Menneskelig læring af ny struktureret information på tværs af tid og søvn

At handle adaptivt kræver hurtigt at opfange strukturen i miljøet og gemme den erhvervede viden til effektiv fremtidig brug. Dominerende teorier om hippocampus har fokuseret på dens evne til at indkode individuelle øjebliksbilleder af erfaring, men efterforskerne og andre har fundet beviser på, at det også er afgørende for at finde struktur på tværs af oplevelser. Mekanismerne for denne væsentlige form for læring er ikke blevet etableret. Forskerne har udviklet en neural netværksmodel af hippocampus, der instansierer teorien om, at et af dets underfelter hurtigt kan kode struktur ved hjælp af distribuerede repræsentationer, en kraftfuld form for repræsentation, hvor populationer af neuroner bliver lydhøre over for flere relaterede træk i miljøet.

Det første mål med dette projekt er at teste forudsigelser af denne model ved hjælp af høj opløsning funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) i paradigmer, der kræver integration af information på tværs af oplevelser. Resultaterne vil afklare grundlæggende mekanismer for, hvordan mennesker lærer nye strukturer, ved at bedømme mellem eksisterende modeller af denne proces og informere om yderligere modeludvikling. Der er også konkurrerende teorier om den eventuelle skæbne for nye hippocampale repræsentationer. Et synspunkt hævder, at hippocampus under søvn afspiller nyere oplysninger for at opbygge længerevarende distribuerede repræsentationer i neocortex. Et andet synspunkt hævder, at erindringer er direkte og uafhængigt dannet og konsolideret i hippocampus og neocortex.

Det andet formål med dette projekt er at teste mellem disse teorier. Efterforskerne vil vurdere ændringer i hippocampus og kortikale repræsentationer over tid ved at genscanne deltagere og spore ændringer i hukommelsen med en uges forsinkelse. Eventuelle observerede ændringer i hjernen og adfærd over tid kan dog skyldes generiske effekter af tid eller aktiv behandling under søvn.

Det tredje mål er således at vurdere søvnens specifikke kausale bidrag til konsolideringen af ​​struktureret information. Efterforskerne vil bruge søvnelektroencefalografi i realtid til at afspille lydsignaler for at påvirke reaktivering af hukommelsen. Efterforskerne forventer, at dette arbejde vil afklare de anatomiske substrater og, kritisk, arten af ​​de repræsentationer, der understøtter kodning og konsolidering af nye strukturer i miljøet.