeldiricilerin tespitinde etkisinin olup olmadığı, bunun çeldiricilerin uyaran gücüne bağlı olup olmadığı ve yük etkilerinin erken ve geç nöral yanıtlarda ve davranışsal verilerde paralel olarak görülüp görülmediği belirsizliğini koruyor. Ayrıca çoğu çalışmada, ERP'ler üzerindeki çeldiricilere yönelik yük etkilerini ana görevin yük etkilerinden ayırmak zordur. Herhangi bir uyaran olmadan yük değişimleri gibi uygun kontrol koşulları gereklidir (genişletilmiş tartışma için bkz. 4).

Bu çalışmada görsel çalışma belleği yükünün işitsel çeldiricilerin tespiti ve sinirsel işlenmesi üzerindeki etkilerini sistematik olarak araştırdık. Uyaran gücünün rolünü daha iyi anlamak için işitsel çeldiricilerin yoğunluğunu değiştirdik. Ayrıca, çeldirici ve genel yük etkilerini ayırmak için çeldiricinin sunulduğu veya çeldiricinin bulunmadığı koşulları karşılaştırdık. Dikkat dağıtıcılara verilen sinirsel tepkiler üzerindeki yükün erken ve geç etkilerini tanımlamak için ERP'leri kullandık. Davranışsal düzeyde, işitsel çeldiricilerin tespit oranının ses yoğunluğuyla birlikte artacağı varsayılmıştır. Bununla birlikte, işitsel uyaranların algılanması, özellikle algılama eşiğine yakın, düşük çalışma belleği yüküne kıyasla yüksek altında azaltılmalıdır. ERP için, ses yoğunluğuyla N1 genliğinde bir artış ve çalışma belleği yükünün artmasıyla genlikte bir azalma olduğunu varsaydık. P3 ile ilgili olarak, ses yoğunluğuyla birlikte genlikte bir artış ve çalışma belleği yükünün artmasıyla genlikte bir azalma olduğunu da varsaydık. Her iki durumda da, yük etkilerinin en çok algılama eşiğine yakın uyaranlar için belirgin olduğunu varsaydık. Yük etkileri modelinin, algılama görevleri sırasında bilinçli işitsel uyaranlara kıyasla erken ve geç zaman pencerelerinde farkındalıksızlığın azaltılmış genlikleri ile ilişkili olduğu bilinen uyaran farkındalığının yükten bağımsız etkilerine benzer olduğu varsayılmıştır28-30.

Yöntemler

Katılımcılar.

Münster Üniversitesi'nden beş-bir katılımcı işe alındı. Bir katılımcı çalışmayı durdurdu ve aşırı EEG artefaktları nedeniyle yedi katılımcı reddedildi, bu da 43 katılımcıdan oluşan nihai örneklem büyüklüğüne yol açtı (14 erkek, 29 kadın; Büyücü=24.56 yıl, SDyaş=3). 671 yıl). Yazılı bilgilendirilmiş onam verdiler ve katılımları karşılığında saat başına 10 Euro aldılar. Tüm katılımcıların normal veya normale düzeltilmiş görüşü ve işitmesi vardı ve nörolojik veya psikiyatrik bozukluk geçmişi yoktu. Biri hariç tüm katılımcılar sağ elini kullanıyordu. Çalışma, Münster Üniversitesi'nin tıbbi etik kurulu tarafından onaylandı ve tüm işlemler bu bildiriye göre gerçekleştirildi.

Uyarıcılar.

Uyaran gösterimi için 60 Hz'de 1920×1080 piksel çözünürlüğe sahip bir iiyama GMaster GB2488HSU monitör (iiyama, Nagano, Japonya) kullanıldı. Görüş mesafesi 60 cm'ye ulaştı. Görsel uyaranlar, gri bir arka plan üzerinde siyah renkli ünsüz harflerdi (yükseklik=2.49 derece görsel açı). Bu harfler, ekranın ortasındaki beyaz sabitleme işaretinin (0,373×0,124 derecelik iki çubuktan oluşan bir "+") yanında eşit aralıklarla (araları 3,23 derece) sunuldu. İki veya altı harf rastgele seçildi ve düşük veya yüksek çalışma belleği yükü durumunda sunuldu. İşitsel uyaranlar iki bileşenden oluşuyordu: (1) gevezelik gürültüsü ve (2) bip sesi uyaranları. Gevezelik gürültüsü, http://spib.linse.ufsc.br/noise.html adresinden erişilebilen ücretsiz sinyal işleme bilgi veri tabanından31 alınmış ve Schlossmacher ve diğerleri28 tarafından yapılan bir çalışmada doğrulanmıştır. Gürültü, geriye doğru oynatılan aynı akışın orijinale eklenmesiyle daha da işlendi. Deney sırasında ortalama ses basıncı seviyesi (SPL) 55 dB olarak gerçekleşti. Bip uyarıları, yükselme ve düşme süreleri 10 ms, süresi 100 ms ve frekansı 600 Hz olan sinüzoidal tonlardı.

Üç farklı ses seviyesinde (düşük, orta ve yüksek yoğunlukta) ve ayrıca her biri %25'lik bir oranla sıfır yoğunlukta ("ses yok") sunuldu. Her denemede, bir bip uyarısı (veya "ses yok" uyarısı), başlangıçtan 200 ms sonra ile sabitlemenin dengelenmesinden 200 ms önce arasındaki sözde rastgele bir zaman noktasında gevezelik gürültüsüne yerleştirildi. mektup bakım aşamasında çapraz. Ses düzeyi davranışsal bir pilot çalışmada belirlendi (n=10). Yukarıda açıklanan işitsel uyaranlar arka planda oynatılırken katılımcılardan basit bir görsel algılama görevine (sabitleme haçının renk değişimi) yanıt vermeleri istendi. Her denemeden sonra katılımcılara bip uyarısının algılanıp algılanmadığı soruldu. Deneyci, denemelerin yaklaşık %50'sinde beş katılımcı bip sesini algılayana kadar ses seviyesini manuel olarak ayarladı. Bu hacim daha sonra 0,5 ve 2 ile çarpılarak ana deneyde kullanılan üç kritik seviye (42 dB, 45 dB ve 48 dB) elde edildi. Dolayısıyla bu, yük bulgularının, algılama eşiğinin altından algılama eşiğine ve algılama eşiğinin üstüne kadar değişen uyaran gücünden nasıl etkilendiğini araştırmamıza olanak sağladı.

Prosedür.

Katılımcılar öncelikle demografik bir anketi yanıtladılar ve EEG'ye hazırlandılar. Daha sonra kendilerine sunulan harfleri ezberlemelerinin söylendiği bir alıştırma görevini tamamladılar. Dahası, onlara arka plandaki gevezelik gürültüsünün, değişen ses seviyelerinde ara sıra bip sesleri içereceği söylendi. Talimatlar, hafıza görevini ana görev, işitsel algıların raporlanmasını ise ikincil görev olarak belirlemek için tasarlandı. Bu, hafıza görevinde doğru ve yanlış cevaplar için puan alacakları veya kaybedecekleri ancak seslerin katılımcılarla hiçbir ilgisinin olmadığı belirtilerek sağlandı. Ayrıca, onlara önce hafıza görevine yanıt vermeleri, ardından puan geri bildirimi almaları ve son olarak da performanslarını ses algılarına göre derecelendirmeleri isteneceği söylendi. Ses reytinginin puan kazanmaya veya kaybetmeye yol açmayacağı tekrarlandı. Ayrıca, görsel görev (yani açık evet-hayır sorgulaması) ve ses algısı (yani derecelendirme, aşağıya bakın) için farklı sorgulama formatının da hafıza görevinin önemini vurgulaması amaçlandı. On ana deney, maksimum 3 dakika uzunluğunda, kendi kendini kontrol eden molalarla 12 bloğa bölünerek başladı. Her blok, her iki yük seviyesinden 32 deneme içeriyordu; denemeler, aşırı göz hareketinin bloğun sonuna eklenmesi nedeniyle iptal edildi. Tek bir deneme (bkz. Şekil 1), 500 ms boyunca sabitleme çaprazının sunumuyla başladı. Daha sonra ekranda 1 saniye boyunca harfler (yani düşük çalışma belleği yükü koşullarında 2 harf ve yüksek çalışma belleği yükü durumunda 6 harf) belirdi. Bunu takiben sabitleme haçı tekrar sunuldu. Bu 3-sunum sırasında arka plan sesleri çalındı. Bunu ezberlenen harflerin sorgusu takip etti. Sorgulama için ekranın ortasında bir harf belirdi ve deneklerden bu harfin hatırlanması gereken harfler arasında olup olmadığını belirtmeleri istendi. Denemelerin %50'sinde hatırlanması gereken mektuplardan biriydi bu. Katılımcılar, tüm deney boyunca biriken harflerle ilgili cevapları için (yani doğru cevaplar için artı puanlar ve yanlış cevaplar için eksi puanlar) geri bildirim aldılar. Hafıza sorgusunun ardından katılımcılar öznel ses algılarını "hayır-kesin", "hayır-belirsiz" ve "evet-belirsiz" ile "evet-kesin" arasında değişen dört puanlık bir ölçekte derecelendirdiler. Her bloktan sonra onlara kazandıkları toplam puan verildi (yani şu ana kadar maksimum y puan üzerinden x puan aldınız).

EEG kaydı ve ön işleme.

EEG signals were recorded from 64 BioSemi active electrodes using BioSemi's Actiview software (www.biosemi.com). Four additional electrodes measured horizontal and vertical eye movement. The recording sampling rate was 512 Hz. The software BESA research (Version 6.0, www.besa. de) was used for preprocessing. Refine data were re-referenced to average reference and filtered with a high-pass forward filter of 0.1 (6 dB/oct) and a 30 Hz low-pass zero-phase filter (24 dB/oct). Recorded eye movements were corrected using the automatic eye-artifact correction method implemented in BESA32. Noisy EEG sensors were interpolated using a spline interpolation procedure. Data were segmented from 200 ms before stimulus onset until 800 ms after stimulus presentation. Baseline correction was used 200 ms before stimulus onset. Data were re-referenced from the CMS/DLR to a common average reference. Trials were rejected based on an absolute threshold (>120 µV), signal gradient (>75 µV/δT) ve düşük sinyal (yani degradenin SD'si,<0.01 µV/ δT). On average, 4.51 electrodes per participant were interpolated (SD=2.91), and 12.58 percent of all trials per participant were rejected (SD=10.57). The number of trials per load and sound volume level ranged between 27 and 49 trials (M=42.48, SD=5.207).

Göz izleme kaydı.

Deney sırasında bakış pozisyonunu sürekli olarak izlemek ve değerlendirmek için bir göz izleyici kullandık; bakış sabitleme işaretinin etrafındaki dairesel bir bölgede 3 dereceden fazla saptığında deneysel sunumu durdurduk. İptal edilen denemeler bloğun sonuna eklendi. Göz takibi, SR araştırmasından (EyeLink 1000, SR Research Ltd., Mississauga, Kanada) Eyelink 1000 göz takip cihazı ile ölçülmüştür. Katılımcılardan başlarını çene desteğine koymaları istendi ve sağ göz kaydedildi. Kayıt örnekleme hızı 1000 Hz idi. Her sunum bloğundan önce, beş noktalı kalibrasyon prosedürü kullanılarak bir göz takip cihazı kalibrasyon prosedürü otomatik olarak başlatıldı.

İstatistiksel analizler.

Davranışsal veriler MATLAB R2019b'de (https://de.mathworks.com) analiz edildi. Görev performansını ölçmek için, harflerin tanınması iki yük koşulu için d üssü (d′) ile analiz edildi ve ardından eşleştirilmiş örnek t testi yapıldı. Ses algılamaya yönelik iki yük ve üç ses düzeyi koşulları için algılama hassasiyeti (aZ) hesaplandı. AZ, güven düzeyi başına isabetlerin ve yanlış alarmların oranından hesaplanan alıcı çalışma karakteristiği (ROC) eğrisinin altındaki alanı ölçer. 0,5 (şans performansı) ile 1 (mükemmel tespit) arasında değişir. Ses algılama verileri, faktör olarak yük (düşük yük (LL) - yüksek yük (HL)) ve ses seviyesi (düşük ses seviyesi - orta ses seviyesi - yüksek ses seviyesi) ile Tekrarlanan Ölçüm Varyans Analizleri (ANOVA) kullanılarak analiz edildi.

EEG kafa derisi verileri MATLAB R2019b (https://de.mathworks.com) ve SPSS (https://www.ibm.com/de-de/analytics/spss-statistics-sofware) kullanılarak analiz edildi ve görselleştirildi. İlgilenilen iki bileşen (N1 ve P3 genliği, bkz. Şekil 2) şu şekilde seçilmiştir: "Ses yok" durumu hariç her ses seviyesi için genel ortalamanın topografyalarının zaman sürecini inceledik. Veriler tüm katılımcılar arasında toplandı ve iki yük seviyesinin ortalaması alındı. Sıfırın üzerindeki tüm ses seviyelerinde, tipik iki taraflı ön olumsuzluğun 100 ile 200 ms11 arasında zirveye ulaştığını gözlemledik. N1 analizi için, her ses seviyesinde ortak olarak negatif tepe noktası gösteren tüm sensörleri seçtik (bkz. Şekil 2). Bu iki taraflı ön küme, F3, F4, F5, F6, FC3, FC4, FC5, FC6, C3, C4, C5 ve C6 sensörlerinden oluşuyordu. Benzer şekilde, tipik olarak 300 ila 700 ms13,34 arasında parietal-merkezi pozitif kutupla karakterize edilen P3'ü belirledik. Tüm ses seviyelerinde ortak olan küme, CP1, CP2, CP3, CP4, CPz, P1, P2, P3, P4, Pz, POz, PO3 ve PO4 sensörlerinden oluşuyordu. İlgili zamansal aralıklar, yukarıda belirtilen sensör grupları genelinde ortalaması alınan ERP'lerin incelenmesiyle belirlendi; her ses seviyesi için ayrılmış, ancak yük seviyeleri genelinde ortalamaydı. N1 genliği için ses seviyesi 35,36 ile tepe gecikmesinde bir artış gözlemledik. Böylece düşük şiddetteki ses için N1 genliğinin zirvesi 195 ila 295 ms zaman aralığında, orta şiddetteki ses için 157 ila 257 ms zaman aralığında ve yüksek şiddetteki ses için ise 195 ila 295 ms zaman aralığında belirlendi. uyaran sonrası 130 ila 230 ms zaman aralığı. P3 genliğinin zirvesi, uyaran sonrası 300 ila 700 ms'lik aynı zaman aralığındaki tüm ses hacimleri için tanımlandı. Yük ve ses düzeyi efektlerini incelemek için, N1 ve P3 genliği için sesin olmadığı durumla arasındaki fark olarak yük (LL'ye karşı HL) ve ses düzeyine (düşük'e karşı orta'ya karşı yüksek) sahip bir ANOVA hesapladık. Tüm istatistiksel testlerde etki büyüklüklerini tanımlamak için kısmi eta-kare (ηp 2) kullanıldı.

Ek bir analizde, bilincin sinirsel bağıntıları (NCC) olarak adlandırılan işitsel uyaran farkındalığının tipik işaretlerini test etmek için yükten bağımsız olarak duyulan ve kaçırılan sesleri de karşılaştırdık. İşitsel alanda, şu anda tartışılan NCC adayları, N1 zaman penceresinde başlayan erken olumsuzluklar (işitsel farkındalık olumsuzluğu, AAN28,30) ​​ve geç pozitifliklerdir (P3 genliği23,24 gibi, ancak bkz.19) ). Bu amaçla, deneme başına işitsel hedefe verilen cevaba bağlı olarak denemeleri böldük (duyuldu: evet vs. hayır). Duyulan ve duyulmayan seslerin en güvenilir karşılaştırmasını elde etmek için, her katılımcı için algı eşiğine en yakın ses düzeyi koşulunu seçtik (yani, aZ ile, yük boyunca ortalaması 0,75'e en yakın olan). 36 katılımcı için seçilen ses düzeyi orta ses düzeyiydi. Üç ve dört katılımcı için seçilen ses düzeyi sırasıyla düşük veya yüksek ses düzeyiydi. Denemelerin cevaba bağlı olarak bölünmesi, tüm katılımcılar ve koşullar arasında ortalama 21,2 denemeye (SD=11.33) yol açtı. Ancak dokuz denek, seçilen kesme değeri olan 4'ten daha az denemeye sahip bir veya daha fazla koşulu olduğu için analizin dışında bırakıldı ve geriye 34 denekten oluşan nihai bir alt örnek kaldı. Böylece, ses düzeyine sahip sesler için N1 (veya AAN, 100–300 ms) ve P3 (300–700 ms) zaman aralığında yanıt (evet ve hayır) ve yük (LL ve HL) içeren bir ANOVA hesapladık. algılama eşiğine yakındır. Tüm istatistiksel testlerde etki büyüklüklerini tanımlamak için kısmi eta-kare (ηp 2) kullanıldı.

Sonuçlar

Derecelendirmeler ve davranışsal sonuçlar.

Görev performansı. Te d', düşük yük koşulunda (LL, M=4.47, SD=0.5; Şekil 3), yüksek yük koşuluna (HL, M=2) kıyasla daha yüksekti .2, SD=0.87; Şekil 3). Katılımcıların LL koşulundaki yanıtları HL koşuluna göre daha doğruydu (t (42)=17.34, p)<0.001; Fig. 3).

Ses algılama.

Faktör olarak yük ve ses şiddeti ile aZ üzerinde tekrarlanan ölçümler ANOVA, yükün ana etkisini ortaya çıkardı (F (1,42)=11.28, p<0.01, ηp 2=0.21; Fig. 3) with lower detection sensitivity in the HL condition compared to the LL conditions. Moreover, there was a main effect of sound volume (F (2,84)=875.72, p<0.001, ηp 2=0.95; Fig. 3) as well as an interaction of load and sound volume (F (2,84)=5.64, p<0.01, ηp 2=0.12; Fig. 3). For the main effect of sound volume, post hoc tests (p values are Bonferroni-corrected for three tests) showed that the accuracy for the sound detection increased as sound volume increased (low vs. medium volume: t (42)= −26.64, p<0.001, medium vs. high volume: t (42)= −18.51, p<0.001). For the interaction of load and sound volume, planned comparisons revealed that the detection of the medium volume (t (42)=4.44, p<0.001) and the high volume sound (t (42)=2.95, p<0.01) were better under LL compared to HL, while no difference was found for the low volume sound (t (42)=0.58, p=0.56).

Şekil 4, aZ hesaplamasına dahil edilen dört yanıt kategorisinin ortalama dağılımını açıklayıcı bir şekilde göstermektedir. Bununla birlikte, Şekil 4'ün görsel incelemesi, düşük yük altındaki pek çok "emin değilim" yanıtının, yüksek yük altında, ses yok ve düşük ses seviyesi koşulları için "emin değilim" yanıtları olduğunu ve dolayısıyla belirsizliğin daha da arttığını göstermektedir. yüksek yük altında artırılabilir. Katılımcıların yanıt davranışının davranışsal profillerini tamamlamak için, yanıtların güvenini karşılaştırdığımız ek bir araştırma analizi gerçekleştirdik (yani, evet-emin+emin değilim yanıtları=yüksek düzeyde güvenli yanıtlar (2), evet- Farklı yük koşulları altında her ses düzeyi koşulu için emin değilim+emin değilim yanıtları=düşük güvenli yanıtlar (1)). aZ ve güven analizlerinin istatistiksel olarak birbirinden bağımsız olmadığını unutmayın. Faktör olarak yük ve ses seviyesi ile tepki güveni üzerine tekrarlanan ölçümler ANOVA, yükün ana etkilerini ortaya çıkardı (F (1,42)=24.38, p < 0.001, ηp {{21) }}.37; Şekil 5) ve ses düzeyi (F (3,126)=55.31, p<0.001, ηp 2=0.57; Fig. 5) as well as an interaction of load and sound volume (F (3,126)=5.84, p<0.001, ηp 2=0.12; Fig. 5).

ERP'ler.

N1 N1 genliği için, ses düzeyine ilişkin ana etki anlamlıydı (F (2,84)=70.56, p<0.001, ηp 2=0.63, Fig. 6). Planned comparisons revealed that the N1 amplitude was significantly higher for the medium versus low volume sound difference (t (42)=5.81, p<0.001) and the high versus medium volume sound difference (t (42)=7.62, p<0.001). The main effect for load and the interaction of load and sound volume was not significant (all p≥0.53). The additional analysis for heard vs. missed sounds showed a significant main effect of the report (F (1,33)=7.06, p<0.05, ηp 2=0.18, Fig. 7) with higher N1 amplitudes for heard vs. missed sounds. The main effect of load and the interaction of load and report remained insignificant (all p≥0.32).

P3 P3 genliği için yüke ilişkin ana etkiler (F (1,42)=3.14, p<0.1, ηp 2=0.07, Fig. 6) and sound volume (F (2,84)=52.97, p<0.001, ηp 2=0.56, Fig. 5) were significant. Figure 6 illustrates that the P3 amplitude is higher under LL than HL. For the main effect of sound volume, planned comparisons revealed that the P3 amplitude was significantly higher for the medium versus low volume sound difference (t (42)=− 6.63, p<0.001) and the high versus medium volume sound difference (t (42) = − 6.07, p < 0.001). The interaction of load and sound volume was significant as well (F (2,84)=2.89, p<0.1, ηp 2=0.06, Fig. 6). For the interaction of load and sound volume, planned comparisons revealed that the P3 amplitude was decreased under high compared to low load for the medium volume (t (42)=− 1.88, p<0.05) and high volume (t (42)=− 1.94, p<0.05), but not for the low volume sound difference (t (42)=0.04, p>0.48). Duyulan ve kaçırılan seslere ilişkin ek analiz, raporun önemli bir ana etkisini gösterdi (F (1,33)=17.73, p<0.001, ηp 2=0.35, Fig. 7) and load (F (1,33)=4.84, p<0.05, ηp 2=0.13; Fig. 7) with higher P3 amplitudes for heard vs. missed sounds. There was no significant interaction of load and report (p=0.45).

Tartışma

Bu çalışma, görsel çalışma belleği yükünün işitsel çeldirici işleme üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçlamıştır. (1) orta ve yüksek ses seviyesi için yüksek yüke kıyasla düşük yük altında daha iyi bir ses algılama hassasiyeti, (2) her ses koşulu için yüksek yüke kıyasla düşük yük altında daha yüksek yanıt güveni, (3) yükten bağımsız bir N1 genliği bulduk. tüm ses seviyeleri için, (4) orta ve yüksek hacimli ses için düşük yüke kıyasla yüksek yük altında P3 genliğinin azalması ve (5) hem erken (N1) hem de geç (P3) zaman pencerelerinde yükten bağımsız farkındalık efektleri.
Davranışsal veriler, düşük çalışma belleği yüküyle karşılaştırıldığında yüksek altındaki sesler için algılamanın azaldığını ve yanıt güveninin azaldığını gösteriyor. Bu, görsel algısal yüke27 bağlı olarak sesin algılanmasının modülasyonuna benzer. Bununla birlikte, her iki çalışmada da "dikkatsiz sağırlık" yalnızca az sayıda denemede gözlemlendi; bu, yük etkileri varsayımının, en katı haliyle1 tanımlandığı gibi, ya hep ya hiç olgusunu temsil ettiğini öne sürüyor ("ilgisiz bilgiler araştırmadan hariç tutulacaktır") işleme", s.195), desteklenemez.

Erken ERP verileriyle ilgili olarak, N1 genliği yükten etkilenmedi ve yük ile ses düzeyi arasında herhangi bir etkileşim yoktu. Önceki çalışma belleği yükü çalışmaları, düşük yüke kıyasla yüksek altında azalmış (görsel ERP'ler8,9, işitsel ERP'ler11,12) veya etkilenmemiş erken ERP genlikleri (görsel ERP'ler5-7, işitsel ERP'ler13) buldu. Bu heterojen sonuçlar, uyaranların seçimi ve beklentilerindeki farklılıklarla ilgili olabilir. Örneğin, iki görsel çalışmada17,18 duygusal yüzler çeldirici olarak kullanılmış ve N170 genliği üzerindeki yük etkileri rapor edilmiştir. Bununla birlikte, birçok algısal yük çalışması, yükün N170 genliği37-39 üzerinde hiçbir etkisi olmadığını tespit ederek, N1/N170 yük etkilerinin değişkenliğini vurgulamaktadır. Yang ve ark.'nın9 çalışmasında baskılayıcı yük etkilerini arttırabilecek distraktörün denemede sunulduğu tahmin edilmektedir. Diğer birçok görsel çalışma belleği çalışması14-16, yüksek ve düşük yük altında yükün erken amplitüdler üzerinde hiçbir etkisi olmadığını buldu. İşitsel uyaranlar için sonuçlar da karışıktır ve bulgular analitik parametrelere, deneysel parametrelere ve istatistiksel güce bağlı olabilir. Simon ve ark.12 yüksek çalışma belleği yükü altında işitsel çeldiricilerde N1 işlemenin azaldığını göstermişlerdir. Ancak çalışma, deneklerin bir izleme görevini tamamlaması ve dolayısıyla çalışma belleği yükünün ötesinde sürekli bir yönetici talebine tabi olması bakımından farklılık gösteriyor. Ayrıca Mahajan ve ark.11 ve San Miguel ve ark.13 tarafından yapılan çalışmalar, erken etkilerin ortaya çıkmasının güvenilirliği konusunda şüpheler uyandırmaktadır (ayrıca bkz. 4). Her iki çalışma da aynı paradigmayı kullansa da Mahajan ve ark.11, San Miguel ve ark.13'ün aksine N1 yük etkilerini rapor etmiştir.

Yükten bağımsız olarak duyulan ve kaçırılan çeldirici sesler arasındaki karşılaştırmamız, N1 zaman penceresindeki erken olumsuzlukların mevcut teoriler tarafından modüle edildiğini gösterdi; bu da AAN'nin işitsel algısal farkındalığın sinirsel bir korelasyonu olduğunu öne sürüyor28,30. Ancak bu model yalnızca yükten bağımsız farkındalık etkileri için gözlemlendi. Yukarıda açıklandığı gibi bu zaman penceresinde işitsel ERP üzerinde yükün herhangi bir etkisi olmamıştır. Bu nedenle, algılama üzerindeki yük etkisi, N1 (veya AAN) zaman penceresindeki tipik farkındalıkla ilgili genlik modülasyonlarından kaynaklanmaz, daha sonraki işlemlere bağlıdır. Bu nedenle, çalışmamızda uyaranların farkındalığının yüke bağlı modülasyonları erken NCC ile ilişkili değildir.

Geç ERP verileriyle ilgili olarak, P3 genliği üzerinde yükün ana etkisi ve ses düzeyi ile yük arasında bir etkileşim vardı. Yükün P3 genliği üzerindeki ana etkisi, yüksek görsel çalışma belleği yükünün işitsel P3 yanıtlarını20,22,23,40 azalttığını gösteren önceki çalışmalarla uyumludur. P3 efektlerimiz, orta ve yüksek için düşük yüke kıyasla yüksek altında ses algılamanın azaldığı, ancak düşük ses düzeyindeki sesin azaldığı davranışsal seviyedeki sonuçları yansıtıyor. Bu nedenle, görsel yükün işitsel uyaranlar üzerindeki geç sinirsel etkisi, bu uyaranlara ilişkin bildirilen farkındalığın olasılığını azaltıyor gibi görünüyor. Ek analizimiz ayrıca P3 aşamasında yükten bağımsız bir farkındalık etkisi gösterdi. Te P3 genliğinin, tespit tasarımları sırasında dikkati, karar vermeyi ve güveni temsil etmesi önerilmiştir12,28,41–45. P3 bileşeni gerekli bir NCC'yi temsil etmez (görsel alanda28,44,46, işitsel alanda41,47) ancak bunun yerine bilinçli işlemenin, kodlamanın derinliğini ve dolayısıyla uyaranların41,48 rapor edilebilirlik derecesini yansıtıyor gibi görünmektedir. Tasarımımızda, bu süreçlerin daha sonraki algılama performansını etkilediği ve çalışma belleği görevinin P3 genliği ile ilişkili işlem aşamasını modüle ettiği görülmektedir. Birlikte ele alındığında verilerimiz, algılama performansının, yükle ilişkili algılama etkilerinin yükten bağımsız farkındalık etkilerinden ayrılabileceği geç bir işleme aşamasından kaynaklanabileceğini göstermektedir.

Çalışmamıza motivasyon sağlayan Molloy ve ark.17'nin çalışmasına bakıldığında davranışsal düzeyde benzer sonuçlar, sinirsel düzeyde ise farklı sonuçlar bulduk. Her iki çalışma da, düşük (algısal veya çalışma belleği) yüke kıyasla yüksek yük altında işitsel uyaranların tespitinde azalma olduğunu ve P3 genliği üzerindeki geç nöral yük etkisiyle ilişkili olduğunu bildirdi. Ancak Molloy ve ark.17 ayrıca aM100 amplitüdü üzerinde bizim çalışmamızda bulunmayan erken bir nöral yük etkisi de bulmuşlardır. Bunun aksine, ERP'ler için, çalışmamızın nispeten büyük örneklem büyüklüğüne, iyi kontrol edilen uyaranlara ve koşul başına çok sayıda denemeye dayanarak N1 üzerinde yük etkisinin olmadığı sonucuna vardık. Algısal ve çalışma belleği yükünün benzer etkileri ortaya çıkarması muhtemel görünse de6, iki çalışma arasında elde edilen farklılıkların yük türleri arasındaki genel bir farklılığa dayanabileceği sistematik olarak göz ardı edilemez.

Ancak diğer çalışma parametrelerinin bu farklılıkları açıklama olasılığı daha yüksektir. MEG ve EEG, elektromanyetik alanların farklı dipollerine tepki verir; bu da MEG'in neden EEG verilerinde görülmeyen etkileri ortaya çıkardığını açıklayabilir. İdeal olarak, farklı nörobilimsel yöntemlerin bir kombinasyonu bu sorunu çözebilir. Ayrıca, gerçek çalışma tasarımında da farklılıklar vardır (farklı yük türlerinin yanı sıra). Molloy ve ark.17'nin çalışmasında, yük ve çeldirici uyaranların eşzamanlı başlangıcı vardı; bu, çeldirici uyaranların, yük uyaranları ekrandan kaybolduktan sonra sunulduğu çalışma belleği yük tasarımımız için kritik bir farklılığı temsil ediyor. Bu nedenle gelecekteki çalışmalar, çeldiricilerin yükleme görevine (kodlama, bilginin sürdürülmesi, akılda tutulması/karar verme) göre zamanlamasının farklı etkilere yol açıp açmadığını doğrudan test edebilir. Ayrıca çalışmamız, genel yük etkilerini kontrol etmek için çeldirici uyaranlara verilen tepkileri, çeldiricilerin olmadığı yük koşullarına karşı karşılaştırdı. Başka bir deyişle, bu kontrol olmadan, özellikle hedeflerin/gerekli görev yanıtlarının ve çeldiricilerin örtüştüğü durumlarda, etkilerin çeldirici işleme üzerindeki etkileri mi yoksa görev/hedeflerin etkilerini mi temsil ettiğine karar vermek zordur.

Çalışmamızın bazı sınırlamalarına dikkat çekmek istiyoruz. Görsel görev ana görev olarak belirlenmiş olsa bile işitsel uyaranlara yanıt verme talimatı ikili göreve benzer bir durum yaratmıştır. Hem farkındalık değerlendirmeleri hem de ERP'lerin incelenmesiyle ilgilendiğimiz mevcut tasarım için bu kaçınılmazdı. Bu nedenle, çoklu duyusal görev değiştirme etkileri sonuçları etkilemiş olabilir50 ve gelecekteki çalışmalarda görevle ilgisi olmayan gerçek işitsel uyaranlarla incelenmelidir. Ayrıca sadece iki yük seviyesini gerçekleştirebildik. Gelecekteki araştırmalar, algısal yükün tespit ve ERP yanıtlarını parametrik olarak nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için yük seviyeleri38 aralığını artırmalıdır. Gelecekteki çalışmalarda daha geniş bir yelpazede kişiselleştirilmiş ses seviyeleri de kullanılabilir. Son olarak, çalışma belleğinin spesifik bir şekilde operasyonelleştirilmesini kullandık. Gelecekteki çalışmalar, görevin farklı aşamalarına (kodlama, akılda tutma, araştırma) göre seslerin sunulma yöntemini ve konumunu değiştirebilir. Ek bir nokta, çalışmamızın çapraz model bir tasarım kullanmasıdır. Yük Teorisi'nde51 tek veya çapraz modlu deneyler lehinde veya aleyhinde teorik bir argüman bulunmamakla birlikte, bu sorunun daha fazla ampirik araştırmaya ihtiyacı vardır. Yeterli güce sahip gelecekteki çalışmalar, tek ve çok modlu tasarımları doğrudan karşılaştırabilir. Son olarak, çok değişkenli model analizi52 veya önceki çalışmalara dayalı olarak özel olarak önceden tanımlanmış elektrotların analizi gibi diğer analitik stratejiler, mevcut çalışmada görülmeyen erken zaman pencerelerindeki ince etkileri ortaya çıkarabilir.

Çözüm

We investigated the detection and neural processing of auditory stimuli varying in stimulus intensity during a continuous stimuli-unrelated visual load condition alternating between low and high load. We found, depending on stimulus strength, decreased detection and late ERP responses (>Düşük yüke kıyasla yüksek altında işitsel uyaranlara 300 ms). Bulgular, görsel yükün işitsel uyaranlar üzerindeki geç sinirsel etkisini, bu uyaranlara ilişkin farkındalığın bildirilme olasılığının azalmasıyla ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu etki, genel erken ve geç ERP farkındalık etkilerinden ayrılabilir.

Veri kullanılabilirliği

Mevcut çalışma sırasında oluşturulan ve analiz edilen veri kümeleri, makul talep üzerine ilgili yazardan temin edilebilir.

Referanslar

1. Lavie, N. & Tsal, Y. Görsel dikkatteki seçim yerinin ana belirleyicisi olarak algısal yük. Algı. Psikofiz. 56, 183–197 (1994).

2. Lavie, N. Seçici dikkat için gerekli bir koşul olarak algısal yük. J. Exp. Psikol. Hımm. Algı. Rol yapmak. 21, 451–468 (1995).

3. Lavie, N., Beck, DM & Konstantinou, N. Yükten kör olmak: Dikkat, farkındalık ve algısal yükün rolü. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Bilim. 369, 20130205 (2014).

4. Lavie, N., Hirst, A., de Fockert, JW & Viding, E. Seçici dikkat ve bilişsel kontrolün yük teorisi. J. Exp. Psikol. Gen. 133, 339–354 (2004).

5. Konstantinou, N. & Lavie, N. Görsel algılamada farklı çalışma belleği yükünün ayrılabilir rolleri. J. Exp. Psikol. Hımm. Algı. Rol yapmak. 39, 919–924 (2013).

6. Brockhof, L., Schindler, S., Bruchmann, M. & Straube, T. Algısal ve çalışma belleği yükünün, görevle ilgisi olmayan uyaranlara verilen beyin tepkileri üzerindeki etkileri: Gelecekteki araştırmalar için inceleme ve çıkarımlar. Nörobilim. Biyodavranış. Rev. 135, 104580 (2022).

7. Kappenman, ES & Luck, SJ The Oxford Handbook of Event-İlgili Potansiyel Bileşenler (Oxford University Press, 2011).

8. Luck, SJ Olayla İlgili Potansiyel Tekniğine Giriş (The MIT Press, 2014).

9. Pratt, H. Duyusal ERP bileşenleri. Te Oxford Olayla İlgili Potansiyel Bileşenler El Kitabı 89–114'te (Oxford University Press, 2011).

10. Winkler, I., Denham, S. & Escera, C. İşitsel olayla ilgili potansiyeller. Hesaplamalı Sinirbilim Ansiklopedisi'nde (Springer, 2015).

11. Näätänen, R. & Picton, T. Te İnsanın sese karşı elektrik ve manyetik tepkisinin N1 dalgası: Bileşen yapısının gözden geçirilmesi ve analizi. Psikofizyoloji 24, 375–425 (1987).

12. Twomey, DM, Murphy, PR, Kelly, SP & O'Connell, RG Klasik P300, eşiğe kadar oluştur karar değişkenini kodlar. Avro. J. Neurosci. 42, 1636–1643 (2015).

13. Polich, J. P300'ün güncellenmesi: P3a ve P3b'nin bütünleştirici teorisi. Klin. Nörofizyol. 118, 2128–2148 (2007).

14. Cui, F., Zhu, X., Luo, Y. & Cheng, J. Çalışan bellek yükü, başkalarının acısına verilen sinirsel tepkiyi modüle eder: Bir ERP çalışmasından elde edilen kanıtlar. Nörobilim. Lett. 644, 24–29 (2017).

15. Freeman, SM, Itthipuripat, S. & Aron, AR Yüksek işleyen bellek yükü, birincil motor kortekste intrakortikal inhibisyonu artırır ve motor sağlama etkisini azaltır. J. Neurosci. 36, 5544–5555 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com