Menneskelig læring av ny strukturert informasjon på tvers av tid og søvn

Å handle adaptivt krever raskt å fange opp strukturen i miljøet og lagre den ervervede kunnskapen for effektiv fremtidig bruk. Dominerende teorier om hippocampus har fokusert på dens evne til å kode individuelle øyeblikksbilder av erfaring, men etterforskerne og andre har funnet bevis på at det også er avgjørende for å finne struktur på tvers av opplevelser. Mekanismene for denne essensielle formen for læring er ikke etablert. Forskerne har utviklet en nevrale nettverksmodell av hippocampus som instansierer teorien om at et av underfeltene raskt kan kode struktur ved hjelp av distribuerte representasjoner, en kraftig form for representasjon der populasjoner av nevroner blir responsive på flere relaterte trekk ved miljøet.

Det første målet med dette prosjektet er å teste spådommer av denne modellen ved å bruke høyoppløselig funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) i paradigmer som krever integrering av informasjon på tvers av opplevelser. Resultatene vil klargjøre grunnleggende mekanismer for hvordan mennesker lærer ny struktur, bedømme mellom eksisterende modeller av denne prosessen, og informere videre modellutvikling. Det er også konkurrerende teorier om den eventuelle skjebnen til nye hippocampale representasjoner. En oppfatning antyder at under søvn, spiller hippocampus nyere informasjon for å bygge langsiktige distribuerte representasjoner i neocortex. Et annet syn hevder at minner er direkte og uavhengig dannet og konsolidert i hippocampus og neocortex.

Det andre målet med dette prosjektet er å teste mellom disse teoriene. Etterforskerne vil vurdere endringer i hippocampus og kortikale representasjoner over tid ved å skanne deltakerne på nytt og spore endringer i minnet med en ukes forsinkelse. Eventuelle observerte endringer i hjernen og atferd over tid kan imidlertid skyldes generiske effekter av tid eller aktiv prosessering under søvn.

Det tredje målet er derfor å vurdere de spesifikke årsaksbidragene søvn har til konsolideringen av strukturert informasjon. Etterforskerne vil bruke sanntids søvnelektroencefalografi for å spille av lydsignaler for å påvirke reaktivering av minnet. Etterforskerne forventer at dette arbeidet vil klargjøre de anatomiske substratene og, kritisk, arten av representasjonene som støtter koding og konsolidering av ny struktur i miljøet.