Dynamikken i repræsentationsændringer bagved hukommelsesgenkaldelse

Der vil blive udført to fMRI-sessioner pr. forsøgsperson. I lokaliseringssessionen vil forskerne indsamle anatomiske billeder og fMRI-data, der er nødvendige for at definere visuelle områder i hver enkelt persons oprindelige hjernerum. Ud over to højopløselige anatomiske billeder vil der blive indsamlet to korte funktionelle opgaver fra hver deltager: 1) kortlægning af populationens receptivt felt (pRF); 2) visuel kategorilokaliseringsopgave. pRF-kortlægningsopgaven vil bestå af flere gennemløb med en barreåbning, der bevæger sig over de centrale 8 grader af synsfeltet. Dette vil give os mulighed for at estimere den retinotopiske følsomhed af individuelle voxler i den visuelle hjernebark og tegne grænser mellem forskellige retinotopiske feltkort. Den visuelle kategorilokaliseringsopgave vil være en blokdesign med forskellige billedkategorier. Dette vil give os mulighed for at definere højere-niveau kategori-selektive hjerneområder.

I forsøgssessionen vil forskerne indsamle fMRI-data, mens forsøgspersonerne gennemgår perception og genkaldelse af de samme stimuli. For at vurdere, om vores resultater kan generaliseres over simple og komplekse visuelle stimuli, vil der blive anvendt to klasser af stimuli: simple mønstre i diskrete rumlige positioner, som følger tidligere arbejde, og naturlige billeder. I studieblokke vil forsøgspersonerne studere cue-stimulus-par. Farvet fikseringsprikker vil blive brugt som cues. Stimuli vil være fra en af de førnævnte klasser. I genkaldelsesblokke vil deltagerne blive bedt om at genkalde stimulus givet cue'et. Genkaldelse vil finde sted under en af to betingelser: gentagen og kontrol. Den gentagne betingelse giver os mulighed for at undersøge, hvordan hukommelsesrepræsentationer udvikler sig med gentagen genhentning, mens kontrolbetingelsen vil give en matchet baseline for at vurdere ændringer over det samme tidsinterval. For par i den gentagne betingelse vil deltagerne genkalde hvert stimulus 5 gange, afbrudt af genkaldelser fra andre par. For par i kontrolbetingelsen vil deltagerne genkalde hvert stimulus 2 gange. Afgørende er, at genkaldelser fra denne betingelse vil blive spredt, så de matcher genkaldelser 1 og 5 fra den gentagne betingelse, hvilket giver en kontrol for forløbet tid. Studie- og genkaldelsesblokke vil blive udført i afvekslende rækkefølge.

Analyser vil sammenligne BOLD-aktivitetsmønstre fra gentagen genhentning, kontrolgenhentning og studieforhold. Data fra studieforsøg vil blive gennemsnitligt for at danne et enkelt mønster for hvert stimulus. Genhentningsdata vil blive analyseret separat for hvert stimulus og hvert genhentningsforsøg i begge betingelser. For både rumlige stimuli og naturlige billeder vil forskerne fokusere på at sammenligne repræsentationsændringer mellem gentagne og kontrolbetingelser. Selvom de specifikke modeller, der bruges til at karakterisere hjerne-repræsentationer, varierer efter stimulustype, vil analyserne ellers følge parallelle procedurer. For rumlige stimuli vil forskerne bruge en tidligere publiceret tilgang, der kombinerer pRF-estimater med opgavebaserede BOLD-data for at kvantificere rumlig indstilling i visuelle områder. Denne metode vurderer amplituden af den opgavefremkaldte BOLD-respons i hver voxel som en funktion af afstanden mellem voxlens pRF og stimulus' rumlige placering. Forskerne vil sammenligne rumlig indstilling på tværs af gentagne og kontrolgenhentningsbetingelser, samt med studieforholdet, for at afgøre, om ændringer i rumlig indstilling akkumuleres over gentagen genhentning. For naturlige billeder vil forskerne sammenligne repræsentationsstrukturen af BOLD-aktivitetsmønstre med den af en konvolutionel neuralnetværksmodel (CNN). Ved hjælp af repræsentationslignhedsanalyse (RSA) vil forskerne vurdere ligheden mellem CNN-afledte indlejringer og BOLD-aktivitetsmønstre under både studie og genkaldelse. Højere korrelationer med tidlige CNN-lag antyder, at lavniveau visuelle træk er repræsenteret, mens højere korrelationer med dybere lag indikerer repræsentationen af højere-niveau visuelle træk. Forskerne vil bruge denne tilgang til at sammenligne korrelationer fra de gentagne og kontrolbetingelser og teste, om repræsentationsændringer styrkes med gentagen genhentning.