Per quasi un decennio, un group di ricercatori del MIT Pc Science and Synthetic Intelligence Laboratory (CSAIL) ha cercato di scoprire perché alcune immagini persistono nella mente delle persone, mentre molte altre svaniscono. Per fare ciò, hanno deciso di mappare le dinamiche cerebrali spazio-temporali coinvolte nel riconoscimento di un'immagine visiva. E ora, per la prima volta, gli scienziati hanno sfruttato i punti di forza combinati della magnetoencefalografia (MEG), che cattura i tempi dell’attività cerebrale, e della risonanza magnetica funzionale (fMRI), che identifica le regioni attive del cervello, per determinare con precisione quando e dove il cervello elabora un'immagine memorabile.
Il loro studio advert accesso aperto, pubblicato questo mese in Biologia PLOS, ha utilizzato 78 coppie di immagini abbinate per lo stesso concetto ma numerous nei punteggi di memorabilità: una period altamente memorabile e l'altra period facile da dimenticare. Queste immagini sono state mostrate a 15 soggetti, con scene di skateboard, animali in vari ambienti, oggetti di uso quotidiano come tazze e sedie, paesaggi naturali come foreste e spiagge, scene urbane di strade ed edifici e volti che mostravano espressioni numerous. Ciò che hanno scoperto è che una rete di regioni cerebrali più distribuita di quanto si pensasse in precedenza è attivamente coinvolta nei processi di codifica e memorizzazione che sono alla base della memorabilità.
“Le persone tendono a ricordare alcune immagini meglio di altre, anche quando sono concettualmente simili, come scene numerous di una persona che fa skateboard”, afferma Benjamin Lahner, dottorando del MIT in ingegneria elettrica e informatica, affiliato CSAIL e primo autore dello studio. studio. “Abbiamo identificato una firma cerebrale di memorabilità visiva che emerge circa 300 millisecondi dopo aver visto un’immagine, coinvolgendo aree attraverso la corteccia occipitale ventrale e la corteccia temporale, che elabora informazioni come la percezione del colore e il riconoscimento degli oggetti. Questa firma indica che le immagini altamente memorabili stimolano risposte cerebrali più forti e più sostenute, specialmente in regioni come la corteccia visiva iniziale, che in precedenza avevamo sottovalutato nell’elaborazione della memoria”.
Mentre le immagini altamente memorabili mantengono una risposta più elevata e prolungata per circa mezzo secondo, la risposta alle immagini meno memorabili diminuisce rapidamente. Questa intuizione, ha elaborato Lahner, potrebbe ridefinire la nostra comprensione di come i ricordi si formano e persistono. Il group prevede che questa ricerca abbia un potenziale per future applicazioni cliniche, in particolare nella diagnosi precoce e nel trattamento dei disturbi legati alla memoria.
Il metodo di fusione MEG/fMRI, sviluppato nel laboratorio della ricercatrice senior CSAIL Aude Oliva, cattura abilmente le dinamiche spaziali e temporali del cervello, superando i tradizionali vincoli di specificità spaziale o temporale. Il metodo di fusione ha avuto un piccolo aiuto dal suo amico dell'apprendimento automatico, per esaminare e confrontare meglio l'attività del cervello quando si guardano varie immagini. Hanno creato una “matrice rappresentazionale”, che è come un grafico dettagliato, che mostra come le risposte neurali siano simili nelle varie regioni del cervello. Questo grafico li ha aiutati a identificare i modelli di dove e quando il cervello elabora ciò che vediamo.
Scegliere le coppie di immagini concettualmente simili con punteggi di memorabilità alti e bassi è stato l’ingrediente cruciale per sbloccare queste intuizioni sulla memorabilità. Lahner ha spiegato il processo di aggregazione dei dati comportamentali per assegnare punteggi di memorabilità alle immagini, curando un insieme diversificato di immagini advert alta e bassa memorabilità con una rappresentazione bilanciata tra numerous categorie visive.
Nonostante i passi avanti compiuti, il group rileva alcune limitazioni. Sebbene questo lavoro possa identificare le regioni del cervello che mostrano effetti significativi sulla memorabilità, non può chiarire la funzione delle regioni nel modo in cui contribuiscono a una migliore codifica/recupero dalla memoria.
“La comprensione delle basi neurali della memorabilità apre strade entusiasmanti per i progressi clinici, in particolare nella diagnosi e nel trattamento precoce dei disturbi legati alla memoria”, afferma Oliva. “Le specifiche firme cerebrali che abbiamo identificato per la memorabilità potrebbero portare a biomarcatori precoci per il morbo di Alzheimer e altre demenze. Questa ricerca apre la strada a nuove strategie di intervento che sono finemente sintonizzate sul profilo neurale dell’individuo, trasformando potenzialmente il panorama terapeutico per i disturbi della memoria e migliorando significativamente i risultati dei pazienti”.
“Questi risultati sono entusiasmanti perché ci danno un'thought di ciò che accade nel cervello tra il vedere qualcosa e il salvarlo nella memoria”, afferma Wilma Bainbridge, assistente professore di psicologia all'Università di Chicago, che non è stata coinvolta nello studio. “I ricercatori qui stanno rilevando un segnale corticale che riflette ciò che è importante ricordare e ciò che può essere dimenticato presto.”
Lahner e Oliva, che è anche direttore dell'impegno strategico del settore presso lo Schwarzman Faculty of Computing del MIT, direttore del MIT-IBM Watson AI Lab e ricercatore principale del CSAIL, si uniscono alla professoressa assistente della Western College Yalda Mohsenzadeh e alla ricercatrice della York College Caitlin Mullin sulla carta. Il group riconosce una sovvenzione per strumenti condivisi da parte del Nationwide Institutes of Well being e il loro lavoro è stato finanziato dalla Vannevar Bush College Fellowship tramite una sovvenzione dell'Workplace of Naval Analysis, un premio della Nationwide Science Basis, un premio dell'Iniziativa di ricerca universitaria multidisciplinare tramite una sovvenzione dell'Esercito Analysis Workplace e la borsa di studio EECS MathWorks. Il loro articolo è pubblicato in Biologia PLOS.
