Ihminen oppii uutta strukturoitua tietoa ajan ja unen aikana

Mukautuva toimiminen edellyttää nopeaa ympäristön rakenteen omaksumista ja hankitun tiedon tallentamista tehokkaaseen tulevaan käyttöön. Hippokampuksen hallitsevat teoriat ovat keskittyneet sen kykyyn koodata yksittäisiä kokemuskuvia, mutta tutkijat ja muut ovat löytäneet todisteita siitä, että se on myös ratkaisevan tärkeää kokemusten välisen rakenteen löytämisessä. Tämän olennaisen oppimismuodon mekanismeja ei ole selvitetty. Tutkijat ovat kehittäneet hippokampuksen hermoverkkomallin, joka ilmentää teorian, että yksi sen alikentistä voi nopeasti koodata rakenteen käyttämällä hajautettuja esityksiä, tehokkaan esitystavan, jossa hermosolupopulaatiot reagoivat useisiin toisiinsa liittyviin ympäristön ominaisuuksiin.

Tämän projektin ensimmäinen tavoite on testata tämän mallin ennusteita korkearesoluutioisella toiminnallisella magneettikuvauksella (fMRI) paradigmoissa, jotka edellyttävät tiedon integroimista eri kokemuksiin. Tulokset selventävät perusmekanismeja, kuinka ihmiset oppivat uudenlaisen rakenteen, arvioivat tämän prosessin olemassa olevien mallien välillä ja antavat tietoa mallin jatkokehityksestä. On myös kilpailevia teorioita uusien hippokampuksen edustajien mahdollisesta kohtalosta. Erään näkemyksen mukaan hippokampus toistaa unen aikana viimeaikaista tietoa rakentaakseen pidemmän aikavälin hajautettuja esityksiä neokorteksissa. Toinen näkemys väittää, että muistot muodostuvat suoraan ja itsenäisesti ja konsolidoituvat hippokampuksessa ja neokorteksissa.

Tämän projektin toinen tavoite on testata näiden teorioiden välillä. Tutkijat arvioivat muutoksia hippokampuksen ja aivokuoren esityksissä ajan myötä skannaamalla osallistujat uudelleen ja seuraamalla muutoksia muistissa viikon viiveellä. Kaikki havaitut muutokset aivoissa ja käyttäytymisessä ajan mittaan voivat kuitenkin johtua yleisistä ajan vaikutuksista tai aktiivisesta prosessoinnista unen aikana.

Kolmas tavoite on siis arvioida unen erityisiä syy-vaikutuksia strukturoidun tiedon konsolidointiin. Tutkijat käyttävät reaaliaikaista unen elektroenkefalografiaa soittaakseen äänimerkkejä muistin uudelleenaktivoimiseksi. Tutkijat odottavat, että tämä työ selventää anatomisia substraatteja ja kriittisesti niiden esitysmuotojen luonnetta, jotka tukevat uudenlaisen rakenteen koodausta ja vahvistamista ympäristössä.