Apprendimento umano di nuove informazioni strutturate attraverso il tempo e il sonno

Agire in modo adattivo richiede di cogliere rapidamente la struttura nell'ambiente e di archiviare le conoscenze acquisite per un uso futuro efficace. Le teorie dominanti dell'ippocampo si sono concentrate sulla sua capacità di codificare istantanee individuali dell'esperienza, ma i ricercatori e altri hanno trovato prove che è anche cruciale per trovare la struttura attraverso le esperienze. I meccanismi di questa forma essenziale di apprendimento non sono stati stabiliti. I ricercatori hanno sviluppato un modello di rete neurale dell'ippocampo che istanzia la teoria secondo cui uno dei suoi sottocampi può codificare rapidamente la struttura utilizzando rappresentazioni distribuite, una potente forma di rappresentazione in cui le popolazioni di neuroni diventano sensibili a molteplici caratteristiche correlate dell'ambiente.

Il primo obiettivo di questo progetto è testare le previsioni di questo modello utilizzando la risonanza magnetica funzionale ad alta risoluzione (fMRI) in paradigmi che richiedono l'integrazione di informazioni attraverso le esperienze. I risultati chiariranno i meccanismi fondamentali del modo in cui gli esseri umani apprendono nuove strutture, giudicando tra i modelli esistenti di questo processo e informando l'ulteriore sviluppo del modello. Esistono anche teorie contrastanti sul destino finale delle nuove rappresentazioni ippocampali. Un punto di vista postula che durante il sonno, l'ippocampo riproduce informazioni recenti per costruire rappresentazioni distribuite a lungo termine nella neocorteccia. Un altro punto di vista afferma che i ricordi sono formati e consolidati direttamente e indipendentemente all'interno dell'ippocampo e della neocorteccia.

Il secondo obiettivo di questo progetto è testare tra queste teorie. Gli investigatori valuteranno i cambiamenti nelle rappresentazioni ippocampali e corticali nel tempo ri-scansionando i partecipanti e monitorando i cambiamenti nella memoria con un ritardo di una settimana. Qualsiasi cambiamento osservato nel cervello e nel comportamento nel tempo, tuttavia, può essere dovuto a effetti generici del tempo o all'elaborazione attiva durante il sonno.

Il terzo obiettivo è quindi valutare i contributi causali specifici del sonno al consolidamento dell'informazione strutturata. Gli investigatori useranno l'elettroencefalografia del sonno in tempo reale per riprodurre segnali sonori per influenzare la riattivazione della memoria. I ricercatori si aspettano che questo lavoro chiarisca i substrati anatomici e, in modo critico, la natura delle rappresentazioni che supportano la codifica e il consolidamento di nuove strutture nell'ambiente.