Reprezentace prostorově-časových informací v lidské epizodické paměti a navigaci

Současné modely prostorové navigace a epizodické paměti (paměť pro události) předpokládají, že jejich základní výpočty vznikají primárně ze sdílených neuronálních mechanismů v mediálních temporálních lalocích. V rámci posledních dvou kol financování tohoto konkurenčního obnovení začali výzkumníci vymezovat důležité kognitivní a neuronální rozdíly mezi navigací a epizodickou pamětí. Nově vznikající rámec argumentuje pro navigaci jako senzoricky řízenou kognitivní motorickou dovednost zahrnující extrakci prostorových pravidelností a pro epizodickou paměť jako primárně interně řízenou a zahrnující ordinální zástupné symboly. Výzkumníci hypotetizují, že navigace a epizodická paměť tedy zahrnují částečně odlišné mozkové oblasti a makroskopické sítě, ačkoli kde a jak se tyto rozdíly v mozku objevují, zůstává oblastí aktivního výzkumu. Zde výzkumníci testují nové aspekty tohoto teoretického rámce: jak předchozí znalosti rozdílně ovlivňují získávání nových epizodických vzpomínek ve srovnání s reprezentacemi souvisejícími s navigací v delších (dny a týdny; Cíl 1) i kratších (hodiny; Cíl 2) intervalech. Po celou dobu výzkumníci navrhují smysluplné alternativní modely, včetně myšlenky, že konektivita k hippocampu a neokortexu, a kortikální makroskopické sítě mimo hippocampus, hrají kritické a jedinečné role v epizodické paměti ve srovnání s navigací. V Cíli 1, pomocí vysokorozlišující fMRI, výzkumníci navrhují použít tři různé experimenty k porovnání, jak schémata (předchozí prostorové znalosti) a skripty (předchozí časové znalosti) rozdílně interagují s novým učením v kontextu epizodické paměti a navigace. Společně výsledky těchto experimentů poskytnou mechanistický vhled do toho, jak lidé organizují epizodické vzpomínky a znalosti relevantní pro navigaci v delších intervalech, což by mohlo být významné pro kognitivní rehabilitaci. V Cíli 2 se výzkumníci zaměřují na to, jak epizodická paměť interaguje s navigací a předchozími znalostmi v kratších časových intervalech (hodiny) studiem mentální simulace před a po navigaci. Mentální simulace zahrnuje aktivní vzpomínání nebo plánování zážitků a má přímé vazby s kognitivními procesy ústředními pro epizodickou paměť, zejména v našich třech navržených experimentech. Zde tým hlavního řešitele použije časově rozlišenou intrakraniální EEG ve spolupráci s Dr. Bradem Legou z University of Texas Southwestern, aby lépe identifikoval mnemotechnický obsah jak navigace, tak mentální simulace, včetně kauzální manipulace zahrnující muskarinový acetylcholinový antagonista skopolamin a záznamy jednotlivých buněk. Společně experimenty v Cíli 2 poskytnou nový vhled do mechanistického základu epizodické paměti a reprezentací souvisejících s navigací. Takové mechanistické poznatky by mohly být užitečné při vývoji neurostimulačních nebo farmakologických protokolů (např. zahrnujících acetylcholin), které by mohly být použity k posílení buď narušené paměti, nebo navigační funkce po mrtvici, poškození záchvatem nebo jiných poraněních mozku ovlivňujících funkci hippocampu.