Representasjon av romtidlig informasjon i menneskelig episodisk hukommelse og navigasjon

Moderne modeller for romlig navigasjon og episodisk hukommelse (hukommelse for hendelser) postulerer at deres underliggende beregninger først og fremst oppstår fra delte nevrale mekanismer innenfor de mediale temporallappene. Som en del av de to siste finansieringsrundene for denne konkurransedyktige fornyelsen, begynte forskerne å skissere viktige kognitive og nevrale forskjeller mellom navigasjon og episodisk hukommelse. Det nye rammeverket som er under utvikling, argumenterer for at navigasjon er en sansedrevet kognitiv motorferdighet som innebærer utvinning av romlige regelmessigheter, og at episodisk hukommelse først og fremst er internt drevet og involverer ordinale plassholdere. Forskerne formoder at navigasjon og episodisk hukommelse derfor involverer delvis distinkte hjerneområder og makroskala nettverk, selv om hvor og hvordan disse forskjellene oppstår i hjernen forblir et område med aktiv utforskning. Her tester forskerne nye aspekter av dette teoretiske rammeverket: hvordan eksisterende kunnskap påvirker tilegnelsen av nye episodiske minner annerledes sammenlignet med navigasjonsrelaterte representasjoner over både lengre (dager og uker; Mål 1) og kortere (timer; Mål 2) intervaller. Gjennomgående foreslår forskerne meningsfulle alternative modeller, inkludert ideen om at tilkobling til hippocampus og neocortex, og kortikale makroskala nettverk utenfor hippocampus, spiller kritiske og unike roller i episodisk hukommelse sammenlignet med navigasjon. I Mål 1, ved bruk av høyoppløselig fMRI, foreslår forskerne å bruke tre forskjellige eksperimenter for å sammenligne hvordan skjemaer (eksisterende romlig kunnskap) og skript (eksisterende temporal kunnskap) samhandler forskjellig med ny læring i konteksten av episodisk hukommelse og navigasjon. Sammen vil resultatene fra disse eksperimentene gi mekanistisk innsikt i hvordan mennesker organiserer episodiske minner og navigasjonsrelevant kunnskap over lengre intervaller som kan være meningsfulle for kognitiv rehabilitering. I Mål 2 fokuserer forskerne på hvordan episodisk hukommelse samhandler med navigasjon og eksisterende kunnskap over kortere tidsintervaller (timer) ved å studere mental simulering før og etter navigasjon. Mental simulering innebærer aktiv husking eller planlegging av opplevelser og har direkte koblinger med kognitive prosesser sentrale for episodisk hukommelse, spesielt i våre tre forskjellige foreslåtte eksperimenter. Her vil PIs team bruke tidsløst intrakranielt EEG i samarbeid med Dr. Brad Lega ved University of Texas Southwestern for bedre å identifisere det mnemoniske innholdet i både navigasjon og mental simulering, inkludert en kausal manipulasjon som involverer den muskarinske acetylkolinantagonisten skopolamin og enkeltcelleopptak. Sammen vil eksperimentene i Mål 2 gi ny innsikt i den mekanistiske basisen for episodisk hukommelse og navigasjonsrelaterte representasjoner. Slik mekanistisk forståelse kan være til hjelp i utviklingen av nevrostimulerende eller farmakologiske protokoller (f.eks. som involverer acetylkolin) som kan brukes for å styrke enten svekket hukommelse eller navigasjonsfunksjon etter hjerneslag, anfallsskader eller andre hjerneskader som påvirker hippocampusfunksjon.