Časť 3: Deformácie prostredia dynamicky posúvajú ľudskú priestorovú pamäť
Mar 22, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
4| METÓDY
4.1 | Účastníkov
Štyridsaťdeväť účastníkov dalo písomný súhlas a boli zaplatení za účasť na experimente 1, 53 pre experiment 2 a 48 pre experiment 3. Jeden účastník experimentu 1 a štyria účastníci experimentu 2 boli vylúčení za to, že do konca posledného známeho bloku dosiahli horší výkon ako náhoda. Ďalší účastník bol vylúčený z experimentu 2 ako outlier (skóre posunu > 3 nad priemerom, v predpokladanom smere), takže konečný počet 48 účastníkov experimentu 1 (31 žien, priemerný vek 23,5, vekové rozpätie 18- 44), 48 v experimente 2 (30 žien, priemerný vek 22,4, vekové rozpätie 18-33) a 48 v experimente 3 (38 žien, priemerný vek 22,9, vekové rozpätie 18-44 rokov), s 24 účastníkmi v každom experimentálnom stave. Veľkosť vzorky bola zvolená pred vykonaním všetkých experimentov, aby bola dvojnásobok počtu účastníkov predchádzajúcich experimentov študujúcich podobné účinky (Chen et al., 2015). Všetci účastníci poskytli informovaný súhlas v súlade s Inštitucionálnou revíznou komisiou Pensylvánskej univerzity.
4.2 | Experimentálne protokoly
4.2.1 | Experiment 1: Desktop virtuálne prostredie s plnými vizuálnymi informáciami k dispozícii - Použili sme Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) na vytvorenie prostredí virtuálnej reality, ktoré boli vykresľované a zobrazené z pohľadu prvej osoby pomocou komerčného herného softvéru Portal (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). Prostredie bolo zobrazené na 27-palcovom displeji. Lg monitor (rozlíšenie: 1920 × 1080) a účastníci sedeli zhruba 50 cm od obrazovky. Účastníci sa naučili umiestnenie cieľových objektov vo virtuálnom prostredí pomocou vzdelávacieho postupu opísaného v hlavnom texte a znázorneného na obrázku 2. Účastníci sa pohybovali prostredím pomocou pravej ruky na ovládanie klávesov so šípkami, aby sa pohybovali dopredu alebo dozadu a odbočili doľava alebo doprava. Počas fázy nahradenia sa účastníci navigovali na svoje zapamätané miesto objektu a ľavou rukou stlačili kláves "r", aby zaregistrovali svoju odpoveď. Virtuálna položka a poloha boli zaznamenané každých 100 ms.
Známym prostredím bola štvorcová virtuálna aréna bez stropu. Každá hraničná stena mala dĺžku 116 virtuálnych jednotiek (vu) × výšku 5,6 vu vzhľadom na simulovanú úroveň očí 4 vu. Jedna virtuálna jednotka zodpovedá 0,3048 reálnym metrom (1 ft). Štyri cieľové objekty boli radiátor, lampa, olejový bubon a koláč. Na začiatku každého bloku účastníci zhromaždili každý cieľový objekt v pseudonáhodnom poradí dvakrát bez akýchkoľvek prerušovaných náhradných skúšok. Potom vykonali 16 náhradných skúšok (4 pre každý objekt v pseudonáhodnom poradí), z ktorých každá bola okamžite nasledovaná zbernou skúškou pre ten istý objekt, aby poskytla spätnú väzbu. Pokyny pre každú skúšobnú verziu (buď "Collect" alebo "Replace", za ktorými nasleduje názov cieľového objektu) sa zobrazili v strede obrazovky počas celej skúšobnej verzie. Počas každej "zberateľskej" skúšky bol v miestnosti prítomný iba predmet, ktorý sa má zbierať. Počas skúšok "nahradiť" neboli prítomné žiadne predmety. Rovnaká textúra bola aplikovaná na všetky steny. Distálne podnety vo forme slnka, oblohy a pohoria obklopovali arénu (obrázok S1). Tieto distálne podnety boli vykresľované v nekonečne, čím poskytovali orientačné informácie, ale žiadne podnety na umiestnenie.
Účastníci dokončili dva bloky, známy blok, po ktorom nasledoval deformačný blok. Iba nahradenie pokusov sa líšilo medzi blokmi. Prostredie použité pri výmene pokusov v deformačnom bloku bolo buď natiahnuté o 50% spolu s jednorozmerným vzhľadom na známe štvorcové prostredie (šírka 174 vu × dĺžka 116 vu) alebo stlačené o 50% (šírka 58 vu × dĺžka 116 vu). Na vytvorenie týchto deformovaných prostredí sa textúry podlahy, steny a stropu nezmenili, ale namiesto toho sa skrátili (počas kompresie) alebo pokračovali v dlaždiciach nového priestoru (počas úsekov). Desať účastníkov si všimlo rozdiel medzi pôvodným a deformovaným prostredím.
Zlepšenie pamätecistanchové výrobky
4.2.2 | Experiment 2: Desktopové virtuálne prostredie s vizuálnymi informáciami
Zakryté počas výmeny skúšok - Dizajn a postupy boli podobné ako v experimente 1, s výnimkou prípadov opísaných nižšie.
Známym prostredím bola štvorcová virtuálna miestnosť. Každá stena bola textúrovaná jedinečnou tapetou, ktorá poskytovala orientačné podnety. Podlaha bola tiež opakovane textúrovaná, aby poskytovala informácie o optickom toku, ale textúra podlahy neposkytovala žiadne podnety na miesto vo vnútri prostredia. Každá hraničná stena mala dĺžku 116 virtuálnych jednotiek (vu) a výšku 19 vu v porovnaní so simulovanou úrovňou očí4 vu. Prostredie bolo úplne uzavreté stenami a stropom (obrázok S1).
Účastníci dokončili tri bloky. V prvom bloku bolo prostredie štvorcové a vizuálne podnety boli vždy viditeľné. V druhom bloku bolo prostredie tiež štvorcom a vizuálne podnety počas nahradenia skúšok (ale nie zberných skúšok) boli maskované hustou hmlou, keď účastník cestoval najmenej 3,1 vu od svojho východiskového miesta. Hmla je úplne nasýtená pri 12,5 Vu, čo zahŕňa všetky vizuálne podnety za týmto polomerom. Všetky objekty boli umiestnené najmenej 30 vu od všetkých hraníc. V treťom bloku (deformačný blok) boli vizuálne podnety maskované aj hustou hmlou pri pohybe z pôvodnej polohy a známa miestnosť bola nahradená obdĺžnikovou miestnosťou, ktorá bola buď natiahnutá 50% od pôvodného štvorca pozdĺž jednej osi (šírka 174 Vu × dĺžka 116 JV) alebo stlačená 50% (šírka 58 vu × dĺžka 116 vu). Na vytvorenie týchto deformovaných prostredí neboli textúry podlahy, steny a stropu zmenené, ale namiesto toho boli skrátené (pre kompresie) alebo pokračovali v kachľovaní nového priestoru (pre úseky). Jedenásť účastníkov si všimlo rozdiel medzi pôvodným a deformovaným prostredím.
4.2.3 | Experiment 3: Pohlcujúce virtuálne prostredie s plnými dostupnými vizuálnymi a vestibulárnymi informáciami - Dizajn a postupy pre Experiment 3 boli podobné ako v experimente 1, s výnimkou prípadov opísaných tu. Použili sme Unity game engine verzie 5.6 (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) na zostavenie a vykreslenie pohlcujúcich miestností virtuálnej reality prostredníctvom stereoskopického displeja HTC Vive s hlavou a sledovača polohy (rozlíšenie 1 080 × 1 200 na oko; https://www.vive.com/, HTC s technológiou spoločnosti Valve Corporation, New Taipei City, Taiwan). Odpovede počas fázy výmeny zozbierali účastníci, ktorí svojou dominantnou rukou stlačili kláves "spúšť" bezdrôtového ovládača HTC Vive. Účastníci mohli voľne hýbať hlavami a prechádzať sa po prostredí. Ich nadpis a poloha boli zaznamenané každých 100 ms. Žiadni účastníci sa nesťažovali na kinetózu počas alebo po experimente.
Známym prostredím bola štvorcová virtuálna miestnosť s dĺžkou 2,4 m × šírkou 2,4 m × výškou 2,5 m. Polohy dvoch (severojužných) virtuálnych stien zodpovedali 2 fyzickým stenám sledovacej miestnosti, zvyšné 2 (východ-západ) bezkonkurenčné virtuálne steny boli počas deformácií vytlačené. Všetky steny boli textúrované sivou drevenou farbou. Podlaha a strop boli textúrované svetlejšou sivou farbou. Svetlosivý stĺp od podlahy až po strop 0,1 m široký × 0,1 m dlhý stĺp bol umiestnený v každom rohu, aby odradil účastníkov od kontaktu so sledovacím zariadením (obrázok S1).
Účastníci dokončili dva bloky, známy blok, po ktorom nasledoval deformačný blok. Iba nahradenie pokusov sa líšilo medzi blokmi. Prostredie použité pri výmene deformačného bloku bolo buď natiahnuté pozdĺž jedného rozmeru (východ -západ) posunom jednej alebo oboch neporovnateľných stien a ich susedných stĺpov (šírka 2,8 m × dĺžky 2,4 m) alebo stlačené pozdĺž tohto rozmeru (šírka 2,0 m × dĺžky 2,4 m). Medzi blokmi bol displej vykreslený na pevnú čiernu po dobu 5 s pokynmi "počkajte na ďalšiu skúšku" zobrazenými v dolnom strede zorného poľa.
Pretože účastníci už nemohli byť teleportovaní medzi skúškami, boli poučení, aby sa pohybovali pred každou skúškou, aby čelili a takmer sa dotkli stredu jednej zo štyroch stien, ako naznačuje plávajúca čierna šípka. Aby sa zabezpečilo, že účastník počas deformačných skúšok nevidel pohyb žiadnych stien, posunutá stena závisela od východiskovej polohy pre túto skúšku. Ak sa proces začal od východnej steny, potom bola západná stena posunutá o 0,4 m. Ak sa proces začal od západnej steny, potom bola východná stena posunutá o 0,4 m. Ak sa proces začal buď zo severnej alebo južnej steny, potom boli východné aj západné steny posunuté o 0,2 m po 0,2 m. Zo všetkých východiskových polôh nebol viditeľný okamžitý posun stien. Žiadny účastník si nevšimol manipuláciu.
Kompletná sada cieľových objektov bola červená guľa, modrá kocka, zelený valec a fialová kapsula. Objektové umiestnenia boli všetky do 0,4 m od stredu známeho prostredia. Všetky objekty boli prezentované na rovnakom sivom 1,5 m vysokom podstavci, aby sa zvýšili na približne úroveň očí (obrázok S1). Cieľové objekty pre každú skúšku boli vybrané v pseudonáhodnom poradí. Pokyny (buď "Collect the" alebo "Replace the", za ktorými nasleduje názov cieľového objektu v texte zodpovedajúcom farbe cieľového objektu, alebo "Prejsť na šípku" na začatie ďalšej skúšobnej verzie) sa zobrazili v dolnom strede zorného poľa počas všetkých skúšok.
výhoda cistanche: zlepšenie pamäte
4.3 | Analýza
Všetky zaznamenané údaje boli importované do MATLAB (MathWorks) a analyzované pomocou skriptov na mieru.
4.3.1 | Analýza umiestnenia objektu – ako je popísané v hlavnom texte a obrázku
3, aby sme otestovali, či nahradené umiestnenia objektov záviseli od počiatočnej hranice, najprv sme zarovnali všetky štyri objekty odpočítaním ich mediánu nahradených umiestnení. Ďalej sme pre každú os (sever-juh a východ-západ) vypočítali posun pozdĺž tejto osi medzi mediánom nahradiť miesta pri štarte z jednej hranice (sever alebo východ) mínus opačná hranica (južná alebo západná). Nakoniec sme vypočítali rozdiel v posune meranom pozdĺž deformovaných a nedeformovaných rozmerov ako konečné meradlo záujmu. Mediány boli vybrané ako meradlo centrálnej tendencie zmierňovať účinok extrémnych hodnôt v nahradených lokalitách.
4.3.2 | Štatistika – všetky štatistické testy boli dvojchvosté (ak nie je uvedené inak)
nepaparametrické testy s konkrétnym zaznamenaným testom sprevádzajúcim každý výsledok. Vzhľadom na typicky dlhodobé rozdelenie údajov o posunoch boli zvolené neparametrické testy, pretože tieto testy nemajú konkrétny tvar testovaných distribúcií. W-štatistiky boli hlásené pre všetky testy Wilcoxon s podpísanou hodnosťou a hodnostným súčtom. Všetky box-and-whisker pozemky označujú minimálne až maximálne (whisker), prvý až tretí rozsah kvartilu (rámček) a medián (čiaru) rozdelenia.
výhoda cistanche: zlepšenie pamäte
Doplnkový materiál
Doplnkový materiál nájdete vo webovej verzii na PubMed Central.
POĎAKOVANIE
S vďačnosťou potvrdzujeme podporu z grantu NSF PHY-1734030 (VB), grantov NIH EY022350 a EY027047 (RAE) a grantu NSF IGERT 0966142 (ATK). VB bola tiež čiastočne podporovaná programom Honda Research Institute Curious-Minded Machines a Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado; NSF grant PHY-1607611) v tomto období.
Informácie o financovaní
Honda Research Institute Zvedavo zmýšľajúce stroje; Národné inštitúty zdravia, čísla grantov/ocenení:EY022350, EY027047; Národná vedecká nadácia, Grant/Ocenenia Čísla: IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030
VYHLÁSENIE O DOSTUPNOSTI ÚDAJOV
Dátové a vlastné skripty MATLAB implementujúce všetky analýzy sú verejne dostupné na https://github.com/akeinath/HumanPamäť_EnvironmentalDeformations.
cistanche benefit
REFERENCIE
Barry C, Hayman R, Burgess N a Jeffery KJ (2007). Zmena stupnice entorhinálnych sietí závislá od skúseností. Prírodná neuroveda, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed: 17486102]
Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C, & Doeller CF (2020). Deformácia metriky kognitívnych máp skresľuje pamäť. Ľudské správanie, 4, 177-188. 10.1038/s41562-019-0767-3
Burak Y, & Fiete IR (2009). Presná integrácia cesty v sieťových modeloch kontinuálneho atraktora mriežkových článkov. Počítačová biológia PLoS, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed: 19229307]
Bush D, Barry C, Manson D a Burgess N (2015). Použitie buniek mriežky na navigáciu. Neurón, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed: 26247860]
Bush D, & Burgess N (2014) Hybridný oscilačný rušivý/kontinuálny atraktor sieťový model vypaľovania mriežkových buniek. Časopis neurovedy, 34, 5065-5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed: 24695724]
Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F, & Burgess N (2019). Diferenciálne vplyvy prostredia a vlastného pohybu na vypaľovanie place a grid cell. Prírodná komunikácia, 10, 630. 10.1038/s41467-019-08550-1
Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR a McNamara TP (2015). Zaujatosť v integrácii ľudskej cesty je
predpovedané vlastnosťami buniek mriežky. Súčasná biológia, 25, 1771-1776. 10.1016/j.mláďa.2015.05.031 [PubMed: 26073138]
Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J, & Rieser JJ (2007). Bayesovská integrácia priestorových informácií. Psychologický bulletin, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed: 17592958]
Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G, & Wiles J (2012). Udržiavanie kognitívnej mapy v tme: Potreba spojiť hraničné vedomosti s integráciou cesty. Počítačová biológia PLoS, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed: 22916006]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2011). Reprezentácia nepriestorových a priestorových informácií v bočnej entorhinálnej kôre. Hranice v behaviorálnej neurovede, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed: 22065409]
Deshmukh SS, & Knierim JJ (2013). Vplyv lokálnych objektov na hipokampálne reprezentácie: Medzník vektory a pamäť. Hippocampus, 23, 253–267. 10.1002/hipo.22101 [PubMed: 23447419]
Doeller CF, Barry C a Burgess N (2010). Dôkazy pre bunky mriežky v ľudskej pamäťovej sieti. Príroda, 463, 657 – 661. 10.1038/príroda08704 [PubMed: 20090680]
Doeller CF, & Burgess N (2008). Zreteľné opravy chýb a náhodné učenie sa polohy vzhľadom na orientačné body a hranice. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed: 18413609]
Doeller CF, Kráľ JA, & Burgess N (2008). Paralelné striatálne a hipokampálne systémy pre orientačné body a hranice v priestorovej pamäti. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed: 18408152]
Dordek Y, Soudry D, Meir R, & Derdikman D (2016). Extrahovanie charakteristík buniek mriežky zo vstupov place cell pomocou analýzy negatívnej hlavnej zložky. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed: 26952211]
Ekstrom AD, Harootonian SK, & Huffman DJ (2020). Kódovanie mriežky, priestorové zastúpenie a navigácia: Mali by sme predpokladať izomorfizmus? Hippocampus, 30, 422–432. 10.1002/hipo.23175 [PubMed: 31742364]
Epstein RA, Patai EZ, Julian JB, & Spiers HJ (2017). Kognitívna mapa u ľudí: Priestorová navigácia a ďalej. Prírodná neuroveda, 20, 1504-1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed: 29073650]
Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T, & Siegrist C (2000). Stručný pohľad na známe pamiatky preorientuje integráciu cesty u škrečkov. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed: 11151669]
Etienne AS, & Jeffery KJ (2004). Integrácia ciest u cicavcov. Hippocampus, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed: 15098724]
Fiete IR, Burak Y, & Brookings T (2008). Aké mriežkové bunky sprostredkúvajú o umiestnení potkanov. Časopis neurovedy, 28, 6858-6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed: 18596161]
Gallistel CR (1990). Organizácia vzdelávania. Cambridge, MA: Bradform Books /MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser M-B, & Moser EI (2005). Mikroštruktúra priestorovej mapy v entorhinálnej kôre. Príroda, 436, 801 –806. 10.1038/nature03721 [PubMed: 15965463] Hardcastle K, Ganguli S, & Giocomo LM (2015). Environmentálne hranice ako oprava chýb
mechanizmus pre bunky mriežky. Neurón, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed: 25892299] Hartley T, Trinkler I, & Burgess N (2004). Geometrické determinanty ľudskej priestorovej pamäte.
Poznávanie, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed: 15302327]
