JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
행동분석학

En Kognitiv Paradigm at undersøge interferens i Working Memory af distraktioner og afbrydelser

Published: July 16, 2015
doi:
10.3791/52226
, ,
1Department of Psychology,University of New Mexico, 2Department of Neurology,University of California, San Francisco, 3Department of Physiology, Center for Integrative Neuroscience,University of California, San Francisco, 4Department of Psychiatry,University of California, San Francisco

Summary

En roman kognitiv paradigme er udviklet til at belyse adfærdsmæssige og neurale korrelater af interferens fra til-være-ignoreres distraktorer versus indblanding fra til-være-deltog interruptors under en arbejdshukommelse opgave. I dette manuskript, flere varianter af dette paradigme er detaljerede, og data opnået med dette paradigme i yngre / ældre voksne deltagere er revideret.

Abstract

Målrettet adfærd er ofte svækket af interferens fra det ydre miljø, enten i form af distraktion af irrelevante oplysninger, som man forsøger at ignorere, eller ved at afbryde oplysninger, der kræver opmærksomhed som del af en anden (sekundær) opgave mål. Begge former for ekstern indblanding har vist sig at skadelig indvirkning på evnen til at fastholde information i arbejdshukommelsen (WM). Nye beviser tyder på, at disse forskellige typer af ekstern indblanding udøver forskellige virkninger på adfærd og kan medieres af forskellige neurale mekanismer. Bedre karakteriserer den klare neuro-adfærdsmæssige konsekvenser af irrelevante distraktioner versus deltog afbrydelser er afgørende for at fremme en forståelse af top-down opmærksomhed, løsning af ekstern indblanding, og hvordan disse evner bliver nedbrudt i sund aldring og neuropsykiatriske tilstande. Dette håndskrift beskriver en roman kognitiv paradigme udviklet Gazzaley lab, der harnu blevet ændret i flere forskellige versioner, der anvendes til at belyse adfærdsmæssige og neurale korrelater af interferens ved til-være-ignorerede distraktorer versus til-være-overværet interruptors. Nærmere oplysninger herom findes på varianter af denne paradigme for at undersøge indblanding i visuelle og auditive modaliteter, på flere niveauer af stimulus kompleksitet, og med eksperimenterende timing optimeret til elektroencefalografi (EEG) eller funktionelle magnetisk resonans (fMRI) undersøgelser. Desuden data fra yngre og ældre voksne deltagere opnåede ved hjælp af denne paradigme gennemgås og diskuteres i forbindelse med sit forhold til de bredere litteratur om ekstern indblanding og aldersrelaterede neuro-adfærdsmæssige ændringer i løse indblanding i arbejdshukommelse.

Introduction

En omfattende litteratur har vist en skade til opretholdelse af information i arbejdshukommelsen (WM) af interferens fra det ydre miljø 1-9. Ekstern interferens kan inddeles i to generelle typer; indblanding fra irrelevant information man har til hensigt at ignorere: distraktion, og forstyrrende information, som kræver opmærksomhed som del af en anden (sekundær) opgave mål: afbrydelse. Undersøgelser, der sammenligner disse typer af ekstern indblanding ved hjælp af en inden-deltager design muliggøre en vurdering af neuro-adfærdsmæssige konsekvenser af mål-fokuserede top-down opmærksomhed i behandling og løsning af ekstern indblanding.

For nylig, Gazzaley lab designet et paradigme, der letter sammenligning af 'til-være-deltog "afbrydelser og" til-være-ignoreres "distraktioner, der opstår i fastsættelsen af ​​en arbejdshukommelse opgave. Ny dokumentation fra dette paradigme antyder, at disse forskellige typer af external interferens udøver forskellige virkninger på adfærd og har forskellige underliggende neurale mekanismer 2-5,10,11. Dette paradigme har afsløret forskelle i behandlingen ekstern indblanding i normal aldring 2,3,4,10,11; selvom aldrende underskud i forbindelse med interferens ikke altid fundet 5; Det har også fornemme mekanismer interferens fra distraktorer versus interruptors ved hjælp af høj-niveau visuel stimulation af ansigter og scener 2,3,4,12, lavt niveau visuel bevægelse af dot kinematograms 5,10,11, og lavt niveau auditive bevægelse af frekvens fejer 5.

Ekstern interferens og Aging

Ekstern indblanding inducerer en skadelig virkning på arbejdshukommelsen i hele levetiden, selv ældre voksne udviser en mere negativ effekt end yngre voksne 2,3,13-18. Ældre voksne udviser også forskellige mønstre af neural aktivitet sammenlignet med yngre annonceÜLTS når de forsøger at løse dette interferens 3,4,17,21. Men nogle undersøgelser ikke finde beviser for sådanne aldersrelaterede adfærdsmæssige 5,19,20 eller neurale 5 forskelle med interferens.

Interessant, aldringens konsekvenser for løse interferens synes at afvige med sensorisk modalitet, selv om dette problem er stadig uløst på nuværende tidspunkt. Visual intrasensory indblanding er blevet bredt vist at udvise aldersrelaterede fald (sammenfattet i en omfattende gennemgang 22). Derimod tyder mange eksperimenter ingen aldersrelaterede underskud under intra-sensorisk auditive forstyrrelser 19,22-25, mens andre undersøgelser viser betydelige aldersrelaterede stigninger i auditiv distraktion 19,22,26-32. Derudover kan prominens af forstyrrende stimuli (kongruent eller inkongruent mellem cue og sonde stimuli) 2 og stimulus kompleksitet (høj eller lav behandlingsbelastning) 5 interagerer med interferensforarbejdning og dens forskelle mellem task mål og alder.

Den her beskrevne paradigme supplerer den aldrende litteratur interferens ved sondering mekanismerne i top-down opmærksomhed (i form af task mål) og opløsning af eksterne forstyrrende stimuli. Beviser fra det visuelle ansigt & scene-version af dette paradigme indikerer en interaktion mellem aldring og type interferens med ældre voksne demonstrerer endnu større sårbarhed over for deltog interruptors forhold til ignorerede distraktorer 3,4. Karakterisere de adfærdsmæssige og neurale forskelle mellem disse typer af interferens er vigtigt at forstå, hvordan kognitiv kontrol evner ændrer sig med aldring.

Hvorfor ældre voksne viser forværrede underskud i løsningen til-være-deltog interruptors? Er ældre voksne forringet af overdreven behandling af interruptors når de præsenteres, eller af en manglende evne til at genaktivere repræsentationer af de primære mål-relevant stimuli efter afbrydelser, eller ved længere tids behandling af interruptors efter de ikke længere er til stede eller relevant 33? For at løse disse spørgsmål, det nuværende paradigme design giver mulighed for sammenligning af neurale aktivitet på tidspunkter før, under og efter forskellige typer af interferens. For eksempel ved at sammenligne neurale aktivitet fremkaldt af ignoreret distraktion versus aktivitet under deltog afbrydelser, kan man fastslå den konkrete effekt af top-down fokus på løsningen af ​​indblanding i arbejdshukommelse.

Flere undersøgelser har gennemført flere varianter af dette paradigme indblanding for at forstå de neurale korrelater til de forskellige typer af ekstern indblanding både høj rumlig og tidsmæssig opløsning ved hjælp af funktionel magnetisk resonans (fMRI) og elektroencefalografi (EEG), hhv. Dette paradigme er også blevet brugt til at afklare vigtige sondringer mellem indblanding i visuelle og auditive domænerSamt effekten af ​​stimulus kompleksitet og kongruens på indblanding. Her bliver paradigmet varianter beskrevet i detaljer.

Protocol

Nedenstående trin optælle hvordan at udføre denne roman kognitive paradigme designet til at belyse de neuro-adfærdsmæssige aspekter af ekstern interferens på forsinket anerkendelse arbejdshukommelsen, med variationer er optimeret til parring med EEG eller fMRI. Før begyndelsen dataindsamling, udfylde alle nødvendige menneskelige-deltagere forskning godkendelser gennem relevante Institutional Review Board og / eller menneskelige deltagere bedømmelsesudvalg. 1. Fremstilling …

Representative Results

Dette paradigme indblanding har gjort det muligt generation af vigtige resultater vedrørende særskilte adfærdsmæssige konsekvenser og neurale mekanismer distraktion og afbrydelse på arbejdshukommelsen i yngre og ældre voksne (se tabel 2 for oversigt). Behavior. Adfærdsmæssigt, i overensstemmelse med den eksisterende litteratur, afbrydelse konsekvent giver en større skadelig indvirkning versus distraktion på arbejdshukommelsen ydeevne 2-5, 10,1…

Discussion

En roman kognitiv paradigme har vist effekt i efterforskningen arbejdshukommelsen indblanding fra distraktioner og afbrydelser. Dette paradigme og dens mange varianter, udvide dets anvendelse på tværs af sensoriske modaliteter, stimulus kompleksitet niveauer, og billeddiagnostiske metoder, er detaljerede.

Inden du begynder eksperimentet, pre-screen alle deltagere for at sikre passende kognitive og perceptuelle evner. For forsøg med perceptuelle stimuli lavt niveau, administrere en adaptiv…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Mange tak til udviklerne af dette paradigme, især Wesley Clapp, Anne Berry, Jyoti Mishra, Michael Rubens, og Theodore Zanto. Dette arbejde blev støttet af NIH tilskud 5R01AG0403333 (AG).

Materials

Computer for stimulus presentation Dell Optiplex GX620 hardware/software requirements will vary based on stimulus presentation software
Cathody Ray Tube (CRT) monitor ViewSonic G220fb 21"; recommended due to its superior latency relative to that of LCD monitors in displaying visual stimuli; chair should be positioned 75 cm away
E-Prime software Psychology Software Tools, Inc. E-Prime 2.0 Standard a different experimental presentation software can be used in place of E-Prime (e.g. Presentation (Neurobehavioral Systems), or PsychoPy (open-source); E-Prime and Presentation are compatible with Microsoft Windows, PsychoPy is compatible with Microsoft Windows, Mac OS X, and Linux)
Keyboard/response pad for Behavioral or EEG experiments Keyboard: Razer; Response Pad: Cedrus Keyboard: BlackWidow Ultimate; Response Pad: RB-830 any standard computer keyboard is acceptable, though response pads may offer more precise timing (ie: Cedrus RB-830 guarantees 1 ms resolution)
Keyboard/response pad for MRI experiments Curdes Package 904 ensure that keypad is MR-compatible
Headphones (for auditory behavioral experiments) Koss UR29
EEG-compatible Headphones (for auditory EEG experiments) Etymotic ER3-50; ER3-21; ER3-14A
MRI-compatible Headphones (for auditory MR experiments) Etymotic SD-AU-EAER30
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4 (10), 829-839 (2003).
  2. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Gazzaley, A. Mechanisms of working memory disruption of external interference. Cerebral Cortex. 20 (4), 859-872 (2010).
  3. Clapp, W. C., Rubens, M. T., Sabharwal, J., Gazzaley, A. Deficit in switching between functional brain networks underlies the impact of multitasking on working memory in older adults. PNAS. 108 (17), 7212-7217 (2011).
  4. Clapp, W. C., Gazzaley, A. Distinct mechanisms for the impact of distraction and interruption on working memory in aging. Neurobiology of Aging. 33 (1), 134-148 (2012).
  5. Mishra, J., Zanto, T., Nilakantan, A., Gazzaley, A. Comparable mechanisms of working memory interference by auditory motion in youth and aging. Neuropsychologia. 51 (10), 1896-1906 (2013).
  6. Sakai, K. Reactivation of memory: role of medial temporal lobe and prefrontal cortex. Rev Neurosci. 14 (3), 241-252 (2003).
  7. Sakai, K., Roye, J., Passingham, R. E. Active maintenance in prefrontal area 46 creates distractor-resistant memory. Nature Neuroscience. 5 (5), 479-484 (2002).
  8. Yoon, J. H., Curtis, C. E., D’Esposito, M. Differential effects of distraction during working memory on delay-period activity in the prefrontal cortex and the visual association cortex. Neuroimage. 29 (4), 1117-1126 (2006).
  9. Sreenivasan, K. K., Jha, A. P. Selective attention supports working memory maintenance by modulating perceptual processing of distractors. Journal of Cognitive Neuroscience. 19 (1), 32-41 (2007).
  10. Berry, A. S., Zanto, T. P., Rutman, A. M., Clapp, W. C., Gazzaley, A. Practice-related improvement in working memory is modulated by changes in processing external interference. Journal of Neurophysiology. 102 (3), 1779-1789 (2009).
  11. Berry, A. S., et al. The influence of perceptual training on working memory in older adults. PLoS One. 5 (7), e11537 (2010).
  12. Anguera, J. A., et al. Video game training enhances cognitive control in older adults. Nature. 501 (7465), 97-101 (2013).
  13. Gazzaley, A., Clapp, W., Kelley, J., McEvoy, K., Knight, R. T., D’Esposito, M. Age-related top-down suppression deficit in the early stages of cortical visual memory processing. PNAS. 105 (35), 13122-13126 (2008).
  14. Hasher, L., Zacks, R. T., Bower, G. H. Working memory, comprehension, and aging: A review and a new view. The Psychology of Learning and Motivation. 22, 193-225 (1998).
  15. Lustig, C., Hasher, L., Tonev, S. T. Inhibitory control over the present and past. European Journal of Cognitive Psychology. 13 (1-2), 107-122 (2001).
  16. Lustig, C., Hasher, L., Zacks, R., Macleod, C. M., Gorfein, D. S. Inhibitory deficit theory: Recent developments in a “new view. Inhibition in Cognition. , 145-162 (2007).
  17. Solesio-Jofre, E., Lorenzo-Lopez, L., Gutierrez, R., Lopez-Frutos, J. M., Ruiz-Vargas, J. M., Maestu, F. Age effects on retroactive interference during working memory maintenance. Biological Psychiatry. 88 (1), 72-82 (2011).
  18. Zacks, R. T., Hasher, L., Dagenback, D., Carr, T. H. Directed ignoring: Inhibitory regulation of working memory. Inhibitory Mechanisms in Attention, Memory and Language. , 241-264 (1994).
  19. Guerreiro, M. J. S., Murphy, D. R., Van Gerven, P. W. M. Making sense of age- related distractibility: The critical role of sensory modality. Acta Psychologica. 142 (2), 184-194 (2013).
  20. Verhaeghen, P., Zhang, Y. What is still working in working memory in old age: dual tasking and resistance to interference do not explain age-related item loss after a focus switch. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 68 (5), 762-770 (2013).
  21. García-Pacios, J., et al. Early prefrontal activation as a mechanism to prevent forgetting in the context of interference. Am J Geriatr Psychiatry. 21 (6), 580-588 (2013).
  22. Guerrerio, M. J. S. . The role of sensory modality in age-related distraction. , (2013).
  23. Li, L., Daneman, M., Qi, J. G., Schneider, A. B. Does the information content of an irrelevant source differentially affect spoken word recognition in younger and older adults. Journal of Experimental Psychology, Human Perception and Performance. 30 (6), 1077-1091 (2004).
  24. Murphy, D. R., McDowd, J. M., Wilcox, K. A. Inhibition and aging: Similarities between younger and older adults as revealed by the processing of unatteneded auditory information. Psychology and Aging. 14 (1), 44-59 (1999).
  25. Schneider, B. A., Daneman, M., Murphy, D. R., See, S. K. Listening to discourse in distracting settings: the effects of aging. Psychology and Aging. 15 (1), 110-125 (2000).
  26. Alain, C., Woods, D. L. Age-related changes in processing auditory stimuli during visual attention: evidence for deficits in inhibitory control and sensory memory. Psychology and Aging. 14 (3), 507-519 (1999).
  27. Chao, L. L., Knight, R. T. Prefrontal deficits in aging and inhibitory control with aging. Cerebral Cortex. 7 (1), 63-69 (1997).
  28. Fabiani, M., Low, K. A., Wee, E., Sabble, J. J., Gratton, G. Reduced suppression or labile memory? Mechanisms of inefficient filtering of irrelevant information in older adults. Journal of Cognitive Neuroscience. 18 (4), 637-650 (2006).
  29. Passow, S., et al. Human aging compromises attentional control of auditory perception. Psychological Aging. 27 (1), 99-105 (2012).
  30. Sommers, M. S., Danielson, S. M. Inhibitory processes and spoken word recognition in young and older adults: the interaction of lexical competition and semantic context. Psychology and Aging. 14 (3), 458-472 (1999).
  31. Tun, P. A., Wingfield, A. One voice too many: adult age differences in language processing with different types of distracting sounds. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 54 (5), P317-P327 (1999).
  32. Tun, P. A., O’Kane, G., Wingfield, A. Distraction by competing speech in young and older adult listeners. Psychology and Aging. 17 (3), 453-467 (2002).
  33. Conway, A. R. A., Engle, R. W. Working memory and retrieval: A resource-dependent inhibition model. Journal of Experimental Psychology: General. 123 (4), 354-373 (1994).
  34. Cashdollar, N., Lavie, N., Duezel, E. Alleviating memory impairment through distraction. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19012-19022 (2013).
  35. Folstein, M. F., Folstein, S. E., McHuge, P. R. Mini-mental state”. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research. 12 (3), 189-198 (1973).
  36. Reisberg, B., Ferris, S. H., de Leon, M. J., Crook, T. The Global Deterioration Scale for assessment of primary degenerative dementia. American Journal of Psychiatry. 139 (9), 1136-1139 (1982).
  37. Delis, D. C., Freeland, J., Kramer, J. H., Kaplan, E. Integrating clinical assessment with cognitive neuroscience: Construct validation of the California Verbal Learning Test. Journal of Consulting and Clinical Psychology. 56 (1), 123-130 (1988).
  38. Gregoire, J., van der Linden, M. Effect of age on forward and backward digit spans. Aging, Neuropsychology, and Cognition: A Journal on Normal and Dysfunctional Development. 4 (2), 140-149 (1997).
  39. Conway, A. R. A., Kane, M. J., Bunting, M. F., Hambrick, D. Z., Wilhelm, O., Engle, R. W. Working memory span tasks: A methodological review and user’s guide. Psychonomic Bulletin & Review. 12 (5), 769-786 (2005).
  40. Holdnack, J. A., Zhou, X., Larrabee, G. J., Millis, S. R., Salthouse, T. A. Confirmatory factor analysis of the WAIS-IV/WMS-IV. Assessment. 18, 178-191 (2011).
  41. Hill, B., Elliott, E., Shelton, J., Pella, R., O’Jile, J., Gouvier, W. Can we improve the clinical assessment of working memory? An evaluation of the WAIS-III using a working memory criterion construct. Journal of Clinical Experimental Neuropsychology. 32 (3), 315-323 (2011).
  42. Homack, S., Lee, D., Riccio, C. A. Test review: Delis-Kaplan Executive Function System. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 27 (5), 599-609 (2005).
  43. Benton, A. L., Hamsher, K. D. S., Rey, G. J., Sivan, A. B. . Multilingual aphasia examination. , (1994).
  44. Strauss, E., Sherman, E. M. S., Spreen, O. . A Compendium of Neuropsychological Tests: Administration, Norms, and Commentary 3rd ed. , 501-526 (2006).

Tags

Keywords: Working MemoryInterferenceDistractionInterruptionTop-down AttentionCognitive ParadigmEEGFMRIAgingNeuropsychiatric Conditions
check_url/kr/52226?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Janowich, J., Mishra, J., Gazzaley, A. A Cognitive Paradigm to Investigate Interference in Working Memory by Distractions and Interruptions. J. Vis. Exp. (101), e52226, doi:10.3791/52226 (2015).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image