कैसे व्यवहार मस्तिष्क को आकार देता है और मस्तिष्क व्यवहार को आकार देता है: स्मृति विकास से अंतर्दृष्टि

अधिक जानकारी के लिए:ali.ma@wecistanche.com

स्रोत स्मृतिबचपन में काफी सुधार होता है। यह सुधार हिप्पोकैम्पस परिपक्वता से निकटता से संबंधित माना जाता है। जैसा कि पिछले अध्ययनों ने मुख्य रूप से के बीच संबंधों का आकलन करने के लिए क्रॉस-अनुभागीय डिजाइनों का उपयोग किया हैस्रोत स्मृतिऔर हिप्पोकैम्पस फ़ंक्शन, यह अज्ञात रहता है कि क्या मस्तिष्क में परिवर्तन से पहले में सुधार होता हैस्मृतिया ठीक इसके विपरीत। इस अंतर को दूर करने के लिए, वर्तमान अध्ययन ने एक त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन (n=200, 100 पुरुष) का उपयोग 4- और 6-3 साल के लिए मानव बच्चों का पालन करने के लिए किया। हमने में विकासात्मक परिवर्तनों का पता लगायास्रोत स्मृतिऔर आंतरिक हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी और अनुमानित संबंधों में 4- और 6-वर्ष पुराने साथियों के बीच अंतर का आकलनस्रोत स्मृतिएक मांग वाले कार्य की अनुपस्थिति में परिवर्तन और आंतरिक हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी। पिछले अध्ययनों के अनुरूप, उम्र से संबंधित वृद्धि हुई थीस्रोत स्मृतिऔर मेमोरी एन्कोडिंग के दौरान शामिल होने के लिए जाने जाने वाले हिप्पोकैम्पस और कॉर्टिकल क्षेत्रों के बीच आंतरिक कार्यात्मक संपर्क। उपन्यास के निष्कर्षों से पता चला है कि जीवन की शुरुआत में स्मृति क्षमता में बदलाव ने हिप्पोकैम्पस और कॉर्टिकल क्षेत्रों के बीच बाद में कनेक्टिविटी की भविष्यवाणी की थी और आंतरिक हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी ने बाद में स्रोत मेमोरी में बदलाव की भविष्यवाणी की थी। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि व्यवहार अनुभव और मस्तिष्क विकास इंटरैक्टिव, द्विदिश प्रक्रियाएं हैं, जैसे कि अनुभव मस्तिष्क में भविष्य के परिवर्तनों को आकार देता है और मस्तिष्क व्यवहार में भविष्य के परिवर्तनों को आकार देता है। परिणाम यह भी बताते हैं कि समय और स्थान दोनों मायने रखते हैं, क्योंकि देखे गए प्रभाव बच्चों की उम्र और विशिष्ट मस्तिष्क आरओआई दोनों पर निर्भर करते हैं। साथ में, ये निष्कर्ष विकास के दौरान संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं और उनके अंतर्निहित तंत्रिका संबंधी आधारों के बीच संवादात्मक संबंधों में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि जोड़ते हैं।

कीवर्ड: त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन; मस्तिष्क में वृद्धि;प्रासंगिक स्मृति; हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी;स्मृति विकास;स्रोत स्मृति

1 पाठ्यचर्या और शिक्षण विज्ञान विभाग, झेजियांग विश्वविद्यालय, ज़िजिंगंग कैंपस, हांग्जो, 310058, 2 मनोविज्ञान विभाग,

मैरीलैंड विश्वविद्यालय, कॉलेज पार्क, मैरीलैंड 20742, और 3 बच्चों का अस्पताल, झेजियांग यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन, नेशनल क्लिनिकल

बाल स्वास्थ्य अनुसंधान केंद्र, हांग्जो, 310052

महत्व कथन

क्रॉस-सेक्शनल अध्ययनों से पता चला है कि पिछले अनुभवों (यानी, स्रोत स्मृति) के प्रासंगिक विवरण को याद रखने की क्षमता बचपन में हिप्पोकैम्पस विकास से संबंधित है। यह अज्ञात है कि हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक स्मृति में सुधार से पहले या इसके विपरीत परिवर्तन करता है या नहीं। एक त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन का उपयोग करके, हमने पाया कि प्रारंभिक स्रोत स्मृति परिवर्तनों ने बाद में आंतरिक हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी की भविष्यवाणी की और इस कनेक्टिविटी ने बाद में स्रोत स्मृति परिवर्तनों की भविष्यवाणी की। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि व्यवहार अनुभव और मस्तिष्क विकास इंटरैक्टिव, द्विदिश प्रक्रियाएं हैं, जैसे कि अनुभव मस्तिष्क में भविष्य के परिवर्तनों को आकार देता है और मस्तिष्क भविष्य के व्यवहारिक परिवर्तनों को आकार देता है। इसके अलावा, ये बातचीत बच्चों की उम्र और मस्तिष्क क्षेत्र के एक समारोह के रूप में भिन्न होती है, जो मस्तिष्क-व्यवहार की बातचीत की जांच करते समय एक विकासात्मक परिप्रेक्ष्य के महत्व पर प्रकाश डालती है।

स्मृति के लिए सिस्टैंच टुबुलोसा पाउडर और सिस्टैंच पर क्लिक करें

परिचय

बचपन के दौरान स्रोत स्मृति में काफी सुधार होता है (उदाहरण के लिए, रिगिन्स, 2014)। विशेष रूप से, उम्र के साथ, बच्चे जीवन के अनुभवों के प्रासंगिक विवरणों को रिपोर्ट करने और बनाए रखने में बेहतर हो जाते हैं (बाउर, 2007)। यह विकास हिप्पोकैम्पस परिपक्वता से निकटता से संबंधित है, जैसा कि उम्र और स्मृति से संबंधित हिप्पोकैम्पस संरचना और विकास के कार्य में अंतर से स्पष्ट है (समीक्षा के लिए गेटी और बंज, 2012 देखें; सस्त्रे एट अल।, 2016; तांग एट अल।, 2018; रिगिन्स एट अल।, 2020)। पिछले अध्ययनों ने मुख्य रूप से मस्तिष्क और स्मृति विकास के बीच संबंधों का आकलन करने के लिए क्रॉस-अनुभागीय डिजाइनों का उपयोग किया है, जो वास्तविक विकासात्मक परिवर्तनों की जांच करने की अनुमति नहीं देते हैं और कोहोर्ट प्रभाव जैसे भ्रमित कारकों से प्रभावित हो सकते हैं। इसलिए, यह अज्ञात रहता है कि मस्तिष्क में परिवर्तन स्मृति में सुधार से पहले होता है या इसके विपरीत। इसके अतिरिक्त, पिछले अध्ययनों ने या तो छोटे बच्चों या स्कूली आयु वर्ग के बच्चों पर ध्यान केंद्रित किया है, जो विभिन्न विकास अवधियों की तुलना को कठिन बनाता है। इन अंतरालों को दूर करने के लिए, वर्तमान अध्ययन ने 4- और 6-3 साल के बच्चों का पालन करने के लिए एक त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन का उपयोग किया। इस डिज़ाइन ने हमें आंतरिक हिप्पोकैम्पस कार्यात्मक कनेक्टिविटी (iHFC) में विकासात्मक परिवर्तनों का पता लगाने और स्रोत मेमोरी और कार्यात्मक कनेक्टिविटी के बीच भविष्य कहनेवाला संबंधों में 4- और 6- वर्षीय सहकर्मियों के बीच अंतर का आकलन करने की अनुमति दी (देखें अंजीर। 1))।

वयस्कों में, आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी को मस्तिष्क की कार्यात्मक वास्तुकला को प्रतिबिंबित करने के लिए माना जाता है, जो मस्तिष्क क्षेत्रों (फॉक्स और रायचले, 2007) के बीच कार्य-प्राप्त समन्वय के परिणामस्वरूप उभरती है। बच्चों के आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी पैटर्न का निर्माण एक समान तरीके से होने की संभावना है; हालांकि, दीर्घकालिक मोल्डिंग परिकल्पना ने प्रस्तावित किया है कि ये कनेक्टिविटी पैटर्न परिपक्वता और अनुभव दोनों के परिणामस्वरूप समय के साथ आकार लेते हैं (गैबार्ड-डर्नम एट अल।, 2016)। उदाहरण के लिए, 4- से 18- वर्ष के 2 वर्ष से अधिक उम्र के बच्चों का अनुसरण करके, संभावित विश्लेषणों ने संकेत दिया कि कार्य-प्राप्त एमिग्डाला कार्यात्मक कनेक्टिविटी ने 2 साल बाद आराम-राज्य कार्यात्मक कनेक्टिविटी की भविष्यवाणी की, लेकिन समवर्ती रूप से नहीं (गैबार्ड-डरनाम एट अल।, 2016)। ये निष्कर्ष बच्चों और वयस्कों दोनों में कार्य-आधारित मस्तिष्क सक्रियण और आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी के बीच जुड़ाव का सुझाव देते हैं; हालाँकि, ऐसे संघ विकास के दौरान भिन्न हो सकते हैं।

अनुभवजन्य डेटा मस्तिष्क और व्यवहार के बीच द्विदिश प्रभावों का भी समर्थन करते हैं। सबसे पहले, पिछले अध्ययन इस धारणा का समर्थन करते हैं कि व्यवहार परिवर्तन कार्य-आधारित और आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी (जैसे, जोल्स एट अल।, 2016; क्लार्क एट अल।, 2017; रोसेनबर्ग-ली एट अल।, 2018) को आकार देते हैं। उदाहरण के लिए, 8- से 9-वर्ष के बच्चों में, 8 सप्ताह के गणित शिक्षण ने iHFC को इंट्रापैरिएटल सल्कस (जोलेस एट अल।, 2016) को मजबूत किया। दूसरा, अनुभवजन्य अध्ययनों से पता चला है कि आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी बाद में विकास में संज्ञानात्मक क्षमताओं में लाभ की भविष्यवाणी कर सकती है (उदाहरण के लिए, होफ्ट एट अल।, 2011; सुपेकर एट अल।, 2013; इवांस एट अल।, 2015)। उदाहरण के लिए, सुपेकर एट अल। (2013) ने पाया कि आईएचएफसी ने गणित ट्यूशन से पहले मापा, मध्य बचपन के दौरान ट्यूशन के बाद प्रदर्शन में सुधार की भविष्यवाणी की।

इन अध्ययनों के आधार पर, हमने पता लगाया कि क्या स्रोत स्मृति परिवर्तन और हिप्पोकैम्पस से मस्तिष्क क्षेत्रों में आंतरिक कार्यात्मक कनेक्टिविटी के बीच द्विदिश प्रभाव थे, जो एन्कोडिंग प्रासंगिक जानकारी (गेंग एट अल।, 2019) का समर्थन करने के लिए रिपोर्ट किए गए थे। हमने निम्नलिखित का आकलन करने के लिए एक त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन का उपयोग किया: (ए) स्रोत मेमोरी और आईएचएफसी के बीच समवर्ती संबंधों में उम्र से संबंधित परिवर्तन; (बी) प्रारंभिक स्रोत स्मृति परिवर्तन और बाद में आईएचएफसी के बीच भविष्य कहनेवाला संबंध; और (सी) प्रारंभिक आईएचएफसी और बाद में स्रोत स्मृति परिवर्तन (छवि 1) के बीच भविष्य कहनेवाला संबंध

हमने अनुमान लगाया कि प्रारंभिक स्रोत स्मृति लाभ बाद में आईएचएफसी की भविष्यवाणी करेगा क्योंकि अनुभव के प्रभाव को समय के साथ बनाने के लिए माना जाता है (गैबार्ड-डर्नम एट अल।, 2016)। बचपन के दौरान आईएचएफसी में विकासात्मक परिवर्तनों को चलाने के लिए रोज़मर्रा की स्मृति गतिविधियों के साथ अनुभवों को संचित करने की उम्मीद की गई थी। इसके अतिरिक्त, विकास की शुरुआत में अधिक प्लास्टिसिटी (जैसे, टोटेनहम और शेरिडन, 2010) के कारण, हमें उम्मीद थी कि स्मृति परिवर्तन युवा बनाम पुराने कॉहोर्ट में बाद में कनेक्टिविटी की अधिक मजबूती से भविष्यवाणी करेंगे।

जैसा कि बाद के व्यवहार (जैसे, इवांस एट अल।, 2015) को आकार देने के लिए मस्तिष्क कनेक्टिविटी का सुझाव दिया गया है, हमने अनुमान लगाया कि आईएचएफसी स्रोत स्मृति क्षमताओं में लाभ की भविष्यवाणी करेगा। इसके अतिरिक्त, क्योंकि हिप्पोकैम्पस फ़ंक्शन मध्य बनाम प्रारंभिक बचपन (गेंग एट अल।, 2019) के दौरान अधिक परिपक्व होता है, हमने अनुमान लगाया कि 6 वर्षों में कनेक्टिविटी 4 वर्षों में कनेक्टिविटी की तुलना में भविष्य की स्मृति की अधिक मजबूती से भविष्यवाणी करेगी।

सामग्री और तरीके

प्रतिभागी बच्चे बचपन में स्मृति और मस्तिष्क के विकास की जांच करने वाले एक बड़े अध्ययन में भाग ले रहे थे जिसमें एक त्वरित अनुदैर्ध्य डिजाइन (एन=200, 100 पुरुष) (रिगिन्स एट अल।, 2018; गेंग एट अल।, 2019) का उपयोग किया गया था। अध्ययन की पहली लहर (W1) में 4- से 8-साल के बच्चे शामिल थे। 4- और 6-वर्ष के बच्चों को परीक्षण की दो बाद की तरंगों (W2 और W3; चित्र 2) के लिए वापस आमंत्रित किया गया था। कुल मिलाकर, तीन तरंगें थीं, और प्रत्येक लहर में युवा और बूढ़े समूह शामिल थे (युवा समूह: डब्ल्यू 1=4 वर्ष, डब्ल्यू 2=5 वर्ष, डब्ल्यू 3=6 वर्ष; पुराना समूह: डब्ल्यू {{ 17}} साल, डब्ल्यू2=7 साल, डब्ल्यू3=8 साल)। तालिका 1 प्रत्येक समूह में अंतिम विश्लेषण के लिए डेटा की 3, 2, या 1 तरंग प्रदान करने वाले बच्चों की संख्या दिखाती है। न्यूरोइमेजिंग डेटा के नुकसान का मुख्य कारण यह था कि बच्चे बहुत अधिक चले गए, स्कैन के दौरान सो गए, स्कैनर में प्रवेश करने से इनकार कर दिया, या परिवार अनुवर्ती कार्रवाई करने में विफल रहे।

हमने बच्चों के लिए Wechsler इंटेलिजेंस स्केल (Ed 4) (Wechsler, 2003) या Wechsler प्रीस्कूल और इंटेलिजेंस के लिए प्राइमरी स्केल (Wechsler, 2012) से शब्दावली और ब्लॉक डिज़ाइन सबटेस्ट का उपयोग करके W1 पर बच्चों के IQ को मापा। ) विश्लेषण में शामिल सभी बच्चों का औसत से अधिक औसत अनुमानित आईक्यू था। शब्दावली (युवा: माध्य=11.07, SD=2.96; पुराना: माध्य=11.66, SD { {11}}.55; p=0.33) या ब्लॉक डिज़ाइन सबटेस्ट (युवा: माध्य=12.96, SD=2.73; पुराना: माध्य=13। 03, एसडी=3.00; पी=0.92)। माता-पिता ने सभी प्रतिभागियों को बिना किसी न्यूरोडेवलपमेंटल विकार, तंत्रिका संबंधी स्थितियों या मनोरोग स्थितियों के स्वस्थ होने की सूचना दी। इसके अतिरिक्त, माता-पिता ने 88.5 प्रतिशत बच्चों को दाहिने हाथ के रूप में, 6.8 प्रतिशत को बाएं हाथ के रूप में, 3.7 प्रतिशत को उभयलिंगी के रूप में, और 1 प्रतिशत को निर्धारित करने में सक्षम नहीं बताया।

प्रायोगिक डिजाइन एन्कोडिंग। पहली यात्रा के दौरान, बच्चों ने दो अलग-अलग स्रोतों में से एक, एक महिला वयस्क ("एबी") और एक नर-आवाज़ वाली कठपुतली ("हेनरी") से उपन्यास तथ्य (जैसे, "गैंडों के एक समूह को दुर्घटना कहा जाता है") सीखा। डिजिटल वीडियो (ड्रममी और न्यूकॉम्ब, 2002; रिगिन्स, 2014)। प्रत्येक स्रोत ने कुल 12 तथ्यों के लिए 6 तथ्य प्रदान किए। तथ्यों की प्रस्तुति को स्रोत द्वारा अवरुद्ध कर दिया गया था, जहां बच्चों ने पहले एक स्रोत से 6 तथ्य और उसके बाद दूसरे स्रोत से 6 तथ्य सीखे, और प्रतिभागियों के बीच ब्लॉकों के क्रम को यादृच्छिक बनाया गया। तथ्यों की तीन सूचियाँ थीं; प्रत्येक सूची में अद्वितीय तथ्य शामिल थे जो सूचियों में समान थे (उदाहरण के लिए, "कंगारूओं के समूह को भीड़ कहा जाता है" या "बकरियों के समूह को जनजाति कहा जाता है")। इन सूचियों को प्रतिभागियों के बीच यादृच्छिक रूप से असाइन किया गया था। बच्चों को तथ्यों पर ध्यान देने के लिए कहा गया क्योंकि अगले सप्ताह तथ्यों पर उनका परीक्षण किया जाएगा लेकिन उन्हें यह नहीं बताया गया कि तथ्यों के स्रोत पर उनका परीक्षण किया जाएगा। बच्चों से पूछा गया कि क्या वे प्रयोग से पहले तथ्यों को जानते हैं। ज्ञात तथ्यों को बाहर रखा गया था और उन्हें उसी स्रोत की सूची से अतिरिक्त उपन्यास तथ्यों के साथ बदल दिया गया था (लेकिन ऐसा शायद ही कभी हुआ हो)। प्रत्येक स्रोत के पास इस संभावना के लिए 8 संभावित तथ्य थे कि बच्चे 1 या 2 तथ्यों को जान पाएंगे। यदि कोई बच्चा एक स्रोत से 3 या अधिक तथ्यों को जानता है, तो बच्चे का परीक्षण किए गए तथ्यों की कुल संख्या कम हो गई थी (लेकिन यह दुर्लभ था, n=4)।

पुनर्प्राप्ति। दूसरी यात्रा के दौरान, पहली यात्रा के तथ्यों और स्रोतों के लिए बच्चों की उनकी स्मृति पर परीक्षण किया गया। बच्चों को 22 सामान्य ज्ञान के सवालों के जवाब देने के लिए कहा गया और प्रयोगकर्ता को यह बताने के लिए कहा गया कि उन्होंने उन सामान्य प्रश्नों के उत्तर कहां से सीखे हैं। उन्हें बताया गया था कि उन्होंने कुछ प्रश्न एक सप्ताह पहले "एबी" या "हेनरी" से सीखे थे, कुछ उन्होंने प्रयोगशाला के बाहर सीखे होंगे (उदाहरण के लिए, एक शिक्षक या माता-पिता से), और कुछ जिन्हें वे नहीं जानते होंगे। बच्चों ने "एबी," 6 "हेनरी" से प्रस्तुत किए गए 22 तथ्यों में से 6 को सीखा, 5 ऐसे तथ्य थे जिन्हें आमतौर पर बच्चों द्वारा जाना जाता था (उदाहरण के लिए, "आकाश का रंग क्या है?"), और 5 ऐसे तथ्य थे जिन्हें बच्चे आमतौर पर नहीं जानते होंगे। (उदाहरण के लिए, "आपकी आंख के रंगीन भाग को क्या कहा जाता है?")। 22 तथ्यों की प्रत्येक सूची में दो यादृच्छिक प्रस्तुति आदेश थे, और इन आदेशों को प्रतिभागियों के बीच संतुलित किया गया था। यदि बच्चे किसी विशेष प्रश्न के स्रोत को याद करने में असमर्थ थे, तो पांच बहुविकल्पीय विकल्प दिए गए थे: माता-पिता, शिक्षक, वीडियो में लड़की, वीडियो में एक कठपुतली, या सिर्फ पता / अनुमान लगाया

स्रोत स्मृति की गणना उन प्रश्नों के अनुपात के रूप में की गई थी जिनके लिए बच्चों ने तथ्य और स्रोत दोनों को सही ढंग से याद किया या पहचाना, कुल सीखे गए तथ्यों में से (नीचे सूत्र देखें)। स्रोत स्मृति के इस माप को तथ्यों और स्रोतों के बंधन को प्रतिबिंबित करने के लिए माना जाता है, जो कि प्रासंगिक स्मृति का एक महत्वपूर्ण पहलू है (मिलर एट अल।, 2013; कूपर और रिची, 2020)।

टास्क-फ्री स्कैन के दौरान, वास्तविक समय में प्रतिभागी के सिर की गति की निगरानी की गई। यदि किसी प्रतिभागी ने किसी भी दौड़ के पहले भाग के दौरान अत्यधिक सिर गति (.2 मिमी किसी भी दिशा में) का प्रदर्शन किया, तो स्कैन को फिर से शुरू किया गया और प्रतिभागी को यथासंभव स्थिर रहने के लिए याद दिलाया गया।

इमेजिंग डेटा प्रीप्रोसेसिंग विश्लेषण में, सभी 21 0 रेस्टिंग-स्टेट fMRI छवियों को शामिल किया गया था, क्योंकि प्रारंभिक MR सिग्नल और प्रतिभागी अनुकूलन की अस्थिरता के कारण डेटा संग्रह से पहले पहले चार खंडों को छोड़ दिया गया था। प्रीप्रोसेसिंग में निम्नलिखित चरण शामिल थे। DPABI 1.3 (यान एट अल।, 2016) का उपयोग करके सबसे पहले, स्लाइस टाइम करेक्शन, हेड मोशन करेक्शन और स्मूथिंग का प्रदर्शन किया गया। आर्टिफैक्ट से संबंधित घटकों (गेंग एट अल।, 2019) को हटाने के लिए, एक एफएसएल टूलबॉक्स, मेलोडिक का उपयोग करके सुचारू डेटा पर एक स्वतंत्र घटक विश्लेषण चलाया गया था। सभी कलाकृतियों से संबंधित घटकों को हटाने के बाद, मस्तिष्क निष्कर्षण, सामान्यीकरण और फ़िल्टरिंग का संचालन किया गया। टिलमैन एट अल द्वारा सुझाई गई प्रक्रिया का पालन करना। (2018), T1-भारित छवि पर मस्तिष्क निष्कर्षण छह टूलबॉक्स में अलग से आयोजित किया गया था: उच्च गुणवत्ता वाले डेटा को सुनिश्चित करने के लिए उन्नत सामान्यीकरण उपकरण, AFNI, FSL, BSE, ROBEX, और SPM8। कम से कम चार टूलबॉक्स द्वारा निकाले गए स्वरों को ब्रेन मास्क में शामिल किया गया था। उन्नत सामान्यीकरण उपकरण का उपयोग कोर पंजीकरण और सामान्यीकरण करने के लिए किया गया था। AFNI (कॉक्स, 1996) में सांख्यिकीय विश्लेषण किए गए थे। एएफएनआई में सामान्यीकृत डेटा पर अस्थायी बैंडपास फ़िल्टरिंग (0.01-0.1 हर्ट्ज) और 5 मिमी एफडब्ल्यूएचएम गाऊसी कर्नेल के साथ स्थानिक चौरसाई का प्रदर्शन किया गया।

व्यक्तिगत बीज क्षेत्र (द्विपक्षीय