Vinnuminni er flókið og kraftmikið, eins og hugsanir þínar
Sep 05, 2023
Ágrip
Vinnuminni er þar sem hugsunum er haldið og þeim stjórnað. Í mörg ár var ríkjandi líkanið að vinnsluminni treysti á stöðuga taugavirkni. Taugaframsetning var virkjuð og síðan haldið í því ástandi. Hins vegar, eins og oft gerist, því meira sem við skoðum vinnsluminni (sérstaklega með nýrri tækni), því flóknara lítur það út. Nýlegar uppgötvanir sýna að vinnsluminni felur í sér margvíslegar aðferðir, þar á meðal ósamfelldar áföllum. Minningar eru líka kraftmiklar, þróast á verkefnaháðan hátt. Heildartaktar geta stjórnað þessum dýnamíkum, og þar með veitt „framkvæmdastjórn“ ofan á hugsunum okkar.
Það er samband á milli þess að stjórna hugsunum okkar og minni, ef við getum hagað hugsunum okkar á jákvæðan hátt, munum við hafa betri hugsun og minni.
Hugsanir eru kraftur sem við erum með, og hugsunarferli okkar og hegðun verða fyrir áhrifum af hugsunum. Ef hugsanir okkar eru uppteknar af neikvæðni og neikvæðu innihaldi verðum við svartsýn, sem hefur áhrif á hugsun okkar og minni. Þvert á móti, ef við getum stjórnað hugsunum okkar með jákvæðri vitund, munum við geta hugsað og muna betur.
Þegar það kemur að því að stjórna hugsunum okkar, þá eru nokkrir hlutir sem við getum gert. Við getum fundið bjartsýna hjálp í daglegu lífi okkar, svo sem að hlusta á tónlist, lesa hvetjandi bækur, ná til jákvæðra vina o.s.frv. Við getum líka örvað huga okkar með því að auðga þekkingargrunn okkar og læra nýja færni. Þessar aðferðir munu hjálpa okkur að verða skarpari og skarpari í hugsun okkar og minni.
Að lokum má segja að það sé náið samband á milli þess að stjórna hugsunum og minni. Við ættum að hagræða hugsunum okkar á jákvæðan hátt til að bæta hugsun okkar og minnishæfileika. Svo lengi sem við höfum rétt hugarfar og temjum okkur góðar venjur munum við lifa heilbrigðara, hamingjusamara og farsælla lífi. Það má sjá að við þurfum að bæta minni. Cistanche getur bætt minnið verulega vegna þess að Cistanche er hefðbundið kínverskt lyfjaefni með mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á ýmsan hátt. Hakkað er hefðbundið kínverskt jurtalyf með mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á ýmsan hátt.
Smelltu á vita 10 leiðir til að bæta minni
KYNNING
Fyrir rúmum 30 árum var vinnsluminni leyst. Við höfðum fundið taugagrunninn fyrir því að halda hlut í vinnsluminni. Fyrirmyndin var einföld. Áreiti virkjar taugaspennu í pFC. Sú virkni er viðvarandi eftir að áreitið hverfur og minni þess er haldið í vinnsluminni (Miller, Erickson og Desimone, 1996; Funahashi, Bruce og Goldman-Rakic, 1989; Fuster og Alexander, 1971). Margra áratuga rannsóknir hafa stutt og útfært þetta líkan. Við vitum núna að framsetning vinnsluminni sést á ýmsum svæðum í heilaberki (Christophel, Klink, Spitzer, Roelfsema og Haynes, 2017). Við lærðum um mikilvæga hlutverk taugamótara (Vijayraghavan, Wang, Birnbaum, Williams og Arnsten, 2007). Við fengum innsýn í lífeðlisfræðilega og hringrásarkerfin sem halda virkni uppi (Wang, 1999).
Hins vegar, eins og venjulega gerist í vísindum, komumst við að því að taugagrunnar vinnsluminni eru flóknari en við héldum í upphafi. Ný tækni hefur leyft ítarlegri skilning á vinnsluminni. Þessi innsýn staðfesti að taugavirkni sem sést við seinkun á minni gegnir mikilvægu hlutverki í vinnsluminni. Hins vegar leiddu þeir einnig í ljós að vinnsluminni er ekki bara stöðugt viðhald, eins og læsingarrás í heilanum þínum sem kveikir og slokknar. Það eru áföll af spiking á móti engum spikingum. Það eru gangverki og nýjar eiginleikar sem aðeins sjást á stigi taugafrumnastofna og samanlagðri virkni milljóna taugafrumna (í staðbundnum sviðsmöguleikum [LFP]). Ennfremur hefur ný vinna sýnt að þessi gangverki styður það mikilvægasta við vinnsluminni: Það er undir „framkvæmdastjórn“ ofan frá og niður. Við getum valið hvað við hugsum um og hvernig við hugsum um það.
Mark Stokes var hvati til að knýja áfram þennan nýja skilning á vinnsluminni. Hér skoðum við skoðun okkar á "Stokesian" sýn á vinnsluminni. Það voru tvö lykilatriði. Í fyrsta lagi er vinnsluminni ekki bara viðvarandi virkni taugafrumna. Það er líka "virkni-hljóðlaust" með köstum á móti litlum eða engum toppum. Á „þögu“ tímabilunum eru minningarnar geymdar af skammtímamýkingaraðferðum, eins og bergmáli eða svip sem toppar skilja eftir í netkerfinu. Í öðru lagi er virkni í vinnsluminni ekki viðvarandi, sannkölluð framsetning á skynfærum. Þess í stað er það mjög kraftmikið með framsetningum sem breytast og þróast. Þetta eru ekki óskyld innsýn. Hið hljóðlausa gangverki stuðlar að og gefur pláss fyrir nýja eiginleika eins og sveiflutakta á mismunandi tíðni. Nýleg vinna á þessum takti hefur fangað taugaeinkenni stjórnunar ofan frá.
VINNUMINN ER VIRKNI-ÞÖGLEGT
Klassísk sýn á vinnsluminni er sú að það sé táknað í viðvarandi virkni taugafrumna innan pFC. Til dæmis, þegar apar voru þjálfaðir til að muna staðsetningu verðlauna (Fuster & Alexander, 1971) eða muna staðsetningu áreitis (Funahashi o.fl., 1989), reyndust taugafrumur í pFC vera tónvirkar eins lengi og dýrið hélt hlutnum í minningu. Þetta passaði við okkar eigin reynslu af vinnsluminni sem virku ferli sem krefst áreynslu. Svo, náttúrulega, gerðu vísindamenn ráð fyrir að viðvarandi virkni væri það sem viðheldur framsetningu yfir minni seinkun.
Hins vegar, undanfarinn áratug, hefur náin skoðun á taugavirkni leitt í ljós að taugaviðbrögð í pFC eru ekki eins viðvarandi og við héldum einu sinni. Eins og Stokes (2015) skoðar, fara taugaviðbrögð oft aftur í „grunnlínu“ eftir nokkrar sekúndur. Ennfremur, truflun á viðhaldi vinnsluminni, með því að láta dýr skipta yfir í annað verkefni, olli því að vinnsluminnismyndir hurfu. Þær komu síðan fram aftur þegar dýrið tók aftur þátt í upprunalega vinnsluminnisverkefninu (Watanabe & Funahashi, 2014). Þessar niðurstöður leiddu til þeirrar hugmyndar að aðrar aðferðir gætu stutt minnismyndir. Ýmsir möguleikar hafa vaknað á undanförnum árum.
Í fyrsta lagi, byggt á fræðilegri vinnu (Mongillo, Barak og Tsodyks, 2008), lagði Stokes og félagar til að hægt væri að viðhalda vinnsluminni í skammtíma synaptic plasticity (STSP). Í þessu líkani geta tímabundnar taugamyndir, eins og þær sem framkallast af skynörvun, breytt taugamótaþyngd í netkerfinu tímabundið (td með því að breyta styrk taugaboðefna viðtaka og/eða taugaboðefnaviðtaka). Þessar breytingar eru taldar vera til skamms tíma (undir 1 sekúndu) en vara nógu lengi til að viðhalda snefil af áreiti í tengingunni innan netsins yfir minni seinkun. Með öðrum orðum, spiking skilur eftir "impression" í netinu sem getur viðhaldið minninu á milli toppa.
Auðvitað er einn eðlislægur vandi við að prófa þessa kenningu að við getum ekki beint fylgst með taugamótunarþyngd í heilanum sem hegðar sér - allar aðferðir okkar nema taugavirkni. Til að komast í kringum þetta þróuðu Stokes og Postle rannsóknarstofurnar snjalla nálgun til að mæla taugamótunarbreytingar - „pinga“ kerfið með skæru sjónrænu áreiti (Wolff, Jochim, Akyürek og Stokes, 2017) eða TMS púls (Rose o.fl. ., 2016). Ef minnið er geymt í skammtíma taugamótunarbreytingum, þá ætti taugaviðbragðið sem áreitið/púlsinn framkallar að breytast sem fall af því sem geymt er í minninu. Með öðrum orðum, púlsinn ætti að "virkja aftur" minnið. Í samræmi við virkni þögla líkanið var ekki hægt að afkóða hlutinn í minni (með EEG eða fMRI) fyrir púls. Hins vegar væri hægt að afkóða minnið í taugasvöruninni eftir sjónrænt áreiti/TMS púls. Þrátt fyrir að útiloka ekki algjörlega aðrar skýringar, gefa þessar rannsóknir fyrsta prófið á virkni-hljóðlausu minni.
STSP er kannski ekki eina hljóðlausa vélbúnaðurinn sem er í spilun í vinnsluminni. Langtímaþáttaminni gegnir mikilvægu hlutverki við að styðja við vinnsluminni (Beukers, Buschman, Cohen og Norman, 2021; Sutterer, Foster, Serences, Vogel og Awh, 2019). Hins vegar er ein takmörkun langtímaminnis að það þjáist af „fyrirbyggjandi truflunum“. Þessi truflun á sér stað þegar tvær minningar eru svipaðar, sem gerir það erfitt að greina núverandi minni frá nýlegri fortíð (td fyrri atferlisprófun). Fræðileg vinna bendir til þess að þáttaminni gæti dregið úr truflunum með því að geyma samhengið sem minnið átti sér stað í (DuBrow, Rouhani, Niv og Norman, 2017; Mensink & Raaijmakers, 1988). Slíkar samhengisupplýsingar gætu veitt einstakt merki til að flokka og greina á milli ólíkra minninga og koma í veg fyrir að þær trufli hver aðra (Beukers o.fl., 2021). Þannig gæti langtímaminni veitt annan virkni-hljóðlausan búnað sem styður vinnsluminni. Í samræmi við þetta hefur nýleg vinna komist að því að fyrirbyggjandi truflun eru sterkust í tilraunum þar sem þátttakendur verða að muna mikinn fjölda atriða (líklega fara yfir getu vinnsluminni; Oberauer & Awh, 2022). Þetta bendir til þess að þátttakendur geti aðeins stundað langtímaminni þegar það er gagnlegt að bæta við vinnsluminni.
Alls benda þessar niðurstöður til þess að heilinn noti margar aðferðir til að viðhalda upplýsingum í vinnsluminni. Þetta er skynsamlegt - að viðhalda skammtímaminningum um skynjunarinntak er mikilvægt fyrir vitsmuni, sem gerir henni kleift að losna við nánasta heiminn. Það kann að hafa verið mikill þróunarþrýstingur á að þróa margar aðferðir til að viðhalda upplýsingum í vinnsluminni. Til dæmis hefur nýleg líkanavinna sýnt að STSP getur gert vinnsluminni öflugra. Kozachkov og félagar (2022) þjálfuðu gervi endurteknar taugakerfi (RNN) með og án STSP til að framkvæma vinnsluminni verkefni. Bæði RNN með og án STSP gátu viðhaldið minningum, jafnvel í andliti afvega. Hins vegar voru RNN með STSP sterkari fyrir hávaða og niðurbroti á neti en RNN án STSP. Ennfremur sýndu RNN með STSP virkni sem var svipuð og sést í heilaberki prímata sem ekki er úr mönnum sem sinnir sama verkefni. RNN án STSP voru gervilegri og minna heilalík. Í stuttu máli, STSP og önnur þögul virkni gera vinnsluminnisnet til að virka betur. Næst ræðum við hvernig vinnsluminni er einnig kraftmikið.
VINNUMINN ER KYNNANDI
Klassísk sýn á vinnsluminni er sú að það sé stöðug framsetning nýlegra skynjunar. Vinna frá Fuster, Goldman-Rakic og fleirum fann taugafrumur í pFC sem brugðust við sjónrænu áreiti og héldu síðan uppi virkni yfir síðari minni seinkun (Miller o.fl., 1996; Funahashi o.fl., 1989; Fuster og Alexander, 1971) . Hins vegar hefur nýlegri vinna sýnt að vinnsluminni er kraftmeira en áður var talið. Nýrri stórfelldar upptökur af stofnum taugafrumna hafa gert okkur kleift að afkóða taugaupplýsingar með mun meiri næmni en fyrri eins rafskautsaðferð (King & Dehaene, 2014; Meyers, Freedman, Kreiman, Miller og Poggio, 2008). Ef framsetningin er stöðug, þá ætti afkóðari sem er þjálfaður í taugabirtingum á einu augnabliki að geta afkóða framsetninguna á öðru augnabliki. Að öðrum kosti, ef framsetningin er kraftmikil, þá ætti afkóðarinn ekki að alhæfa yfir tíma. Með því að nota þessa nálgun sýndu Stokes og félagar (2013) að minnisframsetning er mjög kraftmikil. Afkóðarar sem þjálfaðir voru í að afkóða auðkenni sjónræna áreitisins þegar það var sýnilegt gátu ekki afkóða minnið um sama áreiti, jafnvel aðeins 250 msek í minni seinkun. Þetta bendir til þess að á þýðisstigi séu taugakóðar fyrir skyninntak og minningar mismunandi. Svipaðar niðurstöður hafa sést hjá nagdýrum (Harvey, Coen og Tank, 2012). Athyglisvert er að Stokes og félagar komust að því að eftir nokkur hundruð millisekúndur náði framsetningin stöðugleika (Spaak, Watanabe, Funahashi og Stokes, 2017). Síðan, undir lok seinkunartímabilsins, þegar dýrið var að búa sig undir að bregðast við, varð taugaframsetningin aftur kraftmikil.
Panichello og Buschman (2021) byggðu á þessari vinnu og komust að því að gangverki í vinnsluminni er undir vitrænni stjórn. Apar framkvæmdu verkefni sem krafðist þess að þeir mundu lit tveggja ferninga (Mynd 1A). Eftir minni seinkun voru aparnir beðnir um að velja einn af tveimur reitunum og síðan, eftir aðra minni seinkun, tilkynntu litinn á setta reitnum með því að fara í samsvarandi lit á litahjóli. Í samræmi við fyrri vinnu var minnisframsetningin í pFC kraftmikil. Athyglisvert er að hvernig minnisframsetningin breyttist fór eftir því hvort hún var valin til að svara (eða gleymd).
Í fyrstu minni seinkun (fyrir val) var litur hvers hlutar stöðugt kóðaður sem hringur og myndaði tvö litahjól í taugarými (skírteinað á mynd 1B, til vinstri). Athyglisvert er að hringur hvers hlutar var til í sínu eigin sjálfstæðu „undirrými“ taugavirkni. Hins vegar breyttist þetta þegar minni var valið. Hringurinn sem táknar lit valins hlutar færðist úr sjálfstæðu undirrými sínu í nýtt „mark“ undirrými (Mynd 1B, til hægri). Þetta miðsvæði var það sama fyrir báða hlutina. Þegar Minni 1 var valið færðist framsetning þess inn í markundirrýmið og þegar Minni 2 var valið færðist hún inn í sama undirrými. Með öðrum orðum, gangverki minnsins var háð því hvaða minni var valið: Val á minni 1 framkallaði eitt mengi af gangverki sem flutti minni 1 úr sjálfstæðu undirrými sínu inn í markundirrými, en val á minni 2 framkallaði annað mengi af hreyfifræði sem umbreytti framsetning á minni 2 inn í markundirrýmið.
Þessar niðurstöður sýna að gangverki í vinnsluminni er undir vitrænni stjórn. En, í hvaða tilgangi? Óháðu undirrýmin sem sjást í fyrstu minni seinkun eru skynsamleg – verkefni dýrsins er að muna lit hvers fernings fyrir sig, sem er auðveldað af sjálfstæðu undirrýminu (Libby & Buschman, 2021). Hins vegar, eftir val, breytist verkefni dýrsins. Nú verða þeir að tilkynna litinn á völdum hlut, óháð því hvort það var áður Minni 1 eða 2. Þetta getur útskýrt gangverkið sem sést í vinnsluminni. Þegar Minni 1 er valið „hreyfir“ gangverkið Minni 1 framsetninguna inn í markundirrýmið (og öfugt fyrir Minni 2). Nú þegar valinn hlutur er í sameiginlegu markundirrýminu geta straumrásir notað þessa framsetningu til að knýja fram svörun dýrsins, óháð því hvaða minni var valið. Á þennan hátt getur vitsmunaleg stjórn framkallað mismunandi gangverki til að styðja við mismunandi vitræna verkefni.
Þetta sama líkan gæti útskýrt gangverkið sem sést í öðrum rannsóknum. Mörg þessara verkefna krefjast þess að heilinn breytist frá því að vinna úr skynörvun yfir í að undirbúa hreyfisvörun (klassískt nefnt breyting frá afturskyggnu til væntanlegs minnis; Rainer, Rao og Miller, 1999). Með öðrum orðum, vinnsluminni heldur ekki bara réttri framsetningu inntaks. Þess í stað er það til til að styðja við vitsmuni og hegðun. Frá þessu sjónarhorni er skynsamlegt að framsetning vinnsluminni væri kraftmikil - þær þróast á þann hátt að auðvelda verkefnið sem fyrir höndum er.
VINNUMINN ER RYTHMIC (OG RYTHMAR ERU STJÓRN)
Vinnuminni er undir stjórn að ofan ("Executive"). Við getum valið hvað á að kóða í vinnsluminni, við getum stjórnað þessum hugsunum og við getum hunsað truflun og valið að hætta að hugsa þessar hugsanir. pFC gegnir lykilhlutverki við að stjórna vinnsluminni (Panichello & Buschman, 2021; Gazzaley & Nobre, 2012; Miller & Cohen, 2001). Eins og fjallað er um hér að ofan, getur stjórn á taugavirkni frá toppi og niður breytt því hvernig vinnsluminni er notað. Vaxandi vísbendingar benda til þess að stjórn geti stafað af sveifluvirkni sem kemur fram á hærra stigi samþættingar - í LFP. LFP eru samantekt á samræmdri, sveiflukenndri virkni milljóna taugafrumna. Rafsviðin sem myndast við þessa virkni geta virkað sem „varðarbrautir“ sem stjórna hærri víddarvirkni taugafrumna með því að leiða hana eftir stöðugum lágvíddarleiðum (Pinotsis & Miller, 2022).
The central idea is that sensory information (the contents of working memory) and control signals use different frequency bands that interact. As reviewed by Miller, Lundqvist, and Bastos (2018), recent work suggests sensory information is carried by spiking associated with bursts of gamma (>30 Hz) afl. Stýrimerkin að ofan og niður eru flutt af alfa/beta takti (8–30 Hz). Alfa/beta hamlar gamma hvar sem þeir „rekast“ í heilaberki. Þannig stjórnar toppur-niður (alfa/beta) botn-upp (gamma/dæla). Mynd 2 sýnir hvernig þetta virkar. Alfa/beta ofan frá og niður eru flutt í djúpu lögum heilaberkisins. Djúpu barkarlögin bera endurgjöfarmerki niður í barkarstigveldinu. Botn-upp skynjunarupplýsingar í gamma/spiking eru fluttar í yfirborðsberkislögunum sem senda merki á straumforða hátt, upp í barkarstigveldinu. Alfa/beta sem er upprunnið í djúpu lögunum hindrar gamma/gadda í yfirborðslögunum (Bastos, Loonis, Kornblith, Lundqvist og Miller, 2018).
Til að fá aðgang að vinnsluminni veikist djúplags alfa/beta kraftur og/eða tenging þess við yfirborðslags beta. Þetta hindrar endurtekna örvun einfaldra laga taugafrumna, myndar gammabyssur og skynjunarinntak. Meðan á minni viðhaldi stendur getur jafnvægið á milli alfa/beta og gamma stjórnað magni álags til að endurnýja þyngdarbreytingar á taugamótum sem hjálpa til við að viðhalda minningum (Miller o.fl., 2018).
Til að lesa út upplýsingar úr vinnsluminni lækkar alfa/beta kraftur/samhengi. Þetta leyfir aukinni gammasprengingu og aukningu á toppum sem oft sést undir lok minnitafa (Hussar & Pasternak, 2010; Roesch & Olson, 2005). Afhömlun gamma eykur spiking þannig að minningarnar nái stjórn á hegðun. Jafnvægið á milli alfa/beta og gamma meðan á minni seinkun stendur getur haldið gamma í meðallagi. Þannig nær spiking ekki of snemma stjórn á hegðun. Til að hreinsa út vinnsluminni eykst beta afl/tenging. Þetta bælir niður gamma og toppinn sem var að viðhalda minninu. Dæmi um þessa gangverki má finna í Lundqvist og félögum (2016) og Lundqvist, Herman, Warden, Brincat og Miller (2018).
Þessi gangverki getur haft hlutverk í mörgum vitrænum aðgerðum, ekki bara vinnsluminni. Yfirborðslagið gamma og djúplag alfa-beta er alls staðar nálægt mótíf sem sést í öllum heilaberki (Mendoza-Halliday o.fl., 2022; Lundqvist, Bastos og Miller, 2020). Nýleg vinna bendir til þess að sama gangverki gegni hlutverki í forspárkóðun (Bastos, Lundqvist, Waite, Kopell og Miller, 2020). Mikið af vitrænni stjórn getur stafað af jafnvægi og stjórn þessara takta.
STJÓRN FYRIR NIÐUR MEÐ RÚÐTÖLVUNNI
Hingað til höfum við rætt alfa/beta eins og það væri gróft hliðmerki. Það kveikir og slökktir á vinnsluminni eins og að kveikja og slökkva á blöndunartæki eða ljósrofa. Hins vegar getur stjórn þess verið nákvæmari og starfar á stigi einstakra innihalds vinnsluminni. Í forspárkóðun, til dæmis, miðar alfa/beta á framsetningu á sérstöku áreiti í sjónberki til að hindra úrvinnslu spáðra skynja (Bastos o.fl., 2020).
Nýleg vinna hefur sýnt upplýsingar ofan frá og niður, eins og verkefnið sem er fyrir hendi, er borið af einstökum mynstri alfa/beta samstillingar yfir heilaberki (Antzoulatos & Miller, 2014, 2016; Buschman, Denovellis, Diogo, Bullock og Miller, 2012 ). Með öðrum orðum, mynstur alfa/beta mynda tauga "samstæður" sem endurspegla upplýsingar ofan frá. Mikilvægt er að staðbundin upplausn þessara plástra er á stórum kvarða. Það sést á stigi LFP sem endurspegla samanlagða virkni milljóna taugafrumna. Þessar LFP samstillast yfir millimetra eða meira af heilaberki (stundum yfir stórar víðáttur heilaberki). Það eru þessi mynstur sem geta veitt stjórnina.
Hugmyndin er kölluð „spatial computing“ (Lundqvist o.fl., 2022). Það bendir til þess að mynstur alfa/beta krafts og samhengis skapi stórfellda bútasaum af alfa/beta af meiri krafti á móti meiri krafti gamma yfir barkarnet. Hvar sem alfa-beta afl er lágt eru gamma og toppur háir og öfugt. Mismunandi mynstur alfa/beta leiða til mismunandi mynstrum af gamma/spikingum. Aftur á móti eru upplýsingar um áreiti (td innihald vinnsluminni) sýndar á mun fínni mælikvarða. Það er borið af virknimynstri (og tengingu milli) einstakra taugafrumna (frekar en milljóna taugafrumna). Hvatningarupplýsingar eru víða dreift og endurteknar um netkerfin, eins og sandur yfir „checkboard“ mynstur í stærri skala af alfa/beta og gamma. Með öðrum orðum, innihald (örvun) og stjórnun vinnsluminni starfar á mjög mismunandi staðbundnum mælikvarða. Áreiti framsetning er hávídd, endurspeglast af toppmynstri stofna einstakra taugafrumna. Aftur á móti er stjórnun lágvídd og starfar á stigi hópa milljóna taugafrumna með mynstri alfa-beta á móti gamma samhengi.
Stjórnun kemur frá því hvaðan í netrými er áreiti framsetning sem stendur fram. Mynstur alfa/beta á móti gamma og breytingar á þeim mynstrum eru útreikningar. Að beita mengi aðgerða (td að framkvæma reglur verkefnis) samsvarar því að setja mismunandi stórskala mynstur alfa/beta og gamma. Hægt er að nálgast og stjórna hlutum með því einu að vita staðsetningu þeirra í netrými.
Til að skilja hvernig þetta virkar skaltu íhuga verkefni sem krefst þess að dýr mani tvo hluti (A og B) í þeirri röð sem þeir birtust (fyrsta eða annað; Lundqvist o.fl., 2018; Warden & Miller, 2007). Rétt áður en fyrsti hluturinn er sýndur búa alfa/beta mynstrin til spegilmyndamynstur af gamma. Það tiltekna mynstur samsvarar "1. hlut." Þegar hluturinn birtist (t.d. hlutur A) eru taugafrumur í gamma-plástrum sem eru sértækar fyrir þann hlut virkjaðar og frumur þær (í gegnum STSP). Næst, áður en seinni hluturinn er sýndur, setur annað mynstur alfa/beta upp annað mynstur gamma sem samsvarar "2. atriðinu." Þegar seinni hluturinn (t.d. hlutur B) birtist eru taugafrumur í þessum gammaplástrum virkjaðar og grunnaðar. Til að viðhalda og lesa út hvaða hlutur var fyrsti eða annar er mynstur sem samsvarar fyrsta eða öðru atriði endurreist. Undirbúnar taugafrumur í samsvarandi gammaplástrum munu „hringja til baka“ og toppa meira. Þegar til dæmis bútasaumurinn sem samsvarar fyrsta hlutnum er endurreistur hringja taugafrumurnar til baka með "hlut A" vegna þess að þeir voru grunnaðir af þeim hlut þegar hann birtist fyrst. Í stuttu máli, staðbundin computing heldur því fram að vinnsluminnisstýring stafi af tímabundnu virknimynstri yfir netrými sem endurspeglar og breytist með verkefnakröfum ofan frá.
Aðskilnaður efnis á móti stjórn yfir í háa á móti lágvíddarkvarða leysir mikilvægt vandamál í mörgum taugakerfislíkönum. Í dæmigerðum líkönum eru reglur verkefnisins (stýringarinnar) og innihaldið (td atriðin sem geymd eru í vinnsluminni) báðar kóðaðar í hávíddarupplýsingar um tengingu milli taugafruma. Vegna þessa skorts á aðskilnaði, ef menn vilja koma nýjum hlutum inn í vinnsluminni, þarf að endurþjálfa netið. Þeir sýna ekki sveigjanleika vinnsluminni sem sést hjá mönnum og dýrum. Dæmigert netlíkön geta ekki stundað „núllskotsnám“ (aukatíma alhæfingu) sem raunverulegur heili getur (sjá Bouchacourt & Buschman, 2019, fyrir annað líkan af sveigjanleika; O'Reilly & Frank, 2006). Spatial Computing leysir þetta með því að aðgreina stjórn á móti efni í mismunandi framsetningarkvarða.
Frá stöðluðu sjónarhorni getur heilinn notað lítið (lágvídd) mengi stjórnunarástanda til að laga sig sveigjanlega að nýjum aðstæðum (MacDowell, Tafazoli og Buschman, 2022). Aðlögun að nýjum aðstæðum krefst þess að heilinn greini stjórnunarástandið sem er viðeigandi fyrir núverandi aðstæður. Þetta eftirlitsástand mun ákvarða hvernig upplýsingar eru unnar, viðhaldið og notaðar til að leiðbeina hegðun í þeim aðstæðum. Þrátt fyrir að mikill fjöldi hávíddarstýringarástanda myndi leyfa nákvæma stjórn á hegðun, myndi hagræðing hennar fyrir núverandi aðstæður einnig gera það erfitt að bera kennsl á „besta“ stjórnunarástandið. Aftur á móti, ef heilinn notar lítið, lágvíddar mengi stjórnunarástanda, þá verður auðveldara að finna það besta af settunum. Hins vegar verða slík lágvíddarstýringarástand endilega gróf og þar af leiðandi ófullkomin. Þetta bendir til þess að það sé skipt á milli hávíddarstýringarástanda, sem væri nákvæmt en hægt að aðlagast, og lágvíddarstýringarástands, sem væri sveigjanlegt, en samt ekki best. Í ljósi þessa getur heilinn valið að taka sýnishorn af takmörkuðum fjölda stjórnunarástanda sem geta jafnvægið nákvæmni og sveigjanleika (MacDowell o.fl., 2022).
SAMANTEKT
Vinnuminni er miðlægt í skilningi, virkar sem vinnusvæði þar sem hugsanir eru geymdar og meðhöndlaðar. Í ljósi mikilvægis þess kemur það ekki á óvart að margar aðferðir hafa þróast til að styðja við viðhald vinnsluminni. Klassískar niðurstöður sem sýna viðvarandi framsetningu hluta í vinnsluminni eru ekki rangar, þær eru bara ófullkomin mynd. Sönnunargögn benda til annarra aðferða og nýrra eiginleika. Taugagrunnur vinnsluminni er flókinn og kraftmikill, rétt eins og Mark Stokes sagði okkur. Það er í þessu gangverki sem við höfum fengið innsýn í bæði hvernig við höfum hluti "í huga" og hvernig þeim hugsunum er stjórnað. Vinnuminni er ekki enn leyst, en verk Mark Stokes sýndu okkur leið til dýpri skilnings.
Viðurkenningar
Þetta verk var stutt af NIMH R01MH115042 (TJB) og ONR N00014-22-1-2453, NEI 1R01EY033430 og The JPB Foundation (EKM).
Endurprentunarbeiðnir skulu sendar til Timothy J. Buschman, Princeton Neuroscience Institute og Department of Psychology, Princeton University, PNI 256, Washington Road, Princeton, NJ 08544, eða með tölvupósti: tbuschma@princeton.edu.
Framlög höfunda
Timothy J. Buschman: Hugtakavæðing; Ritun— Upprunaleg uppkast; Ritun—Skoða og breyta. Earl K. Miller: Hugmyndagerð; Ritun—Upprunaleg uppkast; Ritun—Skoða og breyta.
Upplýsingar um fjármögnun
Earl K. Miller, National Eye Institute (https://dx.doi.org /10.13039/100000053), styrknúmer: 1R01EY033430. Earl K. Miller, JPB Foundation (https://dx.doi.org/10 .13039/100007457). Earl K. Miller, Office of Naval Research (https://dx.doi.org/10.13039/100000006), styrksnúmer: N00014-22-1-2453. Timothy J. Buschman, National Institute of Mental Health (https://dx.doi.org/10 .13039/100000025), styrknúmer: R01MH115042.
Fjölbreytni í tilvitnunaraðferðum
Afturskyggn greining á tilvitnunum í hverja grein sem birt var í þessu tímariti frá 2010 til 2021 sýnir viðvarandi mynstur kynjamisvægis: Þótt hlutföll höfundateyma (flokkuð eftir áætlaðri kynagreiningu fyrsta höfundar/síðasta höfundar) birt í Journal of Cognitive Neuroscience ( JoCN) á þessu tímabili voru M(an)/M=.407, W(óman)/M=.32, M/W=.115 og W/W=.159, sambærileg hlutföll fyrir greinarnar sem þessi höfundateymi vitnuðu í voru M/M=.549, W/M=.257, M/W=.109 og W/W=.085 (Postle og Fulvio, JoCN, 34:1, bls. 1–3). Þar af leiðandi hvetur JoCN alla höfunda til að íhuga kynjahlutfall sérstaklega þegar þeir velja hvaða greinar á að vitna í og gerir þeim kleift að tilkynna um kynjatilvitnunarhlutfall greinar sinnar. Höfundar þessarar greinar greina frá hlutföllum tilvitnana eftir kyni sem hér segir: M/M=.829; W/M=.098; M/W=.073; W/W=0.
HEIMILDIR
1.Antzoulatos, EG og Miller, EK (2014). Aukning á starfrænni tengingu milli framheilaberkis og strálaga við flokkanám. Neuron, 83, 216–225. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2014.05.005, PubMed: 24930701
2.Antzoulatos, EG og Miller, EK (2016). Samstilltir beta-taktar á framhryggjarnetum styðja aðeins hegðunarlega viðeigandi framsetningu. eLife, 5, e17822. https://doi.org/10 .7554/eLife.17822, PubMed: 27841747
3.Bastos, AM, Loonis, R., Kornblith, S., Lundqvist, M., & Miller, EK (2018). Lagaupptökur í framheilsuberki benda til aðgreindra laga til að viðhalda og stjórna vinnsluminni. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 115, 1117–1122. https://doi.org/10.1073/pnas .1710323115, PubMed: 29339471
4.Bastos, AM, Lundqvist, M., Waite, AS, Kopell, N., & Miller, EK (2020). Lag- og taktsérhæfni fyrir forspárleið. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 117, 31459–31469. https://doi.org/10.1073/pnas.2014868117, PubMed: 33229572
5. Beukers, AO, Buschman, TJ, Cohen, JD og Norman, KA (2021). Er virkni þögult vinnsluminni einfaldlega tímabundið minni? Trends in Cognitive Sciences, 25, 284–293. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2021.01.003, PubMed: 33551266
6. Bouchacourt, F. og Buschman, TJ (2019). Sveigjanlegt líkan af vinnsluminni. Neuron, 103, 147–160. https://doi.org/10 .1016/j.neuron.2019.04.020, PubMed: 31103359
7. Buschman, TJ, Denovellis, EL, Diogo, C., Bullock, D., & Miller, EK (2012). Samstilltur oscillatory neural ensembles fyrir reglur í prefrontal cortex. Neuron, 76, 838–846. https://doi .org/10.1016/j.neuron.2012.09.029, PubMed: 23177967
8. Christophel, TB, Klink, PC, Spitzer, B., Roelfsema, PR, & Haynes, J.-D. (2017). Dreifð eðli vinnsluminni. Trends in Cognitive Sciences, 21, 111–124. https:// doi.org/10.1016/j.tics.2016.12.007, PubMed: 28063661
9.DuBrow, S., Rouhani, N., Niv, Y., & Norman, KA (2017). Breytist andlegt samhengi eða breytist? Current Opinion in Behavioral Sciences, 17, 141–146. https://doi.org/10.1016/j.cobeha.2017 .08.003, PubMed: 29335678
10. Funahashi, S., Bruce, CJ og Goldman-Rakic, PS (1989). Mnemonic kóðun sjónrýmis í dorsolateral prefrontal cortex apans. Journal of Neurophysiology, 61, 331–349. https://doi.org/10.1152/jn.1989.61.2.331, PubMed: 2918358
11. Fuster, JM og Alexander, GE (1971). Taugavirkni sem tengist skammtímaminni. Vísindi, 173, 652–654. https://doi.org /10.1126/science.173.3997.652, PubMed: 4998337
12. Gazzaley, A. og Nobre, AC (2012). Top-down mótun: Brúar sértæka athygli og vinnsluminni. Trends in Cognitive Sciences, 16, 129–135. https://doi.org/10.1016/j.tics .2011.11.014, PubMed: 22209601
