Reprezentacja informacji przestrzenno-czasowych w ludzkiej pamięci epizodycznej i nawigacji

Współczesne modele nawigacji przestrzennej i pamięci epizodycznej (pamięci zdarzeń) zakładają, że ich podstawowe obliczenia wynikają głównie ze wspólnych mechanizmów neuronalnych w obrębie przyśrodkowych płatów skroniowych. W ramach dwóch ostatnich rund finansowania tej konkurencyjnej odnowy, badacze rozpoczęli określanie istotnych różnic poznawczych i neuronalnych między nawigacją a pamięcią epizodyczną. Nowa powstająca struktura argumentuje, że nawigacja jest sensorycznie napędzaną umiejętnością poznawczo-motoryczną, obejmującą ekstrakcję regularności przestrzennych, a pamięć epizodyczna jest głównie napędzana wewnętrznie i obejmuje porządkowe znaczniki miejsc. Badacze postawili hipotezę, że nawigacja i pamięć epizodyczna zatem angażują częściowo odrębne obszary mózgu i sieci makroskalowe, chociaż gdzie i jak te różnice powstają w mózgu pozostaje obszarem aktywnego badania. Tutaj badacze testują nowe aspekty tego teoretycznego frameworku: jak istniejąca wcześniej wiedza różnicowo wpływa na nabywanie nowych wspomnień epizodycznych w porównaniu do reprezentacji związanych z nawigacją zarówno w dłuższych (dni i tygodnie; Cel 1), jak i krótszych (godziny; Cel 2) interwałach. W całym projekcie badacze proponują znaczące alternatywne modele, włączając ideę, że łączność z hipokampem i neokorteksem, oraz korowe sieci makroskalowe poza hipokampem, odgrywają kluczowe i unikalne role w pamięci epizodycznej w porównaniu do nawigacji. W Celu 1, wykorzystując wysokorozdzielcze fMRI, badacze proponują zastosowanie trzech różnych eksperymentów, aby porównać, jak schematy (istniejąca wcześniej wiedza przestrzenna) i skrypty (istniejąca wcześniej wiedza temporalna) różnicowo oddziałują z nowym uczeniem się w kontekście pamięci epizodycznej i nawigacji. Razem, wyniki tych eksperymentów zapewnią mechanistyczny wgląd w to, jak ludzie organizują wspomnienia epizodyczne i wiedzę istotną dla nawigacji w dłuższych interwałach, co może być znaczące dla rehabilitacji poznawczej. W Celu 2, badacze skupiają się na tym, jak pamięć epizodyczna oddziałuje z nawigacją i istniejącą wcześniej wiedzą w krótszych interwałach (godziny), badając symulację mentalną przed i po nawigacji. Symulacja mentalna obejmuje aktywne przypominanie lub planowanie doświadczeń i ma bezpośrednie powiązania z procesami poznawczymi centralnymi dla pamięci epizodycznej, szczególnie w naszych trzech różnych proponowanych eksperymentach. Tutaj zespół PI zastosuje czasowo rozdzielcze wewnątrzczaszkowe EEG we współpracy z dr Bradem Legą z University of Texas Southwestern, aby lepiej zidentyfikować mnemoniczną zawartość zarówno nawigacji, jak i symulacji mentalnej, włączając manipulację przyczynową obejmującą antagonistę muskarynowego acetylocholiny skopolaminę i zapisy pojedynczych komórek. Razem, eksperymenty w Celu 2 zapewnią nowy wgląd w mechanistyczną podstawę reprezentacji związanych z pamięcią epizodyczną i nawigacją. Taki mechanistyczny wgląd może być pomocny w opracowaniu protokołów neurostymulacji lub farmakologicznych (np. obejmujących acetylocholinę), które mogłyby być wykorzystane do wzmocnienia upośledzonej pamięci lub funkcji nawigacji po udarze, uszkodzeniu napadowym lub innych urazach mózgu wpływających na funkcję hipokampa.