Legame di memoria intraoggetto ed extraoggetto nello sviluppo iniziale, parte 2

Interferenza e legame della memoria

I processi di legame della memoria possono essere correlati a effetti di interferenza tra ricordi simili (Darby & Sloutsky, 2015; Hedden & Park, 2003; McClelland et al., 1995; Yim et al., 2013). Prima di considerare questa ipotesi, forniamo una panoramica degli effetti di interferenza e di come possono differire durante lo sviluppo.

Il legame con la memoria si riferisce al collegamento delle cose da ricordare con l'esperienza, la conoscenza, le emozioni e altre informazioni esistenti per una migliore memoria e comprensione. Questo metodo di memoria può aiutarci a ricordare e comprendere meglio nuove informazioni e a migliorare l'efficienza della memoria.

Quando apprendiamo nuove conoscenze, è più facile ricordarle e comprenderle se riusciamo a collegarle alle conoscenze ed esperienze esistenti. Ad esempio, quando impari una nuova parola, puoi ricordarla più velocemente se riesci ad associarla a una scena o a un'immagine. Allo stesso modo, se impari una nuova abilità, migliorerai se riesci a metterla in relazione con abilità simili e ad esercitarla ancora e ancora.

Il legame con la memoria può anche aiutarci a sfruttare meglio le nostre esperienze emotive per ricordare e comprendere le informazioni. Ad esempio, quando vediamo un dipinto piacevole, possiamo ricordarlo più velocemente. Allo stesso modo, quando viviamo qualche tipo di esperienza emotiva, come gioia, sorpresa, tristezza, ecc., può aiutarci meglio a ricordare le informazioni correlate.

Per riassumere, il legame con la memoria può aiutarci a ricordare e comprendere meglio nuove informazioni e a migliorare l’efficienza della memoria. Pertanto, dovremmo cercare di collegare le nuove informazioni con la conoscenza, l’esperienza, le emozioni, ecc. esistenti nell’apprendimento e nella vita quotidiana per utilizzare meglio la nostra memoria. 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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Una lunga storia di ricerche suggerisce che i ricordi sono spesso più difficili da recuperare a causa dell’interferenza di altri ricordi (vedi Anderson & Neely, 1996; Wixted, 2004; per le revisioni). L'interferenza proattiva si verifica quando il nuovo apprendimento è più difficile a causa della memoria delle informazioni apprese in precedenza, e l'interferenza retroattiva si verifica quando conservare ciò che è stato appreso in passato è più difficile a causa dell'apprendimento successivo.

Gli effetti dell'interferenza sono spesso studiati con paradigmi in cui i partecipanti imparano ad associare coppie di elementi (ad esempio, parole o immagini) in una fase, e poi imparano ad associare diverse combinazioni degli stessi elementi in una seconda fase. Un apprendimento meno robusto delle nuove combinazioni nella seconda fase riflette un'interferenza proattiva, e una ridotta accuratezza della memoria per le combinazioni originali di elementi dopo la seconda fase riflette un'interferenza retroattiva.

Sebbene la maggior parte del lavoro sull'interferenza sia stato svolto con gli adulti, il lavoro sullo sviluppo ha trovato prove che non solo i bambini di età compresa tra 4- e 7-anni sono suscettibili alle interferenze (Benear et al., 2021), ma possono essere più suscettibili degli adulti alle interferenze sia proattive (Yim et al., 2013) che retroattive (Darby & Sloutsky, 2015). Diversi meccanismi potrebbero modulare l’interferenza e spiegare questo modello di cambiamento dello sviluppo.

Alcune ricerche hanno suggerito che l'interferenza può essere modulata inibendo i concorrenti durante il recupero (Anderson, 2003; Anderson et al., 1994; Hulbert & Anderson, 2020). Ad esempio, l’interferenza proattiva potrebbe essere risolta inibendo temporaneamente le informazioni apprese in precedenza che competono per il recupero delle informazioni appena apprese. Inibire queste informazioni renderebbe presumibilmente più difficile il loro recupero, producendo un'interferenza retroattiva fino a quando un ulteriore processo non rilasci l'inibizione.

I bambini potrebbero essere più suscettibili all’interferenza retroattiva a causa di una maggiore inibizione, anche se ciò implicherebbe che i bambini dovrebbero essere meno suscettibili all’interferenza proattiva, cosa che non è stata riportata in letteratura (vedi Yim et al., 2013, per prove di interferenza proattiva in bambini). Allo stesso modo, le informazioni inizialmente apprese potrebbero essere permanentemente disimparate, il che faciliterebbe il nuovo apprendimento di informazioni simili ma comprometterebbe necessariamente la memoria per le prime informazioni apprese. Il disimparare è stato talvolta rifiutato nelle teorie della memoria (Slamecka, 1966), sebbene alcuni recenti lavori computazionali abbiano esplorato la possibilità di processi di disimparare nel contesto dell'invecchiamento della memoria (Darby & Sederberg, 2022).

Un'altra possibilità è che l'interferenza sia modulata da processi di legame alla memoria. Nello specifico, il legame complesso può aiutare a ridurre gli effetti di interferenza diminuendo la somiglianza, e quindi la competizione, tra i ricordi. Questa idea può essere illustrata dal paradigma dell’interferenza della memoria di riconoscimento di Darby e Sloutsky (2015). In questo paradigma, i partecipanti hanno imparato ad associare combinazioni di oggetti con personaggi dei cartoni animati in tre fasi. Nella Fase 1, i partecipanti hanno appreso che AB → X (ovvero, gli oggetti A e B erano associati al carattere X), CD → X, EF → Y e GH → Y. Nella Fase 2, i partecipanti hanno appreso che AC → Y, BD → Y, IJ → X e KL → X.

Due delle triplette associative in ciascuna fase si sovrapponevano, nel senso che gli stessi oggetti (cioè A, B, C e D) venivano ricombinati e associati a caratteri diversi attraverso le fasi, mentre le altre triplette erano uniche in quanto gli oggetti erano diversi attraverso le fasi. Nella Fase 3, ai partecipanti è stata nuovamente presentata la serie iniziale di terzine sovrapposte apprese nella Fase 1 e hanno dovuto affrontare un conflitto: A, B, C e D erano stati associati ciascuno sia a X che a Y. Semplicemente legando singoli oggetti a un personaggio in ogni fase, quindi, dovrebbe produrre interferenze, poiché ogni elemento sarebbe legato a entrambi i personaggi. Al contrario, specifiche coppie di oggetti erano associate solo a un singolo personaggio durante le fasi del compito, in modo tale che il complesso legame dei due oggetti all'interno di ciascuna coppia insieme al personaggio potesse consentire prestazioni elevate senza interferenze.

Con questo paradigma, Darby e Sloutsky (2015) hanno scoperto che i bambini di 5-anni hanno mostrato un'interferenza retroattiva sostanzialmente maggiore rispetto agli adulti nella Fase 3, misurata da un maggiore calo di precisione per la sovrapposizione rispetto a triplette uniche. Poiché i bambini sperimentavano una maggiore interferenza, gli autori hanno dedotto che i bambini probabilmente formavano strutture di legame semplici, mentre gli adulti probabilmente formavano strutture di legame più complesse. Tuttavia, questo lavoro non ha caratterizzato formalmente la formazione di strutture che legano la memoria, o le differenze di sviluppo in esse contenute.

È importante sottolineare che i partecipanti al paradigma di Darby e Sloutsky (2015) hanno imparato a prevedere un carattere da coppie di oggetti e la memoria per questi accoppiamenti presumibilmente si basava in larga misura sul legame di oggetti aggiuntivi. Come discusso sopra, tuttavia, il legame intraoggetto può in genere richiedere meno attenzione e essere più accurato (Asch et al., 1960; Ecker et al., 2007, 2013; van Geldorp et al., 2015; Walker & Cuthbert, 1998), suggerendo che le caratteristiche all'interno dello stesso oggetto possono essere legate più facilmente tra loro e con altri elementi in una struttura legante complessa, riducendo potenzialmente gli effetti di interferenza. Lavori precedenti hanno dimostrato che l'interferenza retroattiva può influenzare il legame intraoggetto nei paradigmi della memoria di lavoro (Allen et al., 2006; Logie et al., 2009; Ueno et al., 2011), ma non siamo a conoscenza di lavori che abbiano affrontato direttamente le potenziali differenze nell'interferenza tra il legame di memoria intraoggetto ed extraoggetto.

L'opera attuale

Nel presente lavoro, esaminiamo i legami di memoria intraoggetto, extraoggetto e complesso con una variante del paradigma di interferenza di Darby e Sloutsky (2015). In questa variante i personaggi non sono associati a coppie di oggetti, ma a coppie di forme e colori. Nell'Esperimento 1, le forme e i colori sono presentati all'interno dello stesso oggetto, richiedendo il legame intraoggetto, mentre nell'Esperimento 2 le caratteristiche sono spazialmente separate, richiedendo il legame extraoggetto. In entrambi gli esperimenti, le forme, i colori e i personaggi vengono ricombinati in diverse fasi, creando il potenziale di interferenza.

Abbiamo testato 5-anni, 8-anni e adulti in entrambi gli esperimenti per esaminare le differenze di sviluppo nel legame e nell'interferenza. Questi gruppi di età sono stati scelti perché il lavoro precedente ha trovato prove di diminuzioni degli effetti di interferenza tra bambini e adulti di età compresa tra 4- e 5- anni (Darby & Sloutsky, 2015; Yim et al., 2013), come così come lo sviluppo continuo di legami complessi oltre i 7 anni di età (Yim et al., 2013).

Per ipotizzare formalmente come le informazioni siano state apprese e recuperate in questo compito, abbiamo sviluppato un nuovo modello computazionale. I parametri del modello stimano tre tipi di legame: (a) legame semplice tra caratteristiche di forma e colore, (b) legame semplice tra ciascuna caratteristica separata e un personaggio dei cartoni animati e (c) legame più complesso tra una congiunzione delle caratteristiche di forma e colore e il personaggio. Inoltre, il modello includeva un meccanismo attraverso il quale le associazioni apprese in precedenza potevano essere dimenticate se erano in conflitto con l’apprendimento attuale.

Abbiamo ipotizzato che il legame extraoggetto di forme e colori separati spazialmente sarebbe più debole del legame intraoggetto di queste caratteristiche e, di conseguenza, l'interferenza della memoria sarebbe maggiore quando è richiesto il legame extraoggetto. Inoltre, ci aspettavamo di trovare maggiori differenze di sviluppo nel legame extraoggetto rispetto al legame intraoggetto. Iniziamo esaminando lo sviluppo del legame intraoggetto nell'esperimento 1.

Esperimento 1: Lo sviluppo del legame intraoggetto

Lo scopo di questo esperimento era valutare lo sviluppo del legame della memoria intraoggetto sugli effetti di interferenza. Date le prove derivanti dal lavoro precedente che il legame intraoggetto può richiedere meno attenzione e più accurato rispetto al legame extraoggetto (Ecker et al., 2007, 2013; van Geldorp et al., 2015), ci aspettavamo che le differenze di sviluppo nel legame delle caratteristiche intraoggetto sarebbe minore. Ci aspettavamo anche che la ricombinazione delle forme e dei colori nelle diverse fasi dell'esperimento avrebbe prodotto effetti di interferenza relativamente piccoli.

Metodo

Partecipanti: quarantotto 5-anni (Mage=5.08 anni, SDage=.19, lingua=4.74 – 5.51; 23 femmine, 25 maschi) , 35 bambini di otto anni (Mage=8.50 anni, SDage=.28, lingua=8.01–8.99; 18 femmine, 17 maschi) e 30 adulti (15 femmine, 15 maschi) hanno partecipato a questo esperimento. Le dimensioni approssimative del campione sono state scelte per essere paragonabili a quelle di uno studio precedente che dimostrava differenze di sviluppo negli effetti di interferenza utilizzando un paradigma simile (Darby & Sloutsky, 2015). Vedere la sezione Risultati e discussione, di seguito, per un'analisi della potenza.

I bambini sono stati testati nelle scuole materne ed elementari locali situate principalmente nei quartieri borghesi di Columbus, Ohio. Sono stati reclutati sulla base dei moduli di autorizzazione restituiti e hanno ricevuto adesivi per la partecipazione. Gli adulti sono stati reclutati da classi introduttive di psicologia e hanno ricevuto crediti parziali. Questo progetto è stato approvato dal protocollo n. 2004B042 del comitato di revisione istituzionale dell'Ohio State University, "Protocollo completo per la ricerca sullo sviluppo cognitivo".

Stimoli: ai partecipanti sono stati presentati oggetti che variavano per forma e colore. C'erano otto forme (ad esempio quadrato, cerchio, triangolo) e otto colori (ad esempio rosso, verde, blu) che sono stati combinati in modi diversi negli oggetti durante l'esperimento. Le combinazioni di forme e colori sono state randomizzate per ogni partecipante. Oltre agli oggetti, ai partecipanti sono stati presentati due personaggi dei cartoni animati (Winnie the Pooh e Topolino), che sono stati associati agli oggetti come descritto di seguito.

Procedura: l'esperimento è stato presentato con il software OpenSesame (Mathôt et al., 2012), su schermi di computer con una risoluzione di 1920 × 1080. I bambini sono stati testati individualmente in una stanza tranquilla nella loro scuola materna o elementare e hanno fornito risposte su un touchscreen. Gli adulti sono stati testati in gruppi di un massimo di quattro partecipanti in laboratorio con schermi standard e hanno fornito risposte su una tastiera.

I partecipanti hanno prima completato una fase di apprendimento per una serie di contingenze (ad esempio, serie A), in cui hanno imparato, con feedback, ad associare quattro oggetti con uno dei due personaggi dei cartoni animati attraverso più prove (ogni oggetto era sempre associato a un singolo personaggio) . Successivamente, i partecipanti hanno completato una fase di test di apprendimento per il Set A senza feedback. Dopo questa fase è stata prevista una pausa di un minuto, durante la quale i bambini hanno ricevuto un adesivo e gli adulti sono stati invitati a sedersi in silenzio. Queste procedure della fase di test di Apprendimento e Apprendimento sono state poi ripetute per il Set B, che includeva quattro nuove contingenze, comprese due contingenze sovrapposte, in cui forme e colori precedentemente visti nel Set A venivano ricombinati per creare nuovi oggetti associati a un personaggio diverso, come così come due contingenze uniche, che coinvolgono oggetti con nuove forme e colori (vedi Figura 1C).

L'apprendimento e il test delle associazioni del Set B possono essere valutati per misurare l'interferenza proattiva, che deduciamo dalla ridotta precisione nel Set B rispetto al Set A, in particolare per le contingenze sovrapposte. Dopo queste fasi è stata concessa una seconda pausa. Il Set A è stato quindi rivisitato con un secondo test di apprendimento per misurare l'interferenza retroattiva o la memoria ridotta per la sovrapposizione di contingenze del Set A. Infine, è stata somministrata una fase di test di collegamento, che ha ulteriormente testato la memoria per le contingenze apprese in entrambi i set A e B in modo interleaved. Vedere la Figura 1A per un'illustrazione della sequenza delle fasi del compito. Di seguito vengono forniti i dettagli sulla procedura di ciascun tipo di fase.

Fasi di apprendimento: prima della prima fase di apprendimento, ai partecipanti è stato detto che sarebbero stati mostrati diversi oggetti insieme ai loro amici Winnie the Pooh e Topolino, che ogni oggetto apparteneva a uno di questi amici e che il loro compito era capire se ogni oggetto apparteneva a "Pooh Bear" o Topolino. Pertanto, mentre i partecipanti venivano informati che avevano bisogno di apprendere le associazioni oggetto-personaggio, non venivano loro fornite istruzioni su quali tipi specifici di associazioni avrebbero dovuto formare. Ad esempio, i partecipanti non sono stati informati che avrebbero dovuto cercare di ricordare le specifiche combinazioni forma-colore all’interno degli oggetti, e non è stato detto loro che alcune forme e colori sarebbero stati ricombinati successivamente nel compito.

In ciascuna prova delle due fasi di apprendimento, al partecipante veniva mostrato un singolo oggetto, centrato nella parte inferiore dello schermo, insieme a due personaggi dei cartoni animati (Winnie the Pooh e Topolino), che erano situati nei due angoli superiori dello schermo. schermata (vedere Figura 1B). La posizione (sinistra o destra) dei personaggi è stata randomizzata per ciascun partecipante ma è rimasta costante durante l'esperimento.

Il compito di ogni prova di apprendimento era determinare se l'oggetto presentato apparteneva a "Pooh Bear" o Topolino. I bambini partecipanti hanno risposto toccando uno dei due personaggi sul monitor touchscreen; gli adulti hanno risposto premendo il tasto freccia sinistra o destra. Dopo aver dato ciascuna risposta, veniva fornito un feedback nei seguenti modi: (a) il carattere corretto appariva sopra l'oggetto, indipendentemente dall'accuratezza della risposta, (b) appariva del testo che forniva un feedback esplicito (ad esempio, "Fantastico, quell'oggetto appartiene a Topolino! "), che è stato letto ad alta voce ai bambini ma non agli adulti, (c) è stato mostrato un volto sorridente o accigliato per le risposte corrette e errate, rispettivamente, e (d) è stato presentato un tono uditivo (un tono alto per le risposte corrette o un tono basso tono per risposte errate). Ciascuna fase di apprendimento comprendeva quattro blocchi di otto prove, per un totale di 32 prove; ciascun oggetto è stato presentato due volte per blocco, per un totale di otto presentazioni nel corso della fase.

Fasi del test di apprendimento: la procedura del test di apprendimento era identica a quella delle fasi di apprendimento, ad eccezione delle seguenti modifiche. In primo luogo, non è stato fornito alcun feedback su nessuno studio; invece i personaggi rimanevano sullo schermo, ma nessun oggetto era presente per un intervallo interprova di 200 ms. Inoltre, in ciascuna fase del test di apprendimento sono stati presentati solo due blocchi di otto prove. Come nelle fasi di apprendimento, in ciascuna fase di test di apprendimento è stato testato solo un set di oggetti.

Fase di test di legame: lo scopo della fase di test di legame era quello di sondare ulteriormente le strutture di legame della memoria apprese nell'esperimento. In ogni prova, ai partecipanti è stato mostrato un personaggio (Winnie the Pooh o Topolino) al centro dello schermo e cinque oggetti posizionati lungo una linea orizzontale invisibile vicino alla parte inferiore dello schermo (vedi Figura 1B). Ai partecipanti è stato detto che uno degli oggetti presentati era appartenuto a un determinato personaggio in precedenza nel compito e che il loro compito era identificare quell'oggetto esatto. I bambini hanno risposto toccando l'oggetto scelto sullo schermo; gli adulti rispondevano premendo il tasto numerico corrispondente sulla tastiera.

È importante sottolineare che una caratteristica (ad esempio, la forma o il colore) è stata data ai partecipanti come indicazione che ogni scelta di risposta aveva lo stesso valore di caratteristica (ad esempio, tutte le scelte di risposta erano blu). La seconda caratteristica differiva tra le scelte, richiedendo memoria per un'associazione con la caratteristica e il carattere dati; ci riferiamo a questa come alla funzionalità testata. Ciascun oggetto di entrambi i set è stato testato due volte per blocco; la forma era la caratteristica testata in uno di questi studi e il colore era la caratteristica testata nell'altro. L'ordine delle prove all'interno di ciascun blocco è stato randomizzato per ciascun partecipante. Nella fase sono stati presentati un totale di 32 studi.

In ogni prova, una delle scelte dell'oggetto era corretta (vale a dire, era stata associata al personaggio in precedenza nel compito) e le rimanenti quattro erano sbagliate. Tre dei fogli errati avevano sempre valori della caratteristica testata che era stata parte di (a) un oggetto sovrapposto (che era stato presentato durante l'attività ma era associato all'altro personaggio), (b) un oggetto unico dal set A, o (c) un oggetto unico dal set B. Per ciascuna di queste categorie, il valore della caratteristica particolare è stato scelto casualmente tra le opzioni disponibili per ciascuna prova. Il quarto foglio aveva sempre una nuova caratteristica, selezionata casualmente in ogni prova tra due forme o due colori che non erano stati mostrati durante le fasi di apprendimento. La posizione spaziale delle cinque opzioni di risposta (denominate Corretta, Sovrapposta, Unica A, Unica B e Nuova) è stata randomizzata per ogni prova. Vedere la Figura 1D per esempi di matrici di scelta delle risposte.

Abbiamo progettato il test di legame in modo che i partecipanti potessero utilizzare diverse strutture di legame per restringere le loro opzioni di risposta. Ad esempio, abbiamo pensato che se i partecipanti avessero legato il carattere ai valori di una singola caratteristica (ad esempio, forme o colori), avrebbero potuto escludere opzioni di risposta con una caratteristica testata che non era stata associata al carattere (ad esempio, la croce e il diamante forme nella parte superiore della Figura 1D). Allo stesso modo, il legame intraoggetto di forma e colore consentirebbe al partecipante di escludere oggetti con combinazioni forma-colore che non erano state viste nelle fasi di apprendimento (ad esempio, la croce blu, il quadrato blu e il diamante blu nella Figura 1D).

In particolare, il legame forma-colore consentirebbe una precisione perfetta per gli oggetti Unici, ma non per gli oggetti sovrapposti, poiché la lamina dell'oggetto sovrapposto era stata vista in precedenza (ad esempio, la stella blu nella Figura 1D), ma era associata all'altro personaggio. Il complesso legame della forma e del colore all'interno dell'oggetto così come del personaggio, tuttavia, potrebbe essere utilizzato per identificare correttamente la scelta della risposta corretta in tutte le prove. Per stimare quantitativamente la misura in cui queste strutture leganti sono state formate da ciascun partecipante abbiamo costruito un modello computazionale, che è riassunto nella sezione Risultati e presentato in dettaglio nei materiali supplementari online.

Analisi: abbiamo condotto tutte le analisi con metodi bayesiani gerarchici, inclusi modelli di regressione convenzionali e il nostro nuovo modello computazionale. Gli approcci bayesiani gerarchici consentono la stima dei parametri del modello per ciascuna fascia di età, tenendo conto adeguatamente della variabilità tra i partecipanti. Inoltre, questi metodi consentono la stima delle distribuzioni a posteriori dei valori dei parametri, che intrinsecamente forniscono informazioni sull'incertezza nelle stime dei parametri, in modo tale che distribuzioni ampie indichino una maggiore incertezza nelle stime.

Oltre ad esaminare le distribuzioni a posteriori dei valori dei parametri per ciascuna fascia di età, è possibile confrontare queste distribuzioni tra gruppi di età. Per fare ciò, abbiamo applicato una tecnica per calcolare la sovrapposizione tra due distribuzioni basata su stime di densità del kernel (Pastore & Calcagnì, 2019). In breve, la metrica di sovrapposizione, η, calcola l'area condivisa da due distribuzioni, rispetto all'area totale. Per due distribuzioni completamente non sovrapposte, η=0, mentre per due distribuzioni identiche, η=1. Questa è una misura continua compresa tra 0 e 1, ma per comodità di esposizione consideriamo η<.05 values to be very strong evidence of a difference between groups (Darby & Sederberg, 2022).

Trasparenza e apertura: abbiamo riportato sopra le dimensioni del nostro campione e il modo in cui sono state determinate, nonché la procedura di esclusione dei dati. Abbiamo anche riportato tutte le manipolazioni e le misure sperimentali. Tutte le analisi sono state condotte in Python (Van Rossum & Drake, 2011) e tutti i modelli sono stati implementati con la libreria Python RunDEMC (https://github.com/compmem/RunDEMC). Il disegno e le analisi dello studio non erano preregistrati. I dati e il codice modello associati a questo studio sono disponibili pubblicamente su https://osf.io/x9m83/.

For more information:1950477648nn@gmail.com