سیستم های عصبی که اساسی در شناخت چهره های آشنا و تازه آموخته شده است

از حافظه برای چهره های معروف می توان برای بررسی سیستم های عصبی اساسی بازیابی از حافظه بلند مدت استفاده کرد. تا به امروز ، تعداد محدودی از تحقیقات عملکردی عصبی انجام شده است که به رسمیت شناختن چهره معروف است. در این مطالعه ، ما به رسمیت شناختن چهره های مشهور با شناخت چهره های تازه آموخته شده مقایسه کردیم. برای تصویربرداری از تغییرات منطقه ای در فعالیت های عصبی در 11 فرد در هنگام رمزگذاری چهره های ناآشنا و در حین قضاوت های آشنایی برای: (1) چهره های تازه آموخته شده ، (2) حواس پرتی های چهره ناآشنا ، و (2) حواس پرتی های چهره ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا ، و (2) حواس پرتی های ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا ، و (2) حواس پرتی های ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا ، و (2) حواس پرتی های ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا و (2) حواس پرتی های ناآشنا ، و(3) چهره های معروف. تجزیه و تحلیل تصویر برای آزمایش های صحیح تشخیص محدود شد. دقت شناخت و زمان پاسخگویی به چهره های مشهور و اخیراً آموخته شده معادل بود. شناخت چهره های مشهور با یک شبکه گسترده از فعال سازی های دو طرفه مغز که شامل مناطق جلوی مغز ، موقت جانبی و مناطقی مزیال (مناطق هیپوکامپ و پاراراهیپوکامپ) در مقایسه با شناخت چهره های رمزگذاری شده اخیراً یا چهره های ناآشنا برای اولین بار بود ، همراه بود. یافته ها در رابطه با پیشنهادات فعلی در مورد مناطق عصبی که تصور می شود در بازیابی حافظه بلند مدت و به طور خاص در رابطه با بازیابی اطلاعات از سیستم معنایی هویت شخص شرکت می کنند ، مورد بحث قرار می گیرد.

بازیابی موفقیت آمیز اطلاعات از حافظه بلند مدت نیاز به فعالیت یکپارچه مناطق مختلف مغز دارد. پیشنهادهای فعلی ، که در درجه اول بر اساس یافته های ادبیات ضایعه انسانی است ، بر نقش هیپوکامپ و منطقه تمپوروفرونتال در بازیابی حافظه بلند مدت متمرکز شده است (Squire and Alvarez ، 1995 ؛ Nadel and Moscovitch ، 1997 ؛ Kroll et al. ، 1997). سیستم عصبی خاص درگیر با ماهیت محرک های مورد بررسی (کلامی یا غیر کلامی) ، بازه زمانی کسب اولیه (اخیر یا از راه دور) و نوع اطلاعات بازیابی شده از حافظه بلند مدت (شخصی یا عمومی) متفاوت است. در ادبیات ضایعه انسانی ، شناخت و شناسایی چهره های مشهور معمولاً برای مطالعه مناطق عصبی برای بازیابی اطلاعات از حافظه بلند مدت مورد استفاده قرار گرفته است (وارینگتون و جیمز ، 1967 ؛ مارسلن-ویلسون و توبر ، 1975 ؛ آلبرت و همکاران. ، 1979 ؛ وارینگتون و مک کارتی ، 1988 ؛ بار و همکاران ، 1990 ؛ گرین و هاجز ، 1996 ؛ Rempel-Clower et al. ، 1996).

به طور کلی اذعان می شود که چهره های مشهور بازیابی خودکار اطلاعات هویت شخص را از حافظه بلند مدت تولید می کنند (بروس و یانگ ، 1986 ؛ برتون و همکاران ، 1990). بنابراین ، مقایسه چهره های مشهور و ناآشنا فرصتی برای بررسی سیستم های عصبی فعال شده هنگامی که اطلاعات معنایی از قبل موجود و بیوگرافی برای بازیابی در دسترس است. مطالعات تصویربرداری عصبی از حافظه برای چهره های ناآشنا ، فعال سازی هیپوکامپ راست را در حین رمزگذاری نشان داده است ، اما هیچ فعالیت هیپوکامپ در طول شناخت بعدی وجود ندارد (گرادی و همکاران ، 1995 ؛ هاکسبی و همکاران ، 1996 ؛ کلارک و همکاران ، 1998). حافظه برای چهره های ناآشنا نیز فعال سازی فرونتال ایجاد کرده است ، اگرچه سمت فعال سازی در بین مطالعات متفاوت است. هاکسبی و همکاران.(1996) فعال سازی فرونتال چپ را در هنگام رمزگذاری پیدا کرد ، در حالی که کلی و همکاران.(1998) افزایش فعال سازی فرونتال راست را مشاهده کرد.

سه مطالعه PET در مورد شناخت مشهور چهره نشان می دهد که بازیابی اطلاعات معنایی خاص شخص شامل فعال شدن گسترده تر از جلو نسبت به تشخیص چهره ناآشنا است. با این حال ، نتایج در طول مطالعات کاملاً سازگار نبوده است. Sergent و همکاران.(1992) دریافت که طبقه بندی شغل (بازیگر/بازیگر) فعال سازی منطقه Parahippocampal راست و فعال سازی دو طرفه در مناطق قدامی و orbitofrontal را تولید می کند. در مقابل ، فعالیت هیپوکامپ چپ در کار طبقه بندی دیگری که شامل چهره های معروف است مشاهده شد (کاپور و همکاران ، 1995). اخیراً ، Tempini و همکاران.(1998) فعال سازی گسترده سمت چپ مناطق جبهه و زمانی را پیدا کرد که هیچ فعالیت در منطقه زمانی میانی وجود ندارد ، هنگامی که از افراد خواسته شد تا چهره های معروف را مطابقت دهند. نتایج واگرا ممکن است تا حدودی به تفاوت در پردازش چهره (تطبیق در مقابل طبقه بندی) و کنترل (REST در مقابل طبقه بندی جنسیت) نسبت داده شود.

ما یافته هایی را از یک مطالعه تصویربرداری عملکردی مغناطیسی عملکردی مغناطیسی کل مغز (FMRI) ارائه می دهیم که مستقیماً با شناخت چهره های تازه آموخته شده و ناآشنا با شناخت چهره های شناخته شده مقایسه می شود. این مطالعه به منظور تضاد الگوهای فعال سازی ناشی از: (1) شناخت مشهور چهره با شناخت چهره های تازه آموخته شده و چهره های ناآشنا که قبلاً با آن روبرو نشده بودند ، طراحی شده است ، و (2) چهره های ناآشنا تازه آموخته شده با چهره های ناآشنا که قبلاً رمزگذاری نشده بودند.

مواد و روش ها

فاعل، موضوع. یازده داوطلب سالم و راست دست (پنج مرد و شش زن ؛ میانگین سنی ، 32. 0 ؛ دامنه ، 25-36) مورد بررسی قرار گرفت. همه افراد به شدت دست راست بودند (میانگین جانشین جانبی ، 97. 5 ؛ دامنه ، 88-100) در موجودی دستی ادینبورگ (اولدفیلد ، 1971). در صورت داشتن سابقه بیماری عصبی ، اختلال عمده روانی ، سوء مصرف مواد یا داروهای تجربی روانگردان ، افراد از مطالعه خارج شدند. با توجه به دستورالعمل های نهادی که توسط دانشکده پزشکی کمیته بررسی موضوعات انسانی ویسکانسین تعیین شده است ، رضایت آگاهانه از افراد بدست آمد. افراد برای زمان خود جبران شدند.

کار تجربی. این محرک ها شامل 150 عکس سیاه و سفید از چهره های بزرگسالان (به عنوان مثال ، مدل ها) به صورت دیجیتالی از کتاب و مجلات بود. درخشندگی و کنتراست تنظیم شد تا تصاویر تا حد امکان قابل مقایسه باشند. ابعاد عکس ها به 240 × 240 پیکسل درون یابی شدند. صد چهره ناآشنا بود. چهره های زن و مرد به طور مساوی نشان داده شده و توزیع سنی گسترده ای را پوشش می داد. نیمی از چهره های ناآشنا (50 نفر) دو بار دیده شدند. یک بار در هر دو شرایط رمزگذاری و بازیابی (به تصویر زیر مراجعه کنید). نیمی دیگر (50 نفر) به عنوان فویل استفاده شدند و فقط در طول شرایط بازیابی فقط یک بار دیده می شدند. 50 چهره باقیمانده شامل تصاویر سرگرمی های مشهور ، سیاستمداران و چهره های ورزشی بود. همانطور که در چهره های ناآشنا ، مردان و زنان به همان اندازه نمایندگی می شدند و دامنه سنی گسترده ای را در بر می گرفتند. چهره های معروف از دوره زمانی که دهه 1970 ، 1980 و اوایل دهه 1990 به طول انجامید ، ترسیم شده است. در طول دوره غیرفعال بین ارائه چهره ، از افراد خواسته شد تا تثبیت بصری را در یک جعبه سیاه کوچک واقع در مرکز ارائه دهند که در چهره ای خرد شده ارائه شده است. تصویر scrambled کنترل را برای درخشندگی صفحه نمایش بصری فراهم کرده است. یک کارآزمایی شامل یک ارائه محرک صورت برای 2. 5 ثانیه و به دنبال آن یک دوره تثبیت بصری 12. 5 ثانیه بود.

تمام محرک های بصری تولید شده توسط رایانه و در مرکز صفحه مات واقع در پای سوژه (فاصله مشاهده ، 200 سانتی متر) در مرکز صفحه نمایش مات قرار گرفتند. محرک های صورت و تثبیت کننده زاویه دید 4 × 4 درجه است. در صورت لزوم ، افراد صفحه را در یک اتاق تاریک از طریق عینک منشور و لنزهای اصلاحی مشاهده می کردند. برای ضبط زمان پاسخ و صحت از یک دستگاه کلیدی بدون فشار ساخته شده از مقاومتهای سنجش نیرو استفاده شد.

برای شرایط رمزگذاری (EN) ، 50 چهره ناآشنا به ترتیب تصادفی ارائه شد. به افراد دستور داده شد كه چهره ها را به خاطر بسپارند زیرا بعداً از آنها خواسته می شود كه آنها را شناسایی كنند. برای کمک به رمزگذاری ، از افراد خواسته شد تا در مورد لذت چهره برای تقویت عملکرد حافظه تشخیص قضاوت کنند. افراد با فشار دادن یکی از دو کلید با انگشت شاخص مناسب ، قضاوت خود را ثبت کردند. اگر صورت "دلپذیر" باشد و اگر صورت "ناخوشایند" باشد ، افراد به کلید سمت چپ فشار می آوردند. محرک ها در دو اجرای تصویربرداری از 25 آزمایش ارائه شد.

شرایط بازیابی 12 دقیقه پس از اتمام اجرای تصویربرداری رمزگذاری دوم آغاز شد. برای این شرایط ، 150 چهره از سه شرایط محرک [یعنی چهره های معروف (FF) ، چهره های تازه آموخته شده (NL) و فویل (FO)] به طور تصادفی به شش اجرای تصویربرداری عملکردی (25 کارآزمایی در هر اجرا) تقسیم شدند. در هر اجرا ، چهره هایی از سه شرایط محرک به صورت شبه وردوم سفارش داده شد. به افراد دستور داده شد كه یك سوم از چهره ها مشهور باشند ، سوم دیگر چهره هایی است كه قبلاً در مرحله رمزگذاری دیده بودند و سوم نهایی چهره های جدید بود. افراد با انگشت شاخص راست خود یکی از دو کلید را فشار دادند. اگر آنها قبل از آن چهره را دیده بودند ، یعنی تازه آموخته یا مشهور ، دکمه سمت چپ تحت فشار قرار می گرفت. اگر صورت مورد قضاوت قرار گرفت ، به عنوان مثال ، قبلاً هرگز ندیده بود ، افراد به کلید صحیح فشار می دادند. دقت و تأخیر پاسخ به اولین کلید ثبت شد.

مدت زمان هر یک از هشت اجرای تصویربرداری (دو رمزگذاری ، شش بازیابی) 6 دقیقه ، 30 ثانیه بود.

MRI عملکردی. MRI عملکردی کل مغز ، مربوط به رویداد بر روی یک اسکنر تجاری 1. 5 TESLA (Signa ؛ General Electric Systems ، Milwaukee ، WI) مجهز به یک سیم پیچ شیب محلی سه محور و یک سیم پیچ رادیو فرکانس بیضوی بیضوی (پیشرفت های پزشکی ، پیشرفت های پزشکی ، پیشرفت های پزشکی ، Medical ،میلواکی ، WI). تصاویر اکوپلانار با استفاده از یک توالی پالس اکوپلانار تک شات ، برش ، شیب اکوپلانار [Echo Time (TE) ، 40 msec جمع آوری شد. میدان دید (FOV) ، 24 سانتی متر ؛اندازه ماتریس ، 64 64]. برای شرایط رمزگذاری و بازیابی ، 17 برش ضخامت 7 میلی متر ساژیتال برای تأمین پوشش کل مغز انتخاب شد (اندازه وکسل ، 75 75 3 75 75 75 میلی متر). فاصله Interscan [زمان تکرار (TR)] 2. 5 ثانیه بود. در طول هر سری تصویربرداری ، 156 تصویر اکوپلانار متوالی جمع آوری شد. در دوره بین رمزگذاری و بازیابی ، با وضوح بالا ، شیب فاسد شده سه بعدی که در حالت پایدار (SPGR) ثبت شده است ، تصاویر آناتومیک جمع آوری شد [TE ، 5 msec. TR ، 24 msec ؛زاویه تلنگر 40 درجه ؛تعداد تحریکات (NEX) ، 1 ؛ضخامت برش ، 1. 2 یا 1. 3 میلی متر ؛FOV ، 24 سانتی متر ؛وضوح ، 192 × 256]. از بالشتک کف برای محدود کردن حرکت سر در سیم پیچ استفاده شد.

پردازش تصویر و تجزیه و تحلیل آماری. هر سری زمانی تصویر به صورت مکانی در هواپیما ثبت شد تا اثرات حرکت سر را با استفاده از یک روش حداقل مربعات خطی تکراری کاهش دهد (کرن و همکاران ، 1988). تصاویر عملکردی با کم کردن یک تصویر پایه محلی (تثبیت) از یک تصویر فعال سازی بر اساس آزمایش به صورت آزمایشی ایجاد شد. به طور خاص ، هر آزمایش 15 ثانیه شامل شش تصویر بود. تصویر اول و ششم (به ترتیب 0 و 12. 5 ثانیه پس از شروع محرک) در هر آزمایش به طور متوسط و به عنوان تصویر پایه محلی گفته می شود. تصاویر سوم و چهارم (5. 0 و 7. 5 ثانیه پس از شروع محرک) به طور متوسط برای نشان دادن اوج تغییر در پاسخ همودینامیک نشان داده شده و از آن به عنوان تصویر فعال سازی یاد می شود. تصاویر دوم و پنجم (2. 5 و 10. 0 ثانیه پس از شروع محرک) مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفتند زیرا آنها نشان دهنده افزایش انتقالی و سقوط پاسخ همودینامیکی برانگیخته شده است (Bandettini et al. ، 1992). در مرحله بعدی ، با کم کردن تصویر پایه از تصویر فعال سازی ، یک تصویر تفاوت برای هر آزمایش ایجاد شد. بنابراین ، در مجموع 200 تصویر اختلاف برای هر یک از چهار شرط (50 EN ، 50 FF ، 50 NL و 50 FO) ایجاد شد. یک تصویر تفاوت متوسط (ADI) برای هر یک از چهار شرط با میانگین تمام تصاویر تفاوت فردی در یک شرایط ایجاد شد. برای شرایط رمزگذاری ، ADI بر اساس تمام آزمایشاتی انجام شد که در آن صورت ناآشنا به درستی در طول آزمایش تشخیص بعدی (وضعیت NL) مشخص شد. برای سه شرایط بازیابی (FF ، NL و FO) ، فقط آزمایشات صحیح (شناخت صورت FF یا NL یا رد چهره FO) به طور متوسط انجام شد. بنابراین ، برای هر موضوع ، چهار ADI در هر برش تولید شد.

اسکن های آناتومیکی SPGR انفرادی و میانگین تصاویر تفاوت به صورت خطی با حجم با 1 میلی متر 3 وکسل ، ثبت شده و به فضای استاندارد استریوتاکسی (Talairach and Tououx ، 1988) با استفاده از کالج پزشکی ویسکانسین از بسته نرم افزار Neuroimages کاربردی تبدیل شد (Cox، 1996). تصاویر عملکردی با استفاده از یک فیلتر نیمه حداکثر 4 میلی متر گاوسی با عرض 4 میلی متر برای جبران تنوع متقابل در آناتومی آناتومیک و عملکردی ، تار شدند.

مقایسه آماری بین سه شرط تشخیص (FF ، NL و FO) و بین شرایط NL و EN انجام شد. اقدامات مکرر یک طرفه ANOVA به سه شرایط بازیابی بر اساس وکسل به واکسل در 11 موضوع اعمال شد. این یک تست واریانس T برای مقایسه هر یک از شرایط به صورت زوجی (FF در مقابل NL ؛ ff vs fo ؛ و nl vs fo) دنبال شد. مقدار برش T 3. 15 (P< 0.005; df = 10) was established as the threshold for significance. The NL and EN conditions were compared with a paired t test using the same probability threshold ( t = 3.58; p < 0.005; df = 10) as the retrieval comparisons. A minimum cluster size threshold of 0.2 ml was applied to minimize false-positive activation foci from the brain maps.

نتایج

داده های رفتاری

الف ، درصد شناخت صحیح چهره های معروف (FF) و چهره های تازه آموخته شده (NL) و رد صحیح فویل ها (FO). B ، میانگین زمان واکنش متوسط به FF ، NL و FO Face. میله های خطا نشانگر SEM است.

داده های فعال سازی

چهره های معروف در مقابل چهره های تازه آموخته شده

مقایسه چهره های FF و NL بیشترین تعداد مناطق فعال مغز را به همراه داشت (جدول 1). شناخت محرکهای FF منجر به فعال سازی نسبتاً بیشتر از شناخت محرک های NL شد. چهره های مشهور فعال سازی دو طرفه لوب های تمپورال را ایجاد می کند ، با بزرگترین مناطق فعال سازی در غده زمانی قدامی میانی. مناطق اضافی فعال سازی به صورت دو طرفه به صورت دو طرفه خلفی به صورت خلفی گسترش می یابد (شکل 2). فعال سازی هیپوکامپ چپ و غده راست پاراهیپوکامپ نیز مشاهده شد (شکل 3).