Apprendimento legato all'età e compromissione della memoria di lavoro nell'uistitì comune, parte 2

Software

I compiti cognitivi sono stati programmati utilizzando il software cognitivo Animal Behavior EnvironmentTest (ABET) (Lafayette Instrument Company) che controllava tutti gli aspetti del compito, inclusi il numero e l'ordine delle prove, i tempi, la selezione degli stimoli e la posizione di visualizzazione e la consegna di ricompense liquide.

Con il miglioramento del tenore di vita, sempre più persone nella società moderna scelgono vari metodi di stimolazione per arricchire la propria vita. Questi metodi di simulazione possono includere viaggi, giochi, sport, musica, ecc. Non solo possono rendere felici le persone, ma queste stimolazioni possono anche avere alcuni effetti positivi sul corpo e sulla mente delle persone, uno dei quali è il miglioramento della memoria.

Innanzitutto, la selezione dello stimolo può aumentare in una certa misura l'interesse e l'attenzione delle persone verso l'apprendimento. Quando le persone sentono qualche tipo di stimolo, come viaggiare in un nuovo paese o provare un nuovo sport, apriranno la loro curiosità e si concentreranno maggiormente sull’apprendimento e sull’esplorazione di questo nuovo campo. Questa attenzione più stabile può aiutare le persone a padroneggiare meglio nuove conoscenze e abilità, migliorando così la memoria e l’efficienza dell’apprendimento.

In secondo luogo, la selezione dello stimolo può anche stimolare i neuroni nel cervello delle persone e promuovere la generazione e la solidificazione dei ricordi. Quando le persone provano cose nuove, i neuroni nel cervello vengono stimolati in modo diverso, stimolando le interazioni tra i neuroni. Questa stimolazione promuove più connessioni sinaptiche e aumenta le connessioni tra diverse aree, aiutando le persone a memorizzare e integrare meglio informazioni ed esperienze diverse. Pertanto, la selezione dello stimolo gioca un ruolo importante nel migliorare la memoria delle persone.

Infine, la selezione degli stimoli può anche promuovere la salute fisica e la vita sociale delle persone, migliorando così indirettamente la memoria e le capacità cognitive. Ad esempio, la partecipazione a vari sport può promuovere la salute fisica e migliorare la forma fisica, aiutando anche le persone a mantenere lucidità di pensiero e funzioni cognitive. Allo stesso tempo, le persone possono anche conoscere più persone ed espandere la propria cerchia sociale nei viaggi, nello sport, nella musica, ecc., il che favorisce anche il miglioramento dello stato mentale delle persone, contribuendo così indirettamente a migliorare la memoria e le capacità cognitive.

In sintesi, esiste una forte relazione tra selezione dello stimolo e memoria. Scegliendo vari metodi di stimolazione, le persone non solo possono arricchire la propria vita, ma anche aiutarsi ad apprendere e padroneggiare meglio nuove conoscenze e abilità, migliorando così la propria memoria e le capacità cognitive e mostrando un sé migliore. Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria, perché la Cistanche deserticola può anche regolare l'equilibrio dei neurotrasmettitori, come ad esempio aumentare i livelli di acetilcolina e i fattori di crescita. Queste sostanze sono molto importanti per la memoria e l'apprendimento. Inoltre, la carne può anche migliorare il flusso sanguigno e promuovere l’apporto di ossigeno, il che può garantire che il cervello riceva nutrienti ed energia sufficienti, migliorando così la vitalità e la resistenza del cervello.

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Il software ha inoltre registrato diverse misure dell'esecuzione dell'attività, tra cui il numero delle prove, le risposte corrette ed errate, la posizione sullo schermo della scelta corretta e la posizione scelta, e la latenza della risposta.

Gli stimoli per tutte le attività includevano forme semplici e immagini clipart in bianco e nero, 3,5 x 3,5 cm visualizzate su uno sfondo nero (vedere Fig. 2E, 3A per esempi di stimoli).

analisi statistiche

I dati sono stati analizzati utilizzando MATLAB (MathWorks). I test di Kolmogorov–Smirnov hanno determinato che i dati non erano distribuiti normalmente, quindi durante lo studio sono state utilizzate analisi statistiche non parametriche.

Pertanto, le correlazioni sono state valutate utilizzando le correlazioni dell'ordine dei ranghi di Spearman, i test di Scheirer Ray Hare sono stati utilizzati per valutare le interazioni a due fattori nel tempo e i test di Friedman con i test post hoc di Nemenyi o i test dei ranghi con segno di Wilcoxon sono stati utilizzati per identificare le differenze entro i fattori.

Le prestazioni sono state confrontate con il caso utilizzando x2 Bontà di FitTest. I livelli di probabilità sono stati determinati tramite una simulazione Monte Carlo e p, 0,05 è stato considerato significativo.

Test cognitivi

Allenamento al tocco

All'inizio dello studio gli uistitì non erano stati sottoposti ai test cognitivi. Pertanto, sono stati prima addestrati a toccare lo schermo per guadagnare ricompense fluide. Il processo di addestramento al tocco prevedeva tre fasi. Gli obiettivi della prima fase erano abituare gli uistitì alla postazione touch screen, incoraggiare il coinvolgimento fisico con lo schermo e il lavandino della ricompensa e associare il tocco dello schermo e la consegna della ricompensa.

Per fare ciò, è stata applicata sullo schermo, in piccole quantità, una sostanza dolce (Marshmallow Fluff) in ciascuna delle nove posizioni accessibili tramite la maschera. Quando è iniziata la sessione di allenamento, gli stimoli-bersaglio quadrati blu sono apparsi in ciascuna delle nove posizioni, sotto il Fluff. Quando le marmotte hanno toccato lo schermo per ottenere il Fluff, è stato rilevato un tocco e 0,2 ml di ricompensa sono stati erogati nel lavandino sotto lo schermo. Il comportamento di Themarmoset è stato osservato in remoto tramite telecamere abilitate Ethernet (RLK16-410B8, Reolink).

È stato osservato che gli animali identificavano quando apprendevano che toccando lo schermo veniva distribuita una ricompensa. Il loro comportamento cambiava quando apprendevano questa associazione. All'inizio dell'addestramento, le scimmie consumavano le ricompense solo quando notavano un accumulo nel lavandino. Una volta stabilita l'associazione, tuttavia, il comportamento della scimmia cambiava e, subito dopo ogni tocco sullo schermo, consumavano la ricompensa dal lavandino prima di toccare nuovamente lo schermo. Una volta stabilita questa associazione, iniziava la seconda fase dell'addestramento al tocco.

Gli obiettivi della seconda fase erano di caratterizzare le risposte degli uistitì a ciascuna delle nove possibili posizioni di visualizzazione degli stimoli e di addestrare gli uistitì a far sì che solo i luoghi con stimoli abbiano potenziali ricompense in termini di giocattoli quando selezionati. Inizialmente, tutte e nove le località avevano obiettivi. Mentre l'allenamento è continuato per circa cinque sessioni di allenamento giornaliere, il numero di stimoli target presentati sullo schermo in ciascuna prova è diminuito in modo graduale da nove target a uno.

Durante questa fase, Fluff non veniva più applicato allo schermo e le selezioni di target corrette venivano ricompensate con 0,2 ml di ricompensa. Ciascuno stimolo target è stato posizionato in una posizione selezionata in modo casuale. Una volta che gli uistitì hanno toccato in modo affidabile l'unico bersaglio posizionato casualmente, è iniziata la terza e ultima fase dell'addestramento al tocco. L'obiettivo della terza fase era mantenere un forte coinvolgimento nel compito riducendo al contempo il volume della ricompensa guadagnata per ciascuna risposta.

In ciascuna prova di questa terza fase, uno stimolo veniva visualizzato sullo schermo in una posizione scelta casualmente. I volumi di ricompensa sono stati ridotti da {{0}},2 ml per risposta a un volume finale di 0,05 ml per risposta, in modo graduale nel corso di circa quattro sessioni di allenamento giornaliere.

DRST (Fig. 3A)

Il Delayed Recognition Span Task (DRST) misura la capacità della memoria di lavoro. Ogni prova del DRST veniva avviata dal marmoset che toccava uno stimolo quadrato blu al centro dello schermo. Quindi, un singolo stimolo in bianco e nero, estratto casualmente da una serie di 400 immagini, veniva visualizzato sullo schermo in una delle nove possibili posizioni, anch'esse selezionate casualmente.

Quando l'uistitì toccava questo primo stimolo, veniva dispensata una piccola ricompensa liquida. Dopo un 2-ritardo, durante il quale lo schermo era vuoto, sono state presentate due scelte forzate alternative con lo stimolo originale che appariva nella sua posizione originale e un secondo stimolo nuovo che appariva in una diversa posizione selezionata in modo pseudo-casuale.

Se l'uistitì selezionava il nuovo oggetto, veniva registrata una risposta corretta, veniva distribuita una ricompensa liquida e ne seguiva un altro 2- ritardo. Dopo il ritardo, i primi due stimoli apparivano nelle loro posizioni originali, e anche un terzo, uno stimolo nuovo, appariva in una posizione scelta pseudo-casualmente. L'uistitì è stato nuovamente premiato per aver scelto il nuovo stimolo. Nuovi stimoli furono aggiunti dopo successivi ritardi fino al termine della prova in uno dei tre modi seguenti: (1) l'uistitì effettuò nove selezioni corrette di seguito; (2) l'uistitì non è riuscito a effettuare una selezione entro 12- s (ovvero, omesso); (3) l'uistitì ha dato una risposta errata (cioè ha selezionato uno stimolo non nuovo).

In caso di omissione o risposta errata, non veniva erogata alcuna ricompensa e veniva avviato un periodo di timeout di 5- prima dell'inizio di una nuova prova. Per ogni prova, il numero di stimoli correttamente selezionati prima che la prova terminasse è stato registrato come Final Span Length (FSL). I volumi delle ricompense sono stati aumentati con l'aumentare della difficoltà della prova per incoraggiare il continuo impegno nel compito.

Nello specifico, gli uistitì hanno guadagnato {{0}}.05 ml di ricompensa per le risposte corrette quando uno stimolo era sullo schermo, 0,1 ml di ricompensa per le risposte corrette quando due, tre o quattro stimoli erano sullo schermo schermo e 0,2 ml di ricompensa per le risposte corrette quando sullo schermo erano presenti cinque, sei, sette, otto o nove stimoli. Il numero di oggetti sullo schermo viene indicato di seguito come livelli di difficoltà di prova (TDL).

Ogni uistitì è stato testato 2-5 giorni a settimana e ogni sessione di test è stata terminata dopo 3 ore o dopo che l'uistitì aveva guadagnato 20 ml di ricompensa, a seconda di quale evento si fosse verificato per primo.

Compito del tempo di reazione (Fig. 7A)

Il Reaction Time Task (RTT) misura il tempo necessario all'uistitì per raggiungere e toccare lo schermo. È stato utilizzato per distinguere i cambiamenti legati all'età nella velocità motoria non cognitiva dai cambiamenti legati all'età nelle prestazioni del compito di memoria di lavoro (DRST). Ogni prova dell'RTT veniva avviata dal marmoset che toccava uno stimolo quadrato verde al centro dello schermo.

Quindi, un bersaglio appariva in una delle nove posizioni scelte in modo pseudo-casuale. Quando l'uistitì toccava il bersaglio, desiderava una ricompensa liquida di 0.1-ml, e il tempo trascorso tra l'inizio del bersaglio e la selezione da parte dell'uistitì veniva registrato come tempo di reazione in quella prova.

Agli uistitì è stata assegnata una sessione di pratica per apprendere il compito, quindi sono stati raccolti i dati da dieci sessioni di test successive. Ognuna delle 10 sessioni di test è stata conclusa quando gli uistitì avevano eseguito 108 prove o era trascorsa 1 ora dall'inizio della sessione di test.

Compito a rapporto progressivo (PRT; Fig. 7B)

Il Progressive Ratio Task (PRT) misura la motivazione. È stato utilizzato per distinguere i cambiamenti legati all'età nella motivazione non cognitiva dai cambiamenti legati all'età nelle prestazioni DRST. Ogni prova del PRT iniziava con la presentazione di uno stimolo al centro dello schermo.

Gli uistitì sono stati premiati per aver toccato lo stimolo secondo un programma di rinforzo a rapporto progressivo in cui i requisiti di risposta aumentavano durante una sessione di test.

Il requisito della risposta iniziale era un tocco per guadagnare una ricompensa. Una volta che la scimmia soddisfaceva la richiesta di risposta, lo stimolo veniva rimosso dallo schermo, la ricompensa veniva distribuita e quindi lo stimolo veniva ricollocato sullo schermo. Il requisito di risposta è aumentato di uno fino al completamento di otto requisiti di risposta e successivamente è raddoppiato ogni otto requisiti di risposta completati.

I requisiti di risposta specifici utilizzati erano:(incremento=1) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; (incremento=2) 10, 12, 14, 16, 18,20, 22, 24; (incremento=4) 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56; ecc. Le sessioni di prova si sono concluse quando era trascorsa 1 ora o quando l'uistitì aveva raggiunto il requisito di risposta di 120 tocchi. Agli uistitì è stata assegnata una sessione pratica per apprendere il compito, quindi sono stati raccolti i dati da tre sessioni di test successive.

Risultati

DRST

Per valutare se gli uistitì dimostrano un deterioramento della memoria lavorativa legato all'età, abbiamo implementato una versione touch screen del Delayed Recognition Span Task in una coorte di animali di un'ampia fascia di età.

In questo compito, gli uistitì hanno iniziato una prova e sono stati poi premiati per aver toccato un singolo stimolo visivo (un "oggetto") che appariva sullo schermo. Dopo un breve ritardo, durante il quale lo schermo era vuoto, gli uistitì venivano premiati per aver identificato il nuovo oggetto in una scelta forzata tra due alternative. Se corretto, un breve ritardo fu seguito dalla comparsa di tre oggetti; i due che erano stati visti prima nel processo, e un romanzo.

Dopo ogni risposta corretta veniva consegnata una ricompensa e un ulteriore oggetto veniva aggiunto alla serie. Quando un marmos sceglieva un oggetto non nuovo, la prova terminava senza ricompensa e la sequenza della prova ricominciava.

La misura principale utilizzata per valutare le prestazioni del DRST è stata la lunghezza della campata finale (FSL). Come nel lavoro precedente (Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997; Killiany et al., 2000; Moore et al., 2017), questa misura quantifica la capacità di memoria di lavoro dell'animale ed è definita come il numero di stimoli che l'uistitì correttamente segnalato come nuovo in ogni prova.

Le curve di apprendimento dei dati grezzi per ciascun animale, tracciate in funzione dell'FSL nel tempo, sono state livellate utilizzando una media mobile ponderata gaussiana su una2000-finestra di prova (Fig. 3B) e una simulazione Monte Carlo è stata utilizzata per modellare le prestazioni casuali .

Abbiamo analizzato le prestazioni durante tre fasi distinte lungo la curva di apprendimento di ciascun uistitì, designate come "Principiante", "Studente" ed "Esperto". La Fase dei Novizi veniva definita come le prove in cui le prestazioni non si discostavano da quelle previste per caso e iniziava con la prima prova mai eseguita. La fine della fase iniziale è stata determinata utilizzando i test di bontà di adattamento di Kolmogorov-Smirnov per identificare il punto iniziale in cui 100 successive distribuzioni FSL misurate sperimentalmente differivano significativamente da una distribuzione nulla ricavata dalle simulazioni Monte Carlo.

La fase di apprendimento è iniziata immediatamente dopo la fase di principiante e si è conclusa con la prova prima del 90° percentile di prestazione. La ExpertPhase comprendeva prove con prestazioni comprese tra il 90° e il 100° percentile compreso.

Queste fasi erano distinte l'una dall'altra e nessuno studio rientrava in più categorie. Per convalidare queste definizioni di fase, abbiamo testato se, come previsto, la prestazione media è aumentata in modo significativo nelle tre fasi e abbiamo scoperto che è stato così (Fig. 3C; test di Friedman non parametrico: x2(2)=30, p=3.1 107); Test post hocNemenyi a coppie: Principiante vs Studente: p=0.017; Principiante vs Esperto: p=1.4 107; Studente vs Esperto: p=0.017).

For more information:1950477648nn@gmail.com