Menselijk leren van nieuwe gestructureerde informatie over tijd en slaap

Adaptief handelen vereist het snel oppikken van structuur in de omgeving en het opslaan van de opgedane kennis voor effectief toekomstig gebruik. Overheersende theorieën over de hippocampus hebben zich gericht op het vermogen om individuele snapshots van ervaringen te coderen, maar de onderzoekers en anderen hebben bewijs gevonden dat het ook cruciaal is voor het vinden van structuur in ervaringen. De mechanismen van deze essentiële vorm van leren zijn niet vastgesteld. De onderzoekers hebben een neuraal netwerkmodel van de hippocampus ontwikkeld dat de theorie concretiseert dat een van zijn subvelden snel structuur kan coderen met behulp van gedistribueerde representaties, een krachtige vorm van representatie waarin populaties van neuronen reageren op meerdere gerelateerde kenmerken van de omgeving.

Het eerste doel van dit project is om voorspellingen van dit model te testen met behulp van functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) met hoge resolutie in paradigma's die integratie van informatie over ervaringen vereisen. De resultaten zullen fundamentele mechanismen verhelderen van hoe mensen nieuwe structuren leren, beoordelen tussen bestaande modellen van dit proces en verdere modelontwikkeling informeren. Er zijn ook concurrerende theorieën over het uiteindelijke lot van nieuwe hippocampale representaties. Eén opvatting stelt dat de hippocampus tijdens de slaap recente informatie opnieuw afspeelt om gedistribueerde representaties op langere termijn in de neocortex op te bouwen. Een andere opvatting beweert dat herinneringen direct en onafhankelijk worden gevormd en geconsolideerd binnen de hippocampus en neocortex.

Het tweede doel van dit project is om te testen tussen deze theorieën. De onderzoekers zullen veranderingen in hippocampale en corticale representaties in de loop van de tijd beoordelen door deelnemers opnieuw te scannen en veranderingen in het geheugen met een vertraging van een week te volgen. Alle waargenomen veranderingen in de hersenen en het gedrag in de loop van de tijd kunnen echter te wijten zijn aan generieke effecten van tijd of aan actieve verwerking tijdens de slaap.

Het derde doel is dus om de specifieke causale bijdragen van slaap aan de consolidatie van gestructureerde informatie te beoordelen. De onderzoekers zullen real-time slaap-elektro-encefalografie gebruiken om geluidssignalen af ​​te spelen om geheugenreactivering te beïnvloeden. De onderzoekers verwachten dat dit werk de anatomische substraten zal verduidelijken en, kritisch gezien, de aard van de representaties die de codering en consolidatie van nieuwe structuren in de omgeving ondersteunen.