Els enregistraments de magnetoencefalografia revelen la dinàmica espaciotemporal de la memòria de reconeixement per a seqüències auditives complexes versus simples

El reconeixement auditiu és un procés cognitiu crucial que es basa en l'organització d'elements únics al llarg del temps. Tanmateix, es coneix poc sobre la dinàmica espaciotemporal subjacent al reconeixement conscient de seqüències auditives que varien en complexitat. Per estudiar-ho, es va debilitar 71 participants per aprendre i reconèixer seqüències musicals tonals senzilles i seqüències àtones complexes coincidents mentre es registrava la seva activitat cerebral mitjançant magnetoencefalografia (MEG).

La música té el poder únic i increïble de fer-nos retrocedir en el temps i reviure els meravellosos records del passat, o de submergir-nos profundament en la bellesa del present. Més important encara, la música també pot millorar la nostra memòria i millorar les nostres capacitats d'aprenentatge i treball.

La investigació ha descobert que les seqüències musicals estan estretament lligades a la memòria. De vegades trobem que podem recordar fàcilment la lletra d'una cançó perquè la cançó estimula el centre del llenguatge del nostre cervell i consolida la memòria mitjançant la reproducció repetida. Així mateix, quan estem aprenent informació nova, podem recordar-la més fàcilment combinant la informació amb la melodia i el ritme. Molts experts mèdics i pedagogs recomanen utilitzar la música com a tècnica de memòria per millorar l'aprenentatge.

A més d'això, la música pot millorar el nostre estat emocional i fer-nos més relaxats i concentrats. Quan ens sentim cansats o ansiós, la música relaxant pot alleujar immediatament la situació. Aquest tipus de música és molt eficaç per relaxar les emocions tenses i també pot millorar la nostra força de voluntat i paciència.

Amb tot, la música és una part integral de les nostres vides i pot ser molt beneficiosa per a la nostra memòria i capacitat d'aprenentatge. Per tant, tant si esteu treballant com estudiant, també podeu utilitzar música per ajudar-vos. Crec que això us pot ajudar a completar millor les vostres tasques i també a millorar la vostra vida. Es pot veure que hem de millorar la nostra immunitat. Cistanche deserticola pot millorar significativament la immunitat perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès amb molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de la carn picada prové dels diferents ingredients actius que conté, com àcids, polisacàrids, flavonoides, etc. Aquests ingredients poden afavorir la salut del cervell de diverses maneres.

Feu clic a Coneix la memòria a curt termini com millorar

Els resultats revelen canvis qualitatius en l'activitat neuronal depenent de la complexitat de l'estímul: el reconeixement de seqüències tonals implica les zones hipocampals i cingulades, mentre que el reconeixement de seqüències àtons activa principalment la xarxa de processament auditiu. Els nostres resultats revelen la implicació d'una xarxa cerebral cortico-subcortical per al reconeixement auditiu i recolza idea que la complexitat de l'estímul altera qualitativament les vies neuronals de la memòria de reconeixement.

Codificar i reconèixer sons estructuralment complexos és un repte cognitiu que es basa en mecanismes neuronals que encara no estan completament dilucidats. Per memoritzar seqüències de so complexes, probablement depenem de l'organització temporal dels components d'un estímul i de les funcions de memòria.

La codificació de la memòria té lloc a l'hipocamp2–4, mentre que els processos posteriors relacionats amb la memòria de reconeixement estan recolzats per una xarxa funcional de regions interconnectades al lòbul temporal medial, incloent l'hipocamp, l'ínsula i l'escorça temporal inferior2,5,6. Per a la consolidació de la memòria, es necessita comunicació entre les àrees de l'hipocamp i el neocortical7–9. Molta evidència prové d'estudis que utilitzen estímuls visuals estàtics, com ara imatges d'objectes, cares o escenes naturals10–12. No obstant això, la informació i el significat també es desenvolupen amb el temps a mesura que el cervell intenta predir els estímuls futurs basant-se en representacions de memòria prèvies. Per tant, per entendre millor el reconeixement de la memòria i la seva dinàmica cerebral ràpida subjacent, s'han d'adoptar mètodes nous que destaquin les propietats temporals dels estímuls dinàmics. Això es pot fer estudiant l'activitat neuronal subjacent al processament de seqüències sonores que adquireixen significat a través de la seva evolució al llarg del temps, com la música13–15.

Pocs estudis neurocientífics han explorat els fonaments neuronals de la memòria musical, tal com han revisat Campo i Brattico16. Per exemple, utilitzant imatges de ressonància funcional (IRMf) i un paradigma d'escolta musical naturalista, Alluri et al.17 van investigar els correlats neuronals del processament de la música i van informar de l'activació de les xarxes cerebrals cognitives, motores i límbiques per al processament continu de les característiques tímbriques, tonals i rítmiques. . Posteriorment, utilitzant els mateixos estímuls, Burunatet al.18 va informar del reclutament de regions relacionades amb la memòria i del cervell motor durant el reconeixement de motius musicals. Malgrat les seves contribucions, aquests estudis no aconsegueixen identificar els mecanismes temporals de gra fi de la codificació del so i els processos de memòria.

Més recentment, vam combinar l'alta resolució temporal de la magnetoencefalografia (MEG) amb l'alta resolució espacial de la ressonància magnètica (MRI) per estudiar el reconeixement de la música. Aquests estudis van accentuar la implicació temporal d'una xarxa cerebral cortico-subcortical generalitzada que inclou l'escorça auditiva primària, el temporal temporal superior. gir, opercle frontal, gir cingulat, còrtex orbitofrontal i hipocamp durant el reconeixement de seqüències auditives (musicals)19-21. En general, aquestes investigacions han proporcionat una visió única dels mecanismes neuronals subjacents al reconeixement de seqüències temporals. El que queda per abordar és com aquests mecanismes es modulen per la complexitat de l'estímul.

Aquí, vam utilitzar seqüències melòdiques, on el significat va sorgir de la combinació seqüencial de tons individuals al llarg del temps21, i vam variar la distribució del to per obtenir seqüències musicals noves i complexes. En aquest escenari, la codificació i el reconeixement de les seqüències musicals depenen en gran mesura de l'ordre seqüencial dels tons que la componen. Primer vam seleccionar seqüències musicals basant-nos en les regles de la tonalitat, que és el sistema musical dominant a la música popular occidental22. En segon lloc, modificant els intervals de to (és a dir, les distàncies entre tons) mantenint constants altres variables (per exemple, ritme, tempo, timbre), vam generar seqüències musicals àtons coincidents. La manipulació d'estímuls es basava en la literatura anterior, que informava que les seqüències musicals tonals més que àtones són en general més fàcils de processar23–27 i més apreciades pels no experts27–29. A diferència de la música tonal, la música àtona es caracteritza per l'absència d'un centre tonal clar i d'una estabilitat jeràrquica, que redueix significativament el seu valor predictiu i dóna lloc a un augment dels errors de predicció23–26,30. Així, esperàvem que l'alteració dels intervals tonals reduiria la predictibilitat de les seqüències àtons, donant lloc a una major dificultat per reconèixer-les.

En resum, en l'estudi actual hem utilitzat MEG i una tasca de reconeixement musical19-21 mentre els participants escoltaven i reconeixien seqüències auditives (musicals) de complexitat variable i tenien com a objectiu descriure la dinàmica espai-temporal fina de la memòria de reconeixement auditiu. Després dels estudis anteriors17–21, esperàvem que el reconeixement de seqüències auditives activaria una xarxa cerebral generalitzada que inclogués tant àrees auditives (per exemple, escorça auditiva primària, gir superior temporal, gir de Heschl, planum temporal, insula) com àrees de processament de memòria (per exemple, hipocamp, cingulat). gir).

A més, vam plantejar la hipòtesi que l'activitat neuronal es distribuiria al llarg de dues bandes de freqüència principals que reflectien l'ocurrència de dos processos cognitius diferents: una banda de freqüència lenta relacionada amb el reconeixement de la seqüència musical completa a les àrees de processament de la memòria i una banda de freqüència més ràpida associada amb el processament de cada to. regions inauditives de la seqüència musical. Més important encara, vam plantejar la hipòtesi que, en funció de la complexitat de l'estímul, la música tonal es processaria de manera més eficient que la música àtona, cosa que es reflectiria en diferents respostes de comportament i diferents vies neuronals durant el reconeixement de seqüències tonals i àtones.

Els nostres resultats conductuals i neuronals van mostrar diferències clares entre el reconeixement de seqüències tonals i àtones. Les anàlisis de reconstrucció de fonts van indicar diferents grups d'activació de seqüències àtones i àtones. En general, l'activitat neuronal era més forta a les àrees de processament de la memòria per a seqüències tonals memoritzades i a les regions de processament auditiu per a seqüències tonals memoritzades.

Resultats

Dades de comportament. Els participants van realitzar una tasca de reconeixement auditiu antiga/nova (Fig. 1). Primer van escoltar una peça musical completa (codificació) i posteriorment van identificar quines seqüències musicals van ser memoritzades o novel·les. Durant el reconeixement, la precisió de la resposta i el temps de reacció dels participants es van registrar mitjançant un joystick. Aquestes dades de comportament es van analitzar estadísticament per examinar les diferències entre les quatre condicions experimentals (seqüències tonals memoritzades, seqüències tonals noves, seqüències àtons memoritzades i seqüències àtons noves).

Una anàlisi unidireccional de la variància (ANOVA) va mostrar que les diferències en la precisió de la resposta eren estadísticament significatives, F(3,280)=6,87, p=0,002. Les anàlisis post-hoc van indicar que el nombre mitjà de respostes correctes era significativament menor per a les seqüències àtones memoritzades (M=30,98, SD=5,46) que per a les noves àtons (M=34,51, SD=4,26, p <0,001), tonal memoritzat (M=34,34, SD=5,95, p=0,002) i seqüències tonals noves (M {{ {24}}.41, SD=6.04, p=0.001). La figura 2a mostra les diferències entre les condicions utilitzant diagrames de núvols de pluja31.

Pel que fa al temps de reacció mitjà, hi va haver una diferència estadísticament significativa entre les condicions determinada per ANOVA unidireccional, F(3, 280)=4.94, p=0.002. Les anàlisis post-hoc van revelar que el temps de reacció mitjà era significativament menor per a les seqüències tonals memoritzades (M=1735,17, SD=259,91) en comparació amb les àtones memoritzades (M=1879,44, SD { {14}}.34,p=0.005) i noves seqüències àtons (M=1873.78, SD =250.48, p=0.007), però no es compara amb les seqüències tonals noves (M=1799,52, SD=267,14, p=.450). La figura 2b mostra les diferències entre condicions.

Les dades de font numèriques per a les respostes de comportament es proporcionen a les dades complementàries 1.

Dades del sensor MEG. Les dades MEG (204 gradiòmetres planars i 102 magnetòmetres) es van analitzar a nivell del sensor MEG, utilitzant el senyal de banda ampla. Tot i que l'èmfasi dels estudis en la identificació de les àrees cerebrals implicades en el reconeixement de seqüències musicals tonals versus àtones, es van examinar les dades del sensor MEG per avaluar si el senyal neuronal era significativament diferent per a assajos memoritzats que per a nous assaigs i, per tant, corroboraria els resultats d'estudis anteriors19,20.

Després de fer la mitjana de les dades d'època dels assaigs correctes per a cada condició experimental i combinar els gradiòmetres planars, es van realitzar proves t de mostres aparellades per identificar quina condició (memoritzada o nova) va generar un senyal neuronal més fort per a cada mostra i sensor MEG. A continuació, es van calcular els MCS basats en clústers per corregir les comparacions múltiples. Això es va realitzar de manera independent tant per a les dades tonals com per a les àtones (vegeu Mètodes per obtenir més informació).

En primer lloc, es van calcular proves t de mostres aparellades (= 0.01) per a les dades tonals en l'interval de temps 0–2500 ms (des de l'inici de les dades atonals, Les proves t de mostres aparellades ({8}},01) es van calcular en el mateix interval de temps (0–2500 ms) mitjançant gradiòmetres planars combinats. A continuació, es van corregir múltiples comparacions per utilitzar MCS en els resultats de les proves t significatives ({ {13}}.001, 1000 permutacions). Aquest procediment va identificar tres grups d'activació significatius principals quan es contrasten els fragments memoritzats amb els nous (taula 2, figura suplementària 3 i dades suplementàries 2). En el cas del contrast novell versus memoritzat, tres principals es van trobar grups d'activitat significatius (taula 2, figura suplementària 4 i dades complementàries 2).

Reconstrucció de la font. Després d'examinar la força dels senyals neuronals a nivell del sensor MEG, ens vam centrar en l'objectiu principal de l'estudi, és a dir, investigar les diferències neuronals subjacents al reconeixement de seqüències musicals tonals versus àtones a l'espai font reconstruït de MEG. Per realitzar aquesta anàlisi, vam localitzar les fonts cerebrals dels camps relacionats amb els esdeveniments registrats pels canals MEG. Això es va realitzar tant per a seqüències tetonals com àtones i per a dues bandes de freqüència (lenta [0.1–1 Hz] i més ràpida [2–8 Hz]) que es van utilitzar a Bonettiet al.19,20 i enllaçades amb el processament de components individuals (lent) en relació amb una seqüència sencera (ràpid). Es van calcular anàlisis addicionals per contrastar l'activitat cerebral entre les bandes de freqüència lenta i ràpida i per examinar el patró d'activitat a les bandes de freqüència estàndard delta (1-4 Hz) i theta (5-8 Hz).

Banda de freqüència lenta (0,1–1 Hz). Les fonts neuronals es van calcular mitjançant un enfocament de forma de feix. En primer lloc, es va calcular un model avançat considerant cada font cerebral com un dipol actiu i calculant la seva força a través dels sensors MEG. En segon lloc, es va utilitzar l'algorisme de formació de beams com a model invers per estimar les fonts cerebrals d'activitat neuronal basant-se en els enregistraments MEG.

Després de calcular les fonts neuronals, es va calcular un GLM a partir del punt de temps i la ubicació del dipol. Es van dur a terme una sèrie de proves t (= 0.05) a nivell primer i grup per estimar l'efecte principal de les condicions memoritzades i noves i el seu contrast amb les dades tonals i àtones de manera independent. Es van calcular els MCS basats en clúster (= 0.001, 1000 permutacions) per corregir múltiples comparacions i per determinar l'activitat cerebral subjacent al desenvolupament de les seqüències musicals. Aquestes anàlisis es van dur a terme durant cinc intervals de temps específics que corresponien a cadascun dels tons que comprenen les seqüències: primer to (0–250 ms), segon to (251–500 ms), tercer to (501–750 ms), quart to (751–500 ms), 1000 ms) i cinquè to (1001–1250 ms). Això es va estimar per al contrast memoritzat versus novel·l per a seqüències tonals i àtones de manera independent i per a seqüències tonals memoritzades versus àtones memoritzades.

Clústers significatius d'activitat (p <{0}}.001) es van localitzar en diversos voxels cerebrals (k) per a cada to de les seqüències tonals, tal com s'informa a les dades suplementàries 3. Per a les seqüències tonals memoritzades, l'activitat neuronal va ser en general més forta per a el tercer (k=69), el quart (k=266) i el cinquè to (k=229).

Les diferències més grans es van localitzar en el gir cingulat mitjà, l'àrea motora suplementària dreta, el precuneus i el gir lingual esquerre per al tercer to; l'amígdala esquerra gir parahipocampal esquerre, gir lingual esquerre, hipocamp esquerre i gir cingulat mitjà per al quart to, i el gir cingulat anterior i mitjà i gir lingual esquerre per a l'últim to. Per a seqüències tonals noves, l'activitat cerebral va ser més forta per al primer (k=54) i el segon ton (k=29). En particular, la diferència entre seqüències noves i memoritzades era més forta a la fissura calcària esquerra, gir lingual esquerre, hipocamp esquerre, precuneus esquerre i gir temporal superior esquerre per al primer to, i el gir fusiforme dret, gir lingual dret i gir occipital inferior dret. per al segon to. El contrast entre les seqüències tonals memoritzades i noves per a la banda lenta es mostra a la figura 3a.

For more information:1950477648nn@gmail.com