Representation av rumslig och tidsmässig information i människans episodiska minne och navigering

Nutida modeller för rumslig navigering och episodiskt minne (minne för händelser) postulerar att deras underliggande beräkningar huvudsakligen uppstår från delade nervmekanismer inom mediala temporalloberna. Som en del av de två senaste finansieringsomgångarna för denna konkurrenskraftiga förnyelse började forskarna kartlägga viktiga kognitiva och neurala skillnader mellan navigering och episodiskt minne. Det framväxande nya ramverket argumenterar för navigering som en sensoriskt driven kognitiv motorisk färdighet som innefattar extrahering av rumsliga regelbundenheter, och episodiskt minne som huvudsakligen internt driven och involverar ordningsplatshållare. Forskarna hypoteserar att navigering och episodiskt minne därför involverar delvis distinkta hjärnområden och makroskaliga nätverk, även om var och hur dessa skillnader uppstår i hjärnan förblir ett område för aktiv utforskning. Här testar forskarna nya aspekter av detta teoretiska ramverk: hur förkunskap differentiellt påverkar förvärvet av nya episodiska minnen jämfört med navigeringsrelaterade representationer över både längre (dagar och veckor; Mål 1) och kortare (timmar; Mål 2) intervall. Genomgående föreslår forskarna meningsfulla alternativa modeller, inklusive idén att koppling till hippocampus och neocortex, samt kortikala makroskaliga nätverk utanför hippocampus, spelar kritiska och unika roller i episodiskt minne jämfört med navigering. I Mål 1, med högupplöst fMRI, föreslår forskarna att använda tre olika experiment för att jämföra hur scheman (förhandskunskap om rumslighet) och skript (förhandskunskap om temporalitet) differentiellt interagerar med ny inlärning i kontexten av episodiskt minne och navigering. Tillsammans kommer resultaten från dessa experiment att ge mekanistisk insikt i hur människor organiserar episodiska minnen och navigeringsrelevant kunskap över längre intervall som kan vara meningsfulla för kognitiv rehabilitering. I Mål 2 fokuserar forskarna på hur episodiskt minne interagerar med navigering och förkunskap över kortare tidsintervall (timmar) genom att studera mental simulering före och efter navigering. Mental simulering involverar aktivt ihågkommande eller planering av upplevelser och har direkta kopplingar till kognitiva processer centrala för episodiskt minne, särskilt i våra tre olika föreslagna experiment. Här kommer huvudforskarens team att använda tidsupplöst intrakraniell EEG i samarbete med Dr. Brad Lega vid University of Texas Southwestern för att bättre identifiera det mnemiska innehållet i både navigering och mental simulering, inklusive en kausal manipulation som involverar den muskarinska acetylkolinantagonisten skopolamin och enkelcellsinspelningar. Tillsammans kommer experimenten i Mål 2 att ge ny insikt i den mekanistiska grunden för episodiskt minne och navigeringsrelaterade representationer. Sådan mekanistik kan vara till hjälp för att utveckla neurostimulerings- eller farmakologiska protokoll (t.ex. involverande acetylkolin) som kan användas för att stärka antingen nedsatt minne eller navigeringsfunktion efter stroke, skadeföljder av epileptiska anfall eller andra hjärnskador som påverkar hippocampusfunktionen.