Repræsentation af rumlig-tidslig information i menneskelig episodisk hukommelse og navigation

Nutidige modeller af rumlig navigation og episodisk hukommelse (hukommelse for begivenheder) postulerer, at deres underliggende beregninger primært opstår fra delte neurale mekanismer inden for de mediale temporallapper.
Som en del af de sidste to finansieringsrunder til denne konkurrencedygtige fornyelse begyndte forskerne at skitsere vigtige kognitive og neurale forskelle mellem navigation og episodisk hukommelse.
Det nye, fremvoksende rammeværk argumenterer for navigation som en sansedrevet kognitiv motorfærdighed, der involverer udvinding af rumlige regelmæssigheder, og episodisk hukommelse som primært internt drevet og involverende ordinale pladsholdere.
Forskerne formoder derfor, at navigation og episodisk hukommelse involverer delvist forskellige hjerneregioner og makroskala netværk, selvom hvor og hvordan disse forskelle opstår i hjernen forbliver et område med aktiv udforskning.
Her tester forskerne nye aspekter af dette teoretiske rammeværk: hvordan forudgående viden forskelligt påvirker tilegnelsen af nye episodiske erindringer sammenlignet med navigationsrelaterede repræsentationer over både længere (dage og uger; Mål 1) og kortere (timer; Mål 2) intervaller.
Gennemgående foreslår forskerne meningsfulde alternative modeller, herunder ideen om, at forbindelsen til hippocampus og neocortex, samt kortikale makroskala netværk uden for hippocampus, spiller kritiske og unikke roller i episodisk hukommelse sammenlignet med navigation.
I Mål 1, ved brug af højopløselig fMRI, foreslår forskerne at anvende tre forskellige eksperimenter for at sammenligne, hvordan skemaer (forudgående rumlig viden) og scripts (forudgående tidsmæssig viden) forskelligt interagerer med ny læring i konteksten af episodisk hukommelse og navigation.
Sammen vil resultaterne fra disse eksperimenter give mekanistisk indsigt i, hvordan mennesker organiserer episodiske erindringer og navigationsrelevant viden over længere intervaller, der kan være meningsfulde for kognitiv rehabilitering.
I Mål 2 fokuserer forskerne på, hvordan episodisk hukommelse interagerer med navigation og forudgående viden over kortere tidsintervaller (timer) ved at studere mental simulering før og efter navigation.
Mental simulering involverer aktivt at huske eller planlægge oplevelser og har direkte forbindelser med kognitive processer centrale for episodisk hukommelse, især i vores tre forskellige foreslåede eksperimenter.
Her vil PI's team anvende tidsopløst intrakraniel EEG i samarbejde med Dr. Brad Lega ved University of Texas Southwestern for bedre at identificere det mnemoniske indhold af både navigation og mental simulering, herunder en kausal manipulation, der involverer den muskariniske acetylcholinantagonist scopolamin og enkeltcelleoptagelser.
Sammen vil eksperimenterne i Mål 2 give ny indsigt i den mekanistiske basis for episodisk hukommelse og navigationsrelaterede repræsentationer.
Sådan mekanistisk indsigt kunne være nyttig i udviklingen af neurostimulerings- eller farmakologiske protokoller (f.eks. involverende acetylcholin), der kunne bruges til at styrke enten nedsat hukommelse eller navigationsfunktion efter slagtilfælde, anfaldsskader eller andre hjerneskader, der påvirker hippocampalfunktionen.