Mänskligt lärande av ny strukturerad information över tid och sömn

Att agera adaptivt kräver att man snabbt tar upp strukturen i omgivningen och lagrar den inhämtade kunskapen för effektiv framtida användning. Dominerande teorier om hippocampus har fokuserat på dess förmåga att koda individuella ögonblicksbilder av erfarenhet, men utredarna och andra har hittat bevis på att det också är avgörande för att hitta struktur över upplevelser. Mekanismerna för denna väsentliga form av lärande har inte fastställts. Forskarna har utvecklat en neural nätverksmodell av hippocampus som instansierar teorin att ett av dess underfält snabbt kan koda struktur med hjälp av distribuerade representationer, en kraftfull form av representation där populationer av neuroner blir känsliga för flera relaterade egenskaper i miljön.

Det första syftet med detta projekt är att testa förutsägelser av denna modell med hjälp av högupplöst funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) i paradigm som kräver integrering av information över upplevelser. Resultaten kommer att klargöra grundläggande mekanismer för hur människor lär sig nya strukturer, döma mellan befintliga modeller av denna process och informera om vidare modellutveckling. Det finns också konkurrerande teorier om det slutliga ödet för nya hippocampala representationer. En uppfattning hävdar att hippocampus under sömnen återupptar ny information för att bygga långsiktiga distribuerade representationer i neocortex. En annan uppfattning hävdar att minnen direkt och oberoende formas och konsolideras inom hippocampus och neocortex.

Det andra syftet med detta projekt är att testa mellan dessa teorier. Utredarna kommer att bedöma förändringar i hippocampus och kortikala representationer över tid genom att skanna om deltagarna och spåra förändringar i minnet med en veckas fördröjning. Eventuella observerade förändringar i hjärnan och beteende över tid kan dock bero på generiska effekter av tid eller på aktiv bearbetning under sömnen.

Det tredje målet är alltså att bedöma sömnens specifika orsaksbidrag till konsolideringen av strukturerad information. Utredarna kommer att använda sömnelektroencefalografi i realtid för att spela upp ljudsignaler för att påverka minnesreaktivering. Utredarna förväntar sig att detta arbete kommer att klargöra de anatomiska substraten och, kritiskt, arten av representationerna som stödjer kodning och konsolidering av nya strukturer i miljön.