A Cognitive Paradigm zu Störungen im Arbeitsgedächtnis von Ablenkungen und Unterbrechungen Untersuchen
Summary
Eine neuartige kognitive Paradigma entwickelt, um Verhaltens- und neuronale Korrelate von Störungen durch zu-sein-ignoriert Distraktoren gegen Störungen durch zu-sein-Unterbrecher besuchte während einer Arbeitsgedächtnisaufgabe aufzuklären. In dieser Handschrift sind mehrere Varianten dieses Paradigma detaillierte und Daten mit diesem Paradigma in jüngere / ältere erwachsene Teilnehmer erhalten wird, überprüft.
Abstract
Zielgerichtetes Verhalten wird oft durch Interferenz von der äußeren Umgebung beeinträchtigt wird, entweder in Form der Ablenkung durch irrelevante Information, dass man versucht, zu ignorieren, oder das Unterbrechen Information, die Aufmerksamkeit als Teil einer anderen (sekundären) Aufgabe Ziel erfordert. Beide Formen der äußeren Störung wurde gezeigt, dass nachteilige Auswirkungen auf die Fähigkeit, Informationen im Arbeitsspeicher (WM) zu halten. Emerging Hinweise darauf, dass diese verschiedenen Arten von äußeren Störungen üben unterschiedliche Auswirkungen auf das Verhalten und kann durch unterschiedliche neuronale Mechanismen vermittelt werden. Bessere Charakterisierung der unterschiedlichen Neuroverhaltens Auswirkungen irrelevant Ablenkungen gegen besuchte Unterbrechungen ist wesentlich für die Förderung eines Verständnisses der Top-down-Aufmerksamkeit, Auflösung von äußeren Störungen, und wie diese Fähigkeiten werden in gesundes Altern und bei neuropsychiatrischen Bedingungen abgebaut. Diese Handschrift beschreibt eine neue kognitive Paradigma entwickelt, das Gazzaley Labor, das hatjetzt in mehrere verschiedene Versionen zur Verhaltens- und neuronale Korrelate von Störungen aufzuklären, durch zu-sein-Vergleich ignoriert Distraktoren zu-sein-besuchte Brecher modifiziert. Details sind auf Varianten dieses Paradigma für die Untersuchung von Störungen im visuellen und auditiven Modalitäten, auf mehreren Ebenen der Reiz Komplexität mit experimentellen Timing für Elektroenzephalographie (EEG) optimiert oder der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) Studien zur Verfügung gestellt, und. Darüber hinaus erhalten Daten aus jüngeren und älteren Erwachsenen Teilnehmer mit diesem Paradigma wird überprüft und im Rahmen ihrer Beziehungen zu den breiteren Literaturen auf externe Störungen und altersbedingte Neuroverhaltensänderungen bei der Lösung von Störungen im Arbeitsgedächtnis diskutiert.
Introduction
Eine umfangreiche Literatur ist ein Nachteil für die Aufbewahrung der Informationen im Arbeitsspeicher (WM) durch eine Störung von der äußeren Umgebung 1-9 gezeigt. Externe Störungen können allgemein in zwei Typen eingeteilt werden; Störungen durch irrelevante Informationen man beabsichtigt, zu ignorieren: Ablenkung und störende Informationen, die Aufmerksamkeit als Teil einer anderen (sekundären) Aufgabe Ziel verlangt: Unterbrechung. Studien zum Vergleich dieser Art von Einmischung von außen mit Hilfe eines in-Teilnehmer Design ermöglichen Beurteilung der Neuroverhaltens Auswirkungen der Ziel-Schwerpunkt top-down Aufmerksamkeit bei der Verarbeitung und Auflösung von äußeren Störungen.
Vor kurzem hat die Gazzaley Labor entwickelt ein Paradigma, das den Vergleich der "to-be-nahmen" Unterbrechungen und "zu-sein-ignoriert 'Ablenkungen, die im Rahmen einer Arbeitsgedächtnisaufgabe auftreten erleichtert. Neue Erkenntnisse aus diesem Paradigma legt nahe, dass diese verschiedenen Arten von external Störungen üben deutliche Auswirkungen auf das Verhalten und haben unterschiedliche zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen 2-5,10,11. Dieses Paradigma hat Unterschiede in der äußeren Störung Verarbeitung in normalen Alterungs 2,3,4,10,11 offenbart; obwohl Alterungs Defiziten im Zusammenhang mit Störungen nicht immer gefunden 5; es hat auch aufstrebenden Mechanismen der Störung durch Distraktoren gegen Brecher mit High-Level-visuelle Stimulation von Gesichtern und Szenen 2,3,4,12, Low-Level-visuelle Bewegung dot kinematograms 5,10,11 und Low-Level-auditive Bewegung Frequenzdurchläufe 5.
Einmischung von außen und Altern
Einmischung von außen induziert eine negative Auswirkungen auf Arbeitsgedächtnis in der gesamten Lebenszeit, auch wenn ältere Erwachsene eine negative Auswirkung als jüngere Erwachsene 2,3,13-18 aufweisen. Ältere Erwachsene weisen auch unterschiedliche Muster neuronaler Aktivität im Vergleich zu jüngeren adultate wenn Sie versuchen, diese Störungen zu beheben 3,4,17,21. Allerdings haben einige Studien keine Beweise für solche altersbedingten Verhaltens 5,19,20 oder neuronalen 5 Unterschiede mit Störungen zu finden.
Interessanterweise scheint die Auswirkungen der Alterung auf die Lösung Störungen durch Sinnesmodalität unterscheiden, auch wenn diese Frage ungelöst bleibt derzeit. Visuelle intrasensory Interferenz wurde weithin gezeigt, dass altersbedingte Abnahme (in einer umfassenden Überprüfung 22 zusammengefasst) aufweisen. Im Gegensatz dazu legen nahe, viele Experimente keine altersbedingte Defizite beim inner sensorischen Gehörstörungen 19,22-25, während andere Studien zeigen signifikante altersbedingte Anstieg der Gehör Ablenkbarkeit 19,22,26-32. Darüber hinaus kann die Salienz von störenden Reizen (kongruent oder inkongruent zwischen den Cue und Sonde Stimuli) 2 und Stimulus Komplexität (hoher oder niedriger Verarbeitungslast) 5 mit Störungen zu interagierenVerarbeitung und ihre Unterschiede zwischen Aufgabe Ziele und Alter.
Die hier beschriebene Paradigmen ergänzt die Alterung Störungen Literatur durch die Erforschung der Mechanismen der Top-down-Aufmerksamkeit (in Form von Aufgaben Tore) und die Auflösung der externen störende Reize. Belege aus der visuellen Gesichts & Szene-Version dieser Paradigmen zeigt eine Interaktion zwischen Altern und Interferenz-Typ, mit älteren Erwachsenen zeigen noch größere Anfälligkeit für besuchte Brecher relativ zum ignoriert Distraktoren 3,4. Charakterisierung der Verhaltens- und neuronale Unterschiede zwischen diesen Arten von Störungen sind wichtig, um zu verstehen, wie kognitive Kontrolle Fähigkeiten zu ändern mit dem Altern.
Warum älteren Erwachsenen zeigen verschärft Defizite bei der Lösung zu werden, besuchte Unterbrecher? Sind ältere Erwachsene durch übermäßige Verarbeitung Brecher beeinträchtigt, wenn sie dargestellt werden, oder durch die Unfähigkeit, wieder zu aktivieren Darstellungen der primäre Ziel relevanten stimuli nach Unterbrechungen oder bei längerer Verarbeitung der Unterbrecher, nachdem sie nicht mehr vorhanden sind oder relevant 33? Um diese Fragen anzugehen, ermöglicht einen Vergleich der neuronalen Aktivität bei Zeitpunkten vor, während und nach verschiedenen Arten von Störungen des aktuellen Paradigmas Design. Zum Beispiel durch den Vergleich neuronale Aktivität durch ignoriert Ablenkung gegen Aktivität während besuchte Unterbrechungen hervorgerufen, kann man die spezifischen Auswirkungen der top-down die Aufmerksamkeit auf eine Auflösung von Störungen im Arbeitsgedächtnis zu ermitteln.
Mehrere Studien haben mehrere Varianten dieser Störungen Paradigma implementiert, um die neuronalen Korrelate der verschiedenen Arten von externen Störungen sowohl bei hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) und Elektroenzephalographie (EEG) zu verstehen sind. Dieses Paradigma ist auch verwendet worden, um wichtige Unterscheidungen zwischen Einmischung in die visuelle und auditive Domänen klärenSowie die Wirkung des Reizes Komplexität und Kongruenz auf Störungen. Hier werden die Paradigma-Varianten im Detail beschrieben.
Protocol
Representative Results
Discussion
Eine neuartige kognitive Paradigma hat seine Wirksamkeit bei der Untersuchung Arbeitsspeicher Störung durch Ablenkungen und Unterbrechungen dargestellt. Dieses Paradigma und seine verschiedenen Varianten, der sich seine Verwendung in sensorischen Modalitäten, Stimulus Komplexitätsstufen und bildgebenden Verfahren, sind detailliert.
Vor Beginn des Experiments, vor dem Bildschirm allen Teilnehmern geeignete kognitive und Wahrnehmungsfähigkeiten zu gewährleisten. Für Experimente mit Low-L…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vielen Dank an die Entwickler von diesem Paradigma, vor allem Wesley Clapp, Anne Berry, Jyoti Mishra, Michael Rubens, und Theodore Zanto. Diese Arbeit wurde vom NIH Zuschusses 5R01AG0403333 (AG) unterstützt.
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 |
References
- Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. 4 (10), 829-839 (2003).
- Clapp, W. C., Rubens, M. T., Gazzaley, A. Mechanisms of working memory disruption of external interference. Cerebral Cortex. 20 (4), 859-872 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sakai, K. Reactivation of memory: role of medial temporal lobe and prefrontal cortex. Rev Neurosci. 14 (3), 241-252 (2003).
- Sakai, K., Roye, J., Passingham, R. E. Active maintenance in prefrontal area 46 creates distractor-resistant memory. Nature Neuroscience. 5 (5), 479-484 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- Berry, A. S., et al. The influence of perceptual training on working memory in older adults. PLoS One. 5 (7), e11537 (2010).
- Anguera, J. A., et al. Video game training enhances cognitive control in older adults. Nature. 501 (7465), 97-101 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Guerrerio, M. J. S. . The role of sensory modality in age-related distraction. , (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chao, L. L., Knight, R. T. Prefrontal deficits in aging and inhibitory control with aging. Cerebral Cortex. 7 (1), 63-69 (1997).
- 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).
- Passow, S., et al. Human aging compromises attentional control of auditory perception. Psychological Aging. 27 (1), 99-105 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cashdollar, N., Lavie, N., Duezel, E. Alleviating memory impairment through distraction. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19012-19022 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Benton, A. L., Hamsher, K. D. S., Rey, G. J., Sivan, A. B. . Multilingual aphasia examination. , (1994).
- Strauss, E., Sherman, E. M. S., Spreen, O. . A Compendium of Neuropsychological Tests: Administration, Norms, and Commentary 3rd ed. , 501-526 (2006).
