Dynamikken i representasjonsendringer som ligger til grunn for tilbakekalling

To fMRI-økter vil bli utført per forsøksperson. I lokaliseringsøkten vil forskerne samle anatomiske bilder og fMRI-data som er nødvendige for å definere visuelle områder i hver enkelt persons opprinnelige hjernerom. I tillegg til to høyoppløselige anatomiske bilder, vil to korte funksjonelle oppgaver bli samlet inn fra hver deltaker: 1) kartlegging av populasjonsreseptive felt (pRF); 2) visuell kategorilokaliseringsoppgave. pRF-kartleggingsoppgaven vil bestå av flere gjennomføringer med en strekapertur som beveger seg over de sentrale 8 gradene av synsfeltet. Dette vil tillate oss å estimere den retinotopiske følsomheten til individuelle vokseler i visuell hjernebark og trekke grenser mellom ulike retinotopiske feltkart. Den visuelle kategorilokaliseringsoppgaven vil ha en blokkdesign med ulike bildekategorier. Dette vil tillate oss å definere høyere-nivå kategoriselektive hjerneområder.

I den eksperimentelle økten vil forskerne samle inn fMRI-data mens forsøkspersonene gjennomgår persepsjon og gjenkalling av de samme stimulusene. For å vurdere om våre funn generaliserer over enkle og komplekse visuelle stimuli, vil to klasser av stimuli bli brukt: enkle mønstre i diskrete romlige posisjoner, i tråd med tidligere arbeid, og naturlige bilder. I studieblokker vil forsøkspersoner studere ledetråd-stimulus-par. Fargede fiksasjonsprikker vil bli brukt som ledetråder. Stimuli vil være fra en av de ovennevnte klassene. I gjenkallingsblokker vil deltakerne bli bedt om å gjenkalle stimulusen gitt ledetråden. Gjenkalling vil skje under en av to forhold: gjentatt og kontroll. Det gjentatte forholdet lar oss undersøke hvordan minnerepresentasjoner utvikler seg med gjentatt gjenkalling, mens kontrollforholdet vil gi en matchet baseline for å vurdere endringer over samme tidsintervall. For par i det gjentatte forholdet vil deltakerne gjenkalle hvert stimulus 5 ganger, vekselvis med gjenkallinger fra andre par. For par i kontrollforholdet vil deltakerne gjenkalle hvert stimulus 2 ganger. Avgjørende er at gjenkallingene fra dette forholdet vil være tidsmessig plassert slik at de er matchet med gjenkalling 1 og 5 fra det gjentatte forholdet, noe som gir en kontroll for forløpt tid. Studie- og gjenkallingsblokker vil bli utført i vekslende rekkefølge.

Analyser vil sammenligne BOLD-aktivitetsmønstre fra gjentatt gjenkalling, kontrollgjenkalling og studieforhold. Data fra studieforsøk vil bli gjennomsnittsberegnet for å danne et enkelt mønster for hvert stimulus. Gjenkallingsdata vil bli analysert separat for hvert stimulus og hvert gjenkallingsforsøk i begge forhold. For både romlige stimuli og naturlige bilder vil forskerne fokusere på å sammenligne representasjonsendringer mellom gjentatte og kontrollforhold. Selv om de spesifikke modellene som brukes for å karakterisere hjernerepresentasjoner varierer etter stimulus-type, vil analysene ellers følge parallelle prosedyrer. For romlige stimuli vil forskerne bruke en tidligere publisert tilnærming som kombinerer pRF-estimater med oppgavebaserte BOLD-data for å kvantifisere romlig tuning i visuelle områder. Denne metoden vurderer amplituden til den oppgavefremkalte BOLD-responsen i hver voksel som en funksjon av avstanden mellom vokselens pRF og stimulusens romlige posisjon. Forskerne vil sammenligne romlig tuning over gjentatte og kontrollgjenkallingsforhold, så vel som med studieforholdet, for å avgjøre om endringer i romlig tuning akkumuleres over gjentatt gjenkalling. For naturlige bilder vil forskerne sammenligne representasjonsstrukturen til BOLD-aktivitetsmønstre med den til en konvolusjonell nevralnettverksmodell (CNN). Ved bruk av representasjonslikhetsanalyse (RSA) vil forskerne vurdere likheten mellom CNN-avledede innbygginger og BOLD-aktivitetsmønstre under både studie og gjenkalling. Høyere korrelasjoner med tidlige CNN-lag antyder at lavnivå visuelle trekk er representert, mens høyere korrelasjoner med dypere lag indikerer representasjon av høyere-nivå visuelle trekk. Forskerne vil bruke denne tilnærmingen for å sammenligne korrelasjoner fra de gjentatte og kontrollforholdene, og teste om representasjonsendringer styrkes med gjentatt gjenkalling.