Sind visuelles Arbeitsgedächtnis und episodisches Gedächtnis unterschiedliche Prozesse? Erkenntnisse von Schlaganfallpatienten durch Kartierung von Läsionssymptomen

Kontakt: Audrey Hu WhatsApp/hp: 0086 13880143964 E-Mail:audrey.hu@wecistanche.com

Selma Lugtmeijer1,2 · Linda Geerligs1 · Frank Erik de Leeuw3 · Edward HF de Haan2 · Roy PC Kessels1,4,5,6 · im Auftrag von The Visual Brain Group

2 Universität Amsterdam, Amsterdam, Niederlande

3 Abteilung für Neurologie, Radboud University Medical Center, Nijmegen, Niederlande

4 Abteilung für Medizinische Psychologie, Radboud University Medical Center, Nijmegen, Niederlande

5 Vincent Van Gogh Institut für Psychiatrie, Venray, Niederlande

6 Donders Institute for Brain, Cognition, and Behaviour, Center for Cognition, Neuropsychology, and Rehabilitation Psychology, Radboud University, PO Box 9101, 6500 HB Nijmegen, Niederlande

Abstrakt:

Arbeitsgedächtnis und episodisches Gedächtnis sind zwei verschiedene Prozesse, obwohl die Art ihrer Wechselbeziehung diskutiert wird. Da diese Prozesse überwiegend isoliert untersucht werden, ist unklar, ob sie entscheidend von unterschiedlichen neuronalen Substraten abhängen. Um mehr Einblick in dies zu erhalten, wurden 81 Erwachsene mit subakutem ischämischem Schlaganfall und 29 ältere Kontrollpersonen mit einer visuellen Arbeitsgedächtnisaufgabe bewertet, gefolgt von einem überraschenden anschließenden Gedächtnistest für dieselben Stimuli. Multivariate, Atlas- und Track-basierte Läsions-Symptom-Mapping (LSM)-Analysen wurden durchgeführt, um anatomische Korrelate des visuellen Gedächtnisses zu identifizieren. Die Ergebnisse zum Verhalten ergaben moderate Hinweise auf eine Unabhängigkeit zwischen der Unterscheidbarkeit des Arbeitsgedächtnisses und des nachfolgenden Gedächtnisses und starke Hinweise auf eine Korrelation der Antwortverzerrung bei den beiden Aufgaben bei Schlaganfallpatienten. LSM-Analysen deuteten darauf hin, dass es möglicherweise unabhängige Regionen gibt, die mit dem Arbeitsgedächtnis und dem episodischen Gedächtnis verbunden sind. Läsionen im Fasciculus arcuatus rechts waren stärker mit der Unterscheidbarkeit im Arbeitsgedächtnis assoziiert als im späteren Gedächtnis, während Läsionen im frontalen Operculum in der rechten Hemisphäre stärker mit der Kriterieneinstellung im späteren Gedächtnis assoziiert waren. Diese Ergebnisse unterstützen die Ansicht, dass einige Prozesse, die am Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis beteiligt sind, auf getrennten Mechanismen beruhen, wobei anerkannt wird, dass es auch gemeinsame Prozesse geben kann.

Schlüsselwörter Aktiviertes Langzeitgedächtnis · Episodisches Gedächtnis · Läsion-Symptom-Mapping · Mehrkomponentenmodell · Schlaganfall · Arbeitsgedächtnis

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Einführung

ArbeitenErinnerungund episodisches Gedächtnis sind zwei verschiedene Prozesse, obwohl die Art ihrer Wechselbeziehung diskutiert wird. Die Multikomponenten-Perspektive der menschlichen Gedächtnisfunktion (z. B. Squire 2004) basiert auf klinischen Fällen mit spezifischen Gedächtnisdefiziten und wurde durch Neuroimaging-Studien gestützt, die darauf hinwiesen, dass ein frontoparietales Netzwerk an Arbeitsgedächtnisprozessen beteiligt ist (D'Esposito et al. 2000; Rottschy et al. 2012), während der mediale Temporallappen mit Langzeitgedächtnisprozessen assoziiert ist (Spaniol et al. 2009; Squire 1992). Im Gegensatz dazu implizieren andere Gedächtnismodelle, die zwischen verschiedenen Prozessen für Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis unterscheiden, nicht unbedingt unterschiedliche neuronale Mechanismen, sondern beschreiben das Arbeitsgedächtnis als einen aktivierten Teil des Langzeitgedächtnisses (z. B. Atkinson und Shifrin 1971; Cowan 1988 ).

Gemäß dieser Ansicht können sich Speicherrepräsentationen in einem temporär aktivierten Zustand befinden, damit sie leicht zugänglich sind. Dieser aktivierte Zustand ist auf Gegenstände im Fokus der Aufmerksamkeit beschränkt. Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass Gehirnregionen, die typischerweise mit dem Langzeitgedächtnis verbunden sind, wie der Hippocampus, während des Arbeitsgedächtnisses aktiv sind und dass Frontal- und Parietalregionen während des Langzeitgedächtnisses aktiv sind (Übersicht in Ranganath und Blumenfeld 2005). Allerdings berücksichtigen nur wenige Studien, dass die Aktivierung während einer Arbeitsgedächtnisaufgabe eher die Bildung des Langzeitgedächtnisses als die Verarbeitung des Arbeitsgedächtnisses widerspiegeln könnte. Die Studien, die dies tun, berichten von gemischten Ergebnissen bezüglich der parahippocampalen und hippocampalen Beteiligung an Arbeitsgedächtnisprozessen (Axmacher et al. 2008; Bergmann et al. 2015, 2016; Zanto et al. 2015).

Der Hauptunterschied zwischen der Multikomponenten-Ansicht des Gedächtnisses und der Ansicht des aktivierten Langzeitgedächtnisses ist die Notwendigkeit einer separaten Kopie der Informationen oder eines Satzes temporärer Verweise auf das relevante Langzeitgedächtnis in einem separaten Arbeitsgedächtnisspeicher (D' Esposito und Postle 2015; Baddeley et al. 2019; Cowan 2019; Norris 2017, 2019; Oberauer 2009; Shallice und Papagno 2019). Da das Arbeitsgedächtnis und das episodische Gedächtnis überwiegend isoliert untersucht werden, ist unklar, ob sie entscheidend auf unterschiedlichen neuronalen Substraten beruhen. Patienten mit Hirnläsionen könnten einen Einblick geben, da die beiden theoretischen Modelle unterschiedliche Vorhersagen für Patienten mit Hirnverletzungen machen. Gemäß dem Mehrkomponentenmodell des Gedächtnisses können das Arbeitsgedächtnis und die episodische Gedächtnisleistung separat durch Hirnläsionen beeinflusst werden und ein deutliches neurales Profil aufweisen, da zwei separate Repräsentationen gebildet werden.

Basierend auf der Theorie des aktivierten Langzeitgedächtnisses beruhen direktes und verzögertes Gedächtnis auf denselben Repräsentationen. Daher wird erwartet, dass sich neuronale Korrelate des Arbeitsgedächtnisses und des episodischen Gedächtnisses teilweise überlappen. Zwei Verhaltensprofile ft diese Theorie des aktivierten Langzeitgedächtnisses. Erstens, beeinträchtigte Leistung sowohl beim Arbeitsgedächtnis als auch bei der episodischen Gedächtnisaufgabe aufgrund eines Versagens beim schnellen Neulernen. Zweitens kann eine beeinträchtigte Leistung nur bei der episodischen Gedächtnisaufgabe durch ein Versäumnis erklärt werden, Informationen aufgrund von zeitbasiertem Verfall oder Interferenz zu konsolidieren. Bisher hat keine Studie das Arbeitsgedächtnis und die Verarbeitung des Langzeitgedächtnisses bei Patienten mit Hirnläsionen direkt verglichen. Wir haben daher eine N-Back-Aufgabe mit leicht zu benennenden Stimuli verwendet, um das Arbeitsgedächtnis zu bewerten (Lugtmeijer et al. 2019). Auf diese Weise haben wir die Verarbeitung komplexer Reize vermieden, die die Verarbeitung des Langzeitgedächtnisses selbst bei einem kurzen Retentionsintervall in Anspruch nehmen könnten (Jeneson und Squire 2012), ohne einen Deckeneffekt (Axmacher et al. 2008) zu induzieren, der sich aus a ergeben könnte Match-to-Sample-Design mit einfachen Stimuli.

Auf die N-back-Aufgabe folgte eine unerwartete nachfolgende Gedächtnisaufgabe, bei der die Teilnehmer angeben mussten, ob sich ein Objekt an derselben Stelle des Bildschirms befindet wie während der N-back-Aufgabe. Die Codierungsphase ist für beide Aufgaben gleich, da die Codierung während der ersten Präsentation des Objekts während der Arbeitsgedächtnisaufgabe stattfindet. Während dieser ersten Präsentation ist ein Objekt sowohl an eine serielle Ordnung als auch an einen räumlichen Ort gebunden. Die Leistung des Arbeitsgedächtnisses basiert auf der Aufrechterhaltung dieser gebundenen Informationen für Objekt und Ordnung, während die Leistung der nachfolgenden Gedächtnisaufgabe auf der Erinnerung an räumliche Informationen basiert, die an ein Objekt gebunden sind. Unser erstes Ziel war es zu bestimmen, wie das Arbeitsgedächtnis und die episodische Gedächtnisleistung in einer unselektierten Kohorte von Schlaganfallpatienten zusammenhängen. Unser zweites Ziel war es, eindeutige und gemeinsame Läsionsorte zu untersuchen, die damit verbunden sindArbeitsgedächtnisund episodisches Gedächtnis. Wir verwendeten multivariate Läsions-Symptom-Kartierung und Atlas-basierte Läsions-Symptom-Kartierung, um Bereiche auf Voxel- und ROI-Ebene zu identifizieren, die zur Gedächtnisleistung beitragen.

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Materialen und Methoden

Studiendesign

Diese Studie ist Teil der Studie „Functional Architecture of the Brain for Vision“ (FAB4V), einer multizentrischen prospektiven Kohortenstudie zum Sehen und Erkennen nach einem ischämischen Schlaganfall bei Erwachsenen im Alter von 18 bis 90 Jahren. Die Patienten wurden zwischen September 2015 und Dezember 2019 in einem der folgenden Krankenhäuser in den Niederlanden aufgenommen: Amsterdam University Medical Center (Amsterdam UMC), Radboud University Medical Center (Radboudumc) in Nijmegen, University Medical Center Groningen (UMCG), University Medical Center Utrecht (UMCU), Onze Lieve Vrouwe Gasthuis (OLVG), Maasziekenhuis Pantein, Rijnstate, Ommelander Ziekenhuis Groep, St. Antonius Ziekenhuis und Diakonessenhuis. Die Bewertung fand an einem der vier akademischen Krankenhäuser statt.

Das Medical Review Ethics Committee Utrecht genehmigte die Studie (30-06-2015) und es wurde vor der Teilnahme eine schriftliche Einverständniserklärung aller Teilnehmer eingeholt. Die Patienten wurden anhand ihrer Krankenakte bei der Aufnahme in das Krankenhaus identifiziert und in Absprache mit ihrem behandelnden Neurologen oder Krankenpfleger um eine Teilnahme gebeten. Ischämischer Schlaganfall wurde definiert als ein fokales neurologisches Defizit, das > 24 h andauerte. Einschlusskriterien: Diagnose eines ischämischen Schlaganfalls durch einen erfahrenen Neurologen, Alter zwischen 18 und 90 Jahren, ausreichende niederländische Sprachkenntnisse, um die Aufgabenanweisungen zu verstehen. Ausschlusskriterien: hämorrhagischer Schlaganfall, zerebrale venöse Sinusthrombose, vorbestehender kognitiver Rückgang (Score größer oder gleich 3,6 im Informantenfragebogen zum kognitiven Rückgang bei älteren Menschen [IQCODE; Jorm, 2004], Bewertung der alltäglichen kognitiven Funktion vor dem Schlaganfall im Vergleich mit 10 Jahren früher, wie von einem Informanten berichtet, z. B. Kind oder Ehepartner) oder Demenz, vorbestehende Sehbehinderung, psychiatrische Störung und schwere Aphasie.

Die Untersuchung fand zwischen 2 Wochen und 6 Monaten nach Schlaganfall statt. Patienten, die zwischen dem 2. Juli 0 16 und März 2019 an der Radboudumc, Amsterdam UMC und UMCG teilgenommen haben, wurden für die Gedächtnis-Untergruppe rekrutiert. Diese Patienten wurden umfassender auf ihr Gedächtnis getestet als die neuropsychologische Standardbeurteilung der Kohortenstudie. Eine schlaganfallfreie Kontrollgruppe bestand aus 29 älteren Erwachsenen im Alter von 62–90 (M=72.1, SD=6.8, 13 Männer). Es gab keinen Unterschied im Bildungsniveau (t (107)=1.19, p=0.24), aber die Kontrollen waren signifikant älter als die Patienten (F (90,77)=5 .860, p < 0,001).="" wir="" haben="" uns="" bewusst="" für="" eine="" kontrollgruppe="" älterer="" erwachsener="" entschieden,="" um="" mehr="" varianz="" in="" der="" verhaltensleistung="" zu="" erhalten="" und="" die="" höchstleistung="" zu="" minimieren,="" die="" bei="" jüngeren="" gesunden="" kontrollen="" auftreten="" kann.="" die="" kontrollen="" hatten="" keine="" vorgeschichte="" von="" neurologischen="" erkrankungen="" oder="" kognitivem="" verfall="" (selbstbericht).="" kontrollpersonen="" wurden="" aus="" sozialen="" netzwerken="" rekrutiert="" und="" erhielten="" für="" ihre="" teilnahme="" eine="" finanzielle="">

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Gedächtnisbewertung

Zur Beurteilung des visuellen Arbeitsgedächtnisses wurde eine N-Back-Aufgabe mit gemeinsamen Objekten verwendet (für weitere Details zur Aufgabe siehe Lugtmeijer et al. 2019). Kurz gesagt, während der 2--Rückenaufgabe werden Stimuli in seriellen Präsentationen präsentiert und die Teilnehmer identifizieren Stimuli, die mit einem Stimulus identisch sind, der zwei Versuche zuvor präsentiert wurde. Dies erfordert Bindung in zeitlicher Reihenfolge. Stimuli waren 50 leicht zu benennende Objekte, die in jeder der vier Ecken des Bildschirms präsentiert wurden. Die Präsentationszeit betrug 500 ms, gefolgt von einem Interstimulusintervall von 1500 ms. Eine schematische Übersicht der Aufgabe ist in Abb. 1 dargestellt. Die Aufgabe bestand aus 5 Blöcken mit 20 Versuchen mit vier Zielen (20 Prozent) pro Block. Jedes Objekt wurde innerhalb desselben Blocks zweimal präsentiert und die zweite Präsentation fand immer am selben Ort wie die erste statt. Die Teilnehmer reagierten nur auf Ziele, indem sie einen Joystick auf sie zuzogen. Bei körperlichen Einschränkungen konnten die Teilnehmer verbal antworten.

Unmittelbar im Anschluss an die 2-Rückenaufgabe absolvierten die Teilnehmer einen überraschenden anschließenden Erkennungsgedächtnistest zur Beurteilung der episodischen Gedächtnisfunktion. Hier mussten die Teilnehmer angeben, ob ein Objekt jetzt in der gleichen Ecke des Bildschirms präsentiert wurde, wie während der 2-Back-Aufgabe. Alle Gegenstände von der 2-Rückseite wurden einmal präsentiert, es wurden keine neuen Gegenstände hinzugefügt. Von 50 Objekten wurden 20 an der gleichen Stelle wie zuvor präsentiert (Targets). Die Hälfte dieser Ziele wurde auch in der Arbeitsgedächtnisaufgabe angesprochen. Diese Aufgabe beruht auf der visuell-räumlichen Bindung. Die Stimuli wurden präsentiert, bis der Teilnehmer innerhalb einer Grenze von 10 s reagierte (siehe Abb. 1).

Abb. 1 Aufgabengestaltung. Die 2-zurück-Aufgabe von links nach rechts. In der oberen rechten Ecke ein Stimulusbeispiel aus der anschließenden Gedächtnisaufgabe, bei der die richtige Antwort "falsch" ist, da das Auto in der unteren linken Ecke ist, während es sich während der 2-Rückenaufgabe in der oberen rechten Ecke befand .

Für beide Aufgaben waren vier Arten von Antworten möglich: Treffer, Fehlschläge, Fehlalarme und korrekte Zurückweisungen. Wie gut die Teilnehmer Ziele von Nicht-Zielen unterscheiden konnten, wurde als d-Prime (d′) ausgedrückt, höhere Werte zeigen eine bessere Leistung an. Antwortkriterium (c) spiegelt eine Gesamtpräferenz wider, mit Ja (Ziel) oder Nein (Nicht-Ziel) zu antworten. Positive Werte zeigen eine konservative Antwortverzerrung an, während negative Werte eine liberale Antwortverzerrung widerspiegeln.

Bilddatenerfassung

Die Teilnehmer unterzogen sich einem {{0}}T-Magnetresonanztomographie-Scan am Radboudumc und UMCG auf dem Siemens Magnetom Prisma, am Amsterdam UMC und UMCU auf dem Philips R5. Für den Siemens-Scanner waren die Sequenzdetails wie folgt: T2 FLAIR (TI=1650 ms, TR=4800 ms, TE=484 ms, [FOV]=280 mm, Voxelgröße 0,9×0,9×0,9 mm3). Für den Philips-Scanner waren die Sequenzdetails: T2 FLAIR (TI=1650 ms, TR=4800 ms, TE=253 ms, [FOV]=250 mm, Voxelgröße 1,12× 1,12 × 0,56 mm3).

Läsionssegmentierung und Vorverarbeitung

Die Läsionen wurden halbautomatisch oder vollständig manuell im nativen Raum unter Verwendung der ITK-Snap-Software (Yushkevich et al. 2006) auf den axialen Schichten des FLAIR abgegrenzt und in sagittaler und koronaler Richtung überprüft. Hyperintensitäten, die die Läsion umgeben, was auf eine zusätzliche Degeneration der weißen Substanz und Gliose hinweist, wurden als Teil der Läsion eingeschlossen. Läsionen wurden von drei Forschern abgegrenzt. Um die Interrater-Zuverlässigkeit zu überprüfen, wurden acht Scans (10 Prozent) nach dem Zufallsprinzip ausgewählt und die Läsionen wurden von den Forschern unabhängig abgegrenzt. Ein Score wurde als die Anzahl der von allen drei Bewertern ausgewählten Voxel berechnet, bezogen auf den Mittelwert der Anzahl der pro Bewerter ausgewählten Voxel (Neumann et al., 2009). Die durchschnittliche Überlappung für alle drei Rater betrug 81,3 Prozent (Bereich 69,8–91,1 Prozent). Im Zweifelsfall wurde für bestimmte Scans ein Neurologe oder Radiologe hinzugezogen.

Die FLAIR- und binäre Läsionsmaske wurden mithilfe des in SPM12 implementierten einheitlichen Segmentierungs-/Normalisierungsalgorithmus (Crinion et al. 2007; Rorden et al. 2012) auf ein MNI-Template für ältere Erwachsene normalisiert. Bei einseitigen Läsionen wurde die enantiomorphe Normalisierung angewendet, da diese Methode der Kostenfunktionsmaskierung weit überlegen war (Nachev et al. 2008). Bei beidseitigen Läsionen wurde eine Kostenfunktionsmaskierung angewendet. Die Normalisierung wurde für alle Personen durch visuellen Vergleich der normalisierten Läsionsmaske, die FLAIR im MNI-Raum überlagert war, mit der Läsionsmaske und FLAIR im nativen Raum verglichen. Segmentierungen im MNI-Raum wurden bei Bedarf manuell korrigiert.

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Multivariate Läsions-Symptom-Kartierung

Multivariate LSM-Analysen wurden unter Verwendung der Support-Vektor-Regression (SVR-LSM) (Zhang et al. 2014) mit einer Toolbox durchgeführt, die das Hinzufügen von Kovariaten und verschiedene Methoden zur Korrektur des Läsionsvolumens ermöglicht (DeMarco und Turkeltaub 2018). Multivariate LSM hat eine höhere Sensitivität und Spezifität für die Erkennung der Läsions-Verhaltens-Beziehungen durch Berücksichtigung von Intervoxel-Korrelationen im Vergleich zu univariaten Läsionsverhaltens-Mapping-Methoden (Zhang et al. 2014). Die Einstellungen der Hyperparameterwerte mit Kosten von 30 und Gamma von 5 wurden gemäß den Empfehlungen der Originalpublikation (Zhang et al. 2014) beibehalten. Analysen wurden mit und ohne Läsionsvolumenkorrektur durchgeführt. Das Läsionsvolumen wurde durch Regression des Läsionsvolumens auf die Verhaltensbewertungen und Läsionsdaten in jedem Voxel korrigiert. Dies basierte auf Empfehlungen von DeMarco und Turkeltaub (2018), die zeigten, dass die Regression des Läsionsvolumens sowohl bei Verhaltens- als auch bei Läsionsdaten die Verzerrung des Läsionsvolumens am effektivsten angeht, ohne übermäßig konservativ zu sein, während sie gleichzeitig konservativer als üblich ist verwendete Methode der direkten Kontrolle des gesamten Läsionsvolumens (dTLVC). Nur Voxel, die bei einer voreingestellten Anzahl von Teilnehmern Läsionen aufwiesen, werden in die Analysen einbezogen, eine Korrektur, die als „ausreichende Läsionszuneigung“ bekannt ist. In Übereinstimmung mit früheren Studien haben wir den Schwellenwert auf 5 Prozent der gesamten Stichprobe festgelegt (Sperber und Karnath 2017), was bedeutet, dass Voxel bei mindestens vier Teilnehmern beschädigt wurden. Permutationstests (10, 000 Permutationen) wurden zum Testen der statistischen Signifikanz für die Werte mit einem voxelweisen Schwellenwert von p verwendet<0.005, and="" a="" clusters="" threshold="" of=""><0.05, only="" including="" clusters="" larger="" than="" 50="" voxels.="" age,="" an="" education="" level="" (scored="" in="" categories="" based="" on="" the="" dutch="" educational="" system,="" range="" 1–7,="" low="" to="" highly="" educated;="" verhage="" 1964),="" the="" interval="" between="" stroke="" and="" assessment,="" and="" scanner="" were="" regressed="" out="" from="" the="" behavioral="" scores="" and="" lesion="">

Statistische Analysen

Um zu testen, wie repräsentativ unsere Gedächtnis-Untergruppe für die Gesamtkohorte war, haben wir mit einem unabhängigen Stichproben-t-Test, einem Mann-Whitney-U-Test oder Pearson auf Gruppenunterschiede in den Ausgangsmerkmalen zwischen Patienten in der Gedächtnis-Untergruppe und denen in der Gesamtkohorte getestet χ2-Test, falls zutreffend. Zweiseitige p-Werte<0.05 were="" considered="" statistically="" significant.="" performance="" on="" the="" experimental="" tasks="" was="" compared="" to="" an="" aging,="" stroke-free,="" control="" group="" with="" independent="" sample="" t-tests.="" associations="" between="" working="" memory="" and="" episodic="" memory="" performance,="" and="" performance="" and="" lesion="" volume,="" were="" tested="" with="" partial="" correlations="" (pearson's="" r),="" adjusting="" for="" age="" and="" education="" level.="" bayesian="" pairwise="" correlations="" were="" used="" to="" test="" the="" strength="" of="" the="" support="" for="" the="" null="" hypothesis="" or="" alternative="" hypothesis.="" an="" anova="" with="" age="" and="" education="" as="" covariates="" was="" used="" to="" test="" the="" difference="" between="" patients="" and="" controls="" on="" discriminability="" and="" criterion="" in="" working="" memory="" and="" episodic="" memory.="" the="" association="" between="" lesion="" volume="" and="" behavioral="" measures="" was="" assessed="" with="" correlations.="" before="" computing="" the="" correlations,="" variance="" due="" to="" age,="" education,="" the="" interval="" between="" stroke="" and="" assessment,="" and="" the="" scanner="" were="" regressed="" out="" of="" the="" behavioral="" measures="" and="" lesion="" volume.="" because="" lesion="" volume="" was="" not="" normally="" distributed,="" the="" significance="" of="" these="" correlations="" was="" assessed="" by="" permutation="" testing="" with="" 10,000="" permutations,="" in="" line="" with="" the="" lsm="" analyses.="" for="" criterion,="" both="" positive="" and="" negative="" values="" indicate="" a="" larger="" response="" bias="" and="" therefore="" less="" optimal="" response="" patterns.="" the="" value="" 0="" indicates="" no="" bias,="" positive="" values="" indicate="" a="" conservative="" bias,="" and="" negative="" values="" a="" liberal="" bias.="" therefore,="" we="" first="" tested="" whether="" lesion="" volume="" was="" associated="" with="" a="" larger="" response="" bias,="" independent="" of="" direction,="" using="" the="" absolute="" values="" of="" criterion.="" only="" if="" that="" was="" the="" case,="" we="" tested="" the="" direction="" of="" the="" effect="" using="" the="" continuous="" measure="" of="" criterion.="" this="" same="" two-step="" procedure="" was="" applied="" in="" the="" lsm="" analyses.="" to="" test="" for="" specific="" deficits,="" we="" selected="" patients="" with="" scores="" 2="" sd="" below="" the="" control="" group="" mean="" for="" each="" memory="" task="" and="" investigated="" how="" many="" of="" the="" patients="" performed="" low="" on="" both="">

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Ergebnisse

Teilnehmer

Von den 289 in die Kohorte eingeschlossenen Patienten wurde eine Untergruppe von 105 für die Teilnahme an der Gedächtnisstudie rekrutiert, die Gedächtnisuntergruppe. 24 Patienten wurden von allen Analysen ausgeschlossen, da kein MRT (N=4), keine FLAIR-Sequenz (N=8) oder keine Läsion sichtbar (N=12) war. Dies führte zu einer endgültigen Stichprobe von 81 Patienten. Die Patienten in der Gedächtnis-Untergruppe unterschieden sich nicht von anderen Patienten in der Kohorte in Bezug auf deskriptive Variablen, Schlaganfallmerkmale, vaskuläre Risikofaktoren oder Gedächtnisfunktion, gemessen durch Standardbewertung (Tabelle 1). Der einzige Unterschied zwischen den in die Untergruppe eingeschlossenen Patienten und denen, die es nicht waren, ist die Anzahl der Patienten ohne MRT oder ohne im MRT sichtbare Läsion, da dies ein Ausschlusskriterium war. Keiner der Patienten in der Gedächtnisgruppe hatte einen Neglect nach dem Bells-Test (Gauthier et al. 1989). Drei Patienten wiesen ein Gesichtsfelddefizit auf, einer im rechten Gesichtsfeld, die anderen beiden im unteren linken Quadranten. Alle Patienten gaben an, die Stimuli der Gedächtnisaufgabe in allen Ecken des Bildschirms wahrnehmen zu können und keiner der Patienten mit Gesichtsfelddefizit schnitt bei den Gedächtnisaufgaben abweichend ab.

Tabelle 1 Beschreibungen von Patienten in der Gedächtnisuntergruppe und anderen Patienten in der Kohorte

Verhaltensleistung

Partielle Korrelationen wurden verwendet, um die Beziehung zwischen der Leistung beim Arbeitsgedächtnis und der episodischen Gedächtnisaufgabe zu bestimmen, wobei Alter und Bildung und bei Patienten das Intervall zwischen Schlaganfall und Bewertung kontrolliert wurden. Bei Patienten gab es keine signifikante partielle Korrelation für die Diskriminanz, r (79)=−0.03, p=0.82. Es gab eine signifikante Korrelation für das Kriterium, r (79)=0,30, p=0,01. Bayes'sche paarweise Korrelationen, korrigiert um Alter, Bildung und das Intervall zwischen Schlaganfall und Beurteilung, basierend auf einer Hypothese einer positiven Korrelation, ergaben einen moderaten Beweis zugunsten der Nullhypothese für keine Korrelation in der Unterscheidbarkeit, BF10=0.12, und starke Unterstützung für eine Korrelation zwischen Kriterien bei beiden Aufgaben, BF10=8.46 (Jarosz und Wiley 2014). In der Kontrollgruppe korrelierten sowohl Diskriminanz als auch Kriterium nicht (d': r (29)=−0.10, p=0.61, BF10=0.16; c: r ( 29)=0.13, p=0.49, BF10=0.43, Abb. 2).

A one-way ANOVA corrected for age and education, shows that at group-level patients had lower discriminability than controls for the 2-back task (F (1, 106)=5.80, p=0.02), but not for the subsequent memory task (F (1, 104)=1.63, p=0.21). For absolute response bias, mean scores for both groups were similar in the 2-back task (F (1, 106)=0.31, p=0.58), in the subsequent memory task patients showed a stronger bias (F(1, 104)=4.61, p=0.03). This stronger response bias in the subsequent memory task is in both directions (more liberal and more conservative) as there is no difference between patients and controls for the continuous measure of criterion (F (1, 103)=0, p>0.99). Das Intervall zwischen Schlaganfall und Bewertung korrelierte nur mit der absoluten Punktzahl bei der Kriterieneinstellung für die nachfolgende Gedächtnisaufgabe (r (79)=0.26, p=0.02). Weitere Untersuchungen, um Einblicke in systemspezifische Defizite bei Patienten zu erhalten, die hinsichtlich der Diskriminanz schlechter als der Durchschnitt (zwei SD unter dem Mittelwert der Kontrollgruppe) abschnitten, zeigten, dass neun Patienten nur eine Beeinträchtigung bei der 2--Rückenaufgabe aufwiesen, vier nur bei der nachfolgenden Gedächtnisaufgabe und zwei bei beiden Aufgaben (Abb. 2).

Läsionsverteilung

Das mittlere Läsionsvolumen betrug 5,77 cm3 (Bereich 0,79–137,49 cm3). Abbildung 3 zeigt die Läsionsprävalenzkarte, Voxel mit Läsionen bei mindestens vier Patienten haben eine grüne, gelbe oder rote Farbe. Läsionen in der linken Hemisphäre sind so häufig wie in der rechten Hemisphäre (Tabelle 1), obwohl die mittlere Läsionsgröße in der rechten Hemisphäre größer ist (6,16 gegenüber 3,97 cm3).

Die Assoziation zwischen Läsionsvolumen und Verhaltensergebnismaßen wurde mit Korrelationen bewertet, und die Signifikanz dieser Korrelationen wurde unter Verwendung von Permutationstests bewertet, nach Berücksichtigung von Effekten des Alters, der Bildung, des Intervalls zwischen Schlaganfall und Bewertung und des Scanners. Für die Unterscheidbarkeit gab es einen signifikanten Zusammenhang mit dem Läsionsvolumen mit der {{0}}Rückenaufgabe, r (81)=−0.22, p=0. 02 war ein größeres Läsionsvolumen mit einer geringeren Unterscheidbarkeit verbunden. Für die anschließende Gedächtnisaufgabe gab es keine signifikante Korrelation, r (79)=−0,12, p=0,14. Für die Arbeitsgedächtnisaufgabe gab es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen der absoluten Antwortverzerrung und dem Gesamtläsionsvolumen, r (81)=0.10, p=0.17. Die Korrelation zwischen der absoluten Antwortverzerrung bei der nachfolgenden Gedächtnisaufgabe und dem Läsionsvolumen war signifikant, r (79)=0.32, p=0.01. Ein größeres Läsionsvolumen war mit einer konservativeren Reaktionsverzerrung verbunden, die durch eine signifikante positive Korrelation zwischen der kontinuierlichen Messung der Reaktionsverzerrung und dem Läsionsvolumen angezeigt wurde, r (79)=0.32, p<0.01. results="" remained="" the="" same="" after="" the="" exclusion="" of="" one="" patient="" with="" a="" significantly="" larger="" lesion="" volume="" (="">3SD).

Multivariate Läsions-Symptom-Kartierung

Analysen identifizierten die Unterscheidbarkeit bei der 2--Rückenaufgabe, einem Cluster, der sich basierend auf dem CAT-Atlas mit dem vorderen und langen Segment des Fasciculus arcuatus in der rechten Hemisphäre überschneidet (voxelweiser Schwellenwert p<0.005, cluster="" size="" 2277,="" peak="" voxel:="" x="37," y="−14," z="9," cluster="" wise="" p="0.02)." this="" effect="" remained="" significant="" when="" discriminability="" on="" the="" subsequent="" memory="" task="" was="" added="" as="" covariate="" (voxelwise="" threshold=""><0.005, cluster="" size="" 2277,="" peak="" voxel:="" x="37," y="−14," z="9," cluster="" wise="" p="0.02," fig.="" 4a).="" when="" lesion="" volume="" was="" corrected,="" the="" association="" was="" no="" longer="" significant="" (p="0.08," with="" subsequent="" memory="" as="" covariate="" p="0.06)." for="" discriminability="" on="" the="" subsequent="" memory="" task,="" and="" criterion="" on="" the="" 2-back="" task,="" no="" significant="" clusters="" were="" identified.="" for="" criterion="" setting="" on="" the="" subsequent="" memory="" task="" a="" cluster="" in="" the="" right="" hemisphere="" was="" identified="" that="" overlapped="" with="" the="" frontal="" operculum="" on="" the="" glasser="" atlas="" (voxelwise="" threshold="" p="" <="" 0.005,="" cluster="" size="" 1017,="" peak="" voxel:="" x="36," y="4," z="8," clusters="" p="0.04)." this="" association="" remained="" when="" adding="" criterion="" on="" the="" 2-back="" task="" (voxelwise="" threshold=""><0.005, cluster="" size="" 1198,="" peak="" voxel:="" x="36," y="4," z="8," clusters="" p="0.04)." when="" lesion="" volume="" was="" corrected="" the="" association="" was="" no="" longer="" significant="" (p="0.17," with="" 2-back="" criterion="" as="" covariate="" p="0.18)" all="" analyses="" were="" controlled="" for="" age="" and="" education,="" the="" interval="" between="" stroke="" and="" assessment,="" and="">

Atlasbasierte Läsions-Symptom-Kartierung

Von den 360 im korrigierten GLASSER-Atlas enthaltenen Gy-Materie-ROIs waren 111 von mindestens 4 Läsionen bedeckt. Der CAT-Atlas der weißen Substanz besteht aus 32 ROIs, von denen 28 eine ausreichende Läsionsabdeckung aufwiesen (Einzelheiten siehe Ergänzungstabelle S1). Für die Unterscheidbarkeit bei der 2--Rückenaufgabe wurde eine signifikante Korrelation mit dem Läsionsstatus nach Kontrolle des Alters, der Ausbildung, des Intervalls zwischen Schlaganfall und Beurteilung und des Scanners gefunden. Der Läsionsstatus im langen Segment des Fasciculus arcuatus in der rechten Hemisphäre war mit der 2--Rückwärtsdiskriminierbarkeit (z=-3,27, Schwelle z<−3.16, fig.="" 4),="" this="" affected="" is="" based="" on="" eight="" patients="" with="" a="" lesion="" in="" this="" tract.="" this="" effect="" remained="" no="" longer="" significant="" when="" discriminability="" on="" the="" subsequent="" memory="" task="" was="" added="" as="" a="" covariate,="" nor="" when="" lesion="" volume="" was="" corrected="" for.="" for="" the="" other="" behavioral="" measures,="" no="" association="" with="" lesion="" status="" based="" on="" the="" atlas-based="" analyses.="" age="" and="" education="" level="" did="" not="" correlate="" significantly="" with="" lesion="" status="" in="" any="" of="" the="">

Track-basiertes Mapping von Läsionssymptomen

Um die Rolle des Fasciculus arcuatus rechts bei der Unterscheidbarkeit des Arbeitsgedächtnisses weiter zu untersuchen, führten wir eine Track-basierte Analyse für die vorderen, langen und hinteren Segmente in der rechten Hemisphäre durch. Die Diskonnektionswahrscheinlichkeit lag bei 22 Patienten für das vordere Segment des Fasciculus arcuatus, bei 21 Patienten für das lange Segment und bei zehn Patienten für das hintere Segment über dem Zufallsniveau. Die Ergebnisse eines Mann-Whitney-U-Tests zeigten, dass Patienten mit einer Diskonnektion im hinteren Segment des Fasciculus arcuatus eine geringere Diskriminanz bei der 2-Rückenaufgabe (Mdn=−1,14) aufwiesen als Patienten mit einer intakten hinteres Segment (Mdn=0.13, U{{10}}, p=0.03). Der Anteil der Trennung des hinteren Segments korrelierte negativ mit der Unterscheidbarkeit bei der 2-Rückenaufgabe, r (81)=−0,27, p=0,01. Die Signifikanz der Korrelation wurde durch Permutationstests bewertet. Der Effekt blieb bestehen, wenn die Unterscheidbarkeit auf die nachfolgende Gedächtnisaufgabe als Kovariate aufgenommen wurde, r (79)=−0,27, p<0.01. to="" check="" whether="" the="" posterior="" segment="" of="" the="" arcuate="" fasciculus="" is="" uniquely="" negatively="" associated="" with="" discriminability="" in="" working="" memory,="" we="" conducted="" the="" same="" test="" for="" discriminability="" on="" the="" subsequent="" memory="" test.="" patients="" with="" the="" posterior="" segment="" disconnected="" had="" a="" higher="" discriminability="" than="" the="" intact="" group="" (mdn="0.67" compared="" to="" mdn="−0.12," u="207," p="0.04)." the="" correlation="" with="" severity="" was="" not="" significant="" (r="" (79)="0.19," p="0.09)." as="" the="" a-priori="" hypothesis="" is="" that="" lesions="" do="" not="" result="" in="" better="" performance,="" this="" effect="" can="" be="" interpreted="" as="" having="" a="" lesion="" in="" the="" posterior="" segment="" of="" the="" arcuate="" fasciculus="" makes="" it="" more="" likely="" to="" not="" have="" a="" lesion="" in="" a="" region="" that="" is="" crucial="" for="" discriminability="" on="" the="" subsequent="" memory="" task.="" both="" the="" behavioral="" and="" tract="" data="" were="" controlled="" for="" age,="" education,="" the="" interval="" between="" stroke="" and="" assessment,="" and="" the="" scanner.="" for="" the="" anterior="" and="" long="" segments="" of="" the="" arcuate="" fasciculus,="" there="" were="" no="" significant="" associations.="" the="" different="" results="" concerning="" the="" different="" segments="" of="" the="" arcuate="" are="" likely="" due="" to="" the="" difference="" between="" a="" binary="" atlas="" (cat)="" and="" a="" probabilistic="" atlas="" (tractotron).="" the="" cluster="" identified="" with="" the="" multivariate="" analyses="" overlaps="" with="" the="" anterior="" and="" long="" segment="" of="" the="" arcuate="" based="" on="" the="" cat="" atlas,="" but="" the="" probabilistic="" atlas="" used="" by="" tractotron="" shows="" that="" this="" cluster="" also="" overlaps="" with="" the="" posterior="" segment="" (fig.="">

Diskussion

Das Ziel dieser Studie war es, die Theorie der getrennten Gedächtnisspeicher der Theorie des Arbeitsgedächtnisses als aktiviertes Langzeitgedächtnis gegenüberzustellen, indem die Verhaltens- und neuroanatomischen Korrelate des Arbeits- und episodischen Gedächtnisses in einer Schlaganfallpopulation untersucht wurden. Zu diesem Zweck haben wir ein Aufgabendesign verwendet, bei dem das Arbeitsgedächtnis und das episodische Gedächtnis auf der Grundlage derselben Kodierungsphase bewertet werden. Wir verwendeten Verhaltens- und Neuroimaging-Daten, um (1) die Beziehung zwischen visuellem Arbeitsgedächtnis und episodischer Gedächtnisleistung bei Schlaganfallpatienten und älteren Erwachsenen und (2) anatomische Korrelate der visuellen Gedächtnisfunktion unter Verwendung multivariater voxelbasierter, atlasbasierter und track-basierter basierte Ansätze. Wir fanden heraus, dass die Unterscheidbarkeit im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis auf Verhaltensebene unabhängig waren. Im Gegensatz dazu korrelierte die Antwortverzerrung zwischen dem Arbeitsgedächtnis und dem episodischen Gedächtnis bei Schlaganfallpatienten. LSM-Analysen deuteten darauf hin, dass es möglicherweise unabhängige Regionen gibt, die mit der Leistung des Arbeitsgedächtnisses und der episodischen Gedächtnisleistung verbunden sind.

Die zentrale Frage in der laufenden Debatte über das Mehrkomponentenmodell des Gedächtnisses gegenüber der Sichtweise des Arbeitsgedächtnisses als aktiviertes Langzeitgedächtnis ist die Notwendigkeit eines separaten und unabhängigen Kurzzeitgedächtnisspeichers (Baddeley et al. 2019; Cowan 2019; Norris 2017 , 2019; Oberauer 2009; Shallice und Papagno 2019). Gemäß dem Mehrkomponentenmodell wird ein separater Speicher und Mechanismus benötigt, um neue Repräsentationen zu erstellen und relationale Informationen aktiv zu pflegen (Norris 2017, 2019). Die Theorie des aktivierten Langzeitgedächtnisses besagt, dass dies durch schnelles Neulernen erreicht werden kann, bei dem neue Assoziationen als neue Langzeitgedächtnisspuren gebildet werden können.

Während das Mehrkomponentenmodell des Gedächtnisses Langzeitgedächtnisdefizite als das Versäumnis erklärt, eine Repräsentation in das Langzeitgedächtnis zu codieren, interpretiert die Theorie des aktivierten Langzeitgedächtnisses dies als ein Versagen der Konsolidierung von schnell gebildeten neuen Langzeitgedächtnisspuren ( Cowan 2019). Wenn dem assoziativen Gedächtnis schnell gebildete Repräsentationen zugrunde liegen, erklärt eine Interferenz oder ein Konsolidierungsdefizit eine geringe Leistung bei der nachfolgenden Gedächtnisaufgabe, aber nicht nur eine geringe Leistung bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es möglicherweise getrennte Repräsentationen im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis gibt, da die Unterscheidbarkeit zwischen den Aufgaben nicht korreliert ist und einige Patienten eine selektive Beeinträchtigung aufweisen. Die Reaktionsverzerrung hingegen könnte auf gemeinsamen neuronalen Substraten im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis beruhen, da dies zwischen den Aufgaben bei Schlaganfallpatienten korreliert. Die Ergebnisse der LSM-Analysen zeigen unabhängige Regionen, die stärker mit dem Arbeitsgedächtnis und der episodischen Gedächtnisleistung assoziiert sind.

Läsionen im Fasciculus arcuatus in der rechten Hemisphäre waren stärker mit der Unterscheidbarkeit im Arbeitsgedächtnis assoziiert als im späteren Gedächtnis, während Läsionen im frontalen Operculum in der rechten Hemisphäre stärker mit der Kriterieneinstellung im späteren Gedächtnis assoziiert waren als im Arbeitsgedächtnis. Da wir die Werte für die Unterscheidbarkeit und das Kriterium für die andere Aufgabe als Kovariate aufgenommen haben, können wir feststellen, dass in diesen Regionen eine stärkere Assoziation für eine Aufgabe als für die andere mit dem Läsionsstatus besteht. Der bogenförmige Faszikulus verbindet den perisylvischen Cortex der Frontal-, Parietal- und Temporallappen. In der linken Hemisphäre bilden die drei Segmente des Bogens das perisylvische Sprachnetzwerk, das ausführlich untersucht wird (z. B. Bonakdarpour et al. 2019; Catani et al. 2005). Das linke vordere Segment wurde mit der phonologischen Schleife in Verbindung gebracht, insbesondere mit Ordnungsfehlern (Papagno et al. 2017).

Der Fasciculus arcuatus rechts wurde weniger umfassend untersucht, aber verfügbare Studien brachten Läsionen in dieser Region mit Spatial Neglect (Catani und de Schotten 2008; Machner et al. 2018), visuell-räumlicher Verarbeitung (Rolland et al. 2018) und visuellem Arbeitsgedächtnis ( Chechlacz ua 2014; Matias Guiu ua 2018). Wir fanden heraus, dass die Unterscheidbarkeit bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe im Vergleich zur episodischen Gedächtnisaufgabe stärker mit Läsionen im vorderen und langen Segment des Fasciculus arcuatum zusammenhängt, basierend auf multivariaten und atlasbasierten Analysen. Track-basierte Analysen zeigten eine Assoziation mit dem hinteren Segment des Fasciculus arcuatus nur für die Unterscheidbarkeit bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe, nicht aber bei der nachfolgenden Gedächtnisaufgabe. Da die Arbeitsgedächtnisaufgabe auf zeitlicher Ordnung basiert, konvergieren unsere Ergebnisse mit früheren Ergebnissen für verbale Ordnungsinformationen im linken vorderen Segment des Fasciculus arcuatus. Das hintere Segment des Fasciculus arcuatus verbindet die Wernicke-Areale mit dem unteren Parietallappen. Frühere Studien haben identifiziert, dass der rechte untere Parietallappen an der Neuausrichtung des Aufmerksamkeitsfokus auf Gedächtnisrepräsentationen von zuvor besuchten Reizen beteiligt ist (Kizilirmak et al., 2015). Basierend auf unseren Ergebnissen und früheren Befunden schlagen wir vor, dass der rechte Bogenfaszikulus mit dem visuell-räumlichen Skizzenblock assoziiert sein könnte. Die unterschiedlichen Ergebnisse bezüglich der verschiedenen Segmente des Fasciculus arcuatus sind wahrscheinlich auf den Unterschied zwischen einem binären Atlas (CAT) und einem probabilistischen Atlas (Tractotron) zurückzuführen. Der mit den multivariaten Analysen identifizierte Cluster überlappt mit dem vorderen und langen Segment des Fasciculus arcuatus basierend auf dem CAT-Atlas, aber der von Tractotron verwendete probabilistische Atlas zeigt, dass dieser Cluster auch mit dem hinteren Segment überlappt. Alle Analysen weisen darauf hin, dass der rechte Fasciculus arcuatus stärker am Arbeitsgedächtnis beteiligt ist als am späteren Gedächtnis.

DTI-Analysen in einer zukünftigen Studie sollten mehr Einblick in die Rolle verschiedener Segmente des rechten Fasciculus arcuatus im Arbeitsgedächtnis geben. Da spurbasierte Analysen bessere Hinweise auf Verhaltenskorrelationen für Läsionen der weißen Substanz liefern, könnte dies ein Hinweis darauf sein, dass speziell das hintere Segment des rechten Fasciculus arcuatus für das visuelle Arbeitsgedächtnis wesentlich ist. Die Kriterieneinstellung war stärker mit dem Frontaloperculum für das nachfolgende Gedächtnis verbunden als mit dem Arbeitsgedächtnis. Es ist interessant festzustellen, dass wir für die Kriterieneinstellung nur eine Assoziation mit dem Läsionsstatus im frontalen Operculum für die nachfolgende Gedächtnisaufgabe fanden, während das Kriterium zwischen den beiden Aufgaben auf Verhaltensebene korrelierte. Obwohl die Korrelation statistisch signifikant war, war die Korrelation schwach. Die Korrelation könnte durch einen dritten Faktor erklärt werden, der die Antwortverzerrung bei beiden Aufgaben beeinflusst, selbst wenn sie unterschiedliche neuronale Substrate haben. Ein möglicher Faktor im Zusammenhang mit Antwortverzerrungen ist das Alter (für eine Metaanalyse siehe Fraundorf et al., 2019). Das frontale Operculum wurde als wesentlich für die Kontrolle kognitiver Prozesse beschrieben (Takayasu et al., 2011). Es wurde gezeigt, dass es mit der selektiven Aufmerksamkeit zusammenhängt und die Aktivität in okzipitotemporalen Bereichen reguliert, die an der Verarbeitung verschiedener Klassen (Gesichter, Häuser, Körper) visueller Reize beteiligt sind (Takayasu et al., 2011).

Eine zweite Studie fand Hinweise auf eine Aktivierung des Frontaldeckels während Interferenzaufgaben, die eine Reaktionshemmung erforderten (Wager et al., 2005). Eine dritte Studie zeigte, dass der Widerstand gegen Vorurteile aufgrund irrelevanter vorheriger Informationen mit der Aktivierung des Frontaldeckels verbunden war (Scholl et al., 2015). Diese Ergebnisse stimmen mit unseren Ergebnissen überein, die darauf hindeuten, dass eine Beschädigung des Frontaldeckels zu einer stärkeren Verzerrung der Reaktion führen könnte. Die Ergebnisse unserer LSM-Analysen sollten mit Vorsicht interpretiert werden, da die Assoziationen zwischen der Gedächtnisleistung und dem Ort der Läsion nach der Korrektur des Läsionsvolumens nicht mehr signifikant waren. Ein größeres Läsionsvolumen war mit einer geringeren Unterscheidbarkeit bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe und einer stärkeren Antwortverzerrung bei der anschließenden Gedächtnisaufgabe verbunden. Die Feststellung, dass das Läsionsvolumen mit der Leistung verbunden ist, macht das Ergebnis nicht zunichte, dass bestimmte Regionen im Gehirn stärker mit der einen Gedächtnisaufgabe verbunden sind als mit der anderen. Unsere Ergebnisse stimmen teilweise mit einer früheren Studie an Schlaganfallpatienten über die Unterscheidbarkeit und das Setzen von Kriterien im verbalen Wiedererkennungsgedächtnis überein. Wie in unserer Studie haben Biesbroek et al. (2015) berichteten, dass der rechte untere Frontalgyrus/Frontaloperculum entscheidend für die Kriteriensetzung ist. Diese Studie zeigte, dass der linke mediale Temporallappen, die linken temporal-okzipitalen Strukturen, beide Thalami und der rechte Hippocampus mit der Unterscheidbarkeit assoziiert sind (Biesbroek et al. 2015). Zwei Hauptunterschiede sollten hervorgehoben werden, die verbale versus visuelle Art der Aufgabe und die Verteilung der Läsionen. Läsionssymptomkartierungsstudien stützen sich stark auf die Gesamtverteilung der Läsionsprävalenz, was zu Unterschieden zwischen den Studien führt. Frühere Studien haben unterschiedliche neuronale Korrelate für das verbale und visuelle Gedächtnis gezeigt (z. B. Donolato et al. 2017).

Cistanche-Ergänzung: Verbesserung des Gedächtnisses

Der Vorteil der Untersuchung von Schlaganfallpatienten besteht darin, dass aufgrund der plötzlichen Art der Hirnschädigung auf kausale Zusammenhänge geschlossen werden kann (Karnath et al. 2019; Rorden und Karnath 2004). Ein kritischer Kommentar ist, dass Menschen mit Schlaganfall möglicherweise eine höhere vaskuläre Belastung haben, die mit der Gedächtnisfunktion zusammenhängt (Van Leijsen et al. 2019). Es könnte eine Auswahlverzerrung in der Stichprobe geben, da Patienten mit leichten Symptomen und kleinen Läsionen eher an der Forschung teilnehmen. Dies hat eine Konsequenz für die Verteilung von Läsionen über das Gehirn, obwohl dies teilweise der untersuchten Population eigen ist. Gehirnläsionen aufgrund eines Schlaganfalls werden durch den Gefäßbaum bestimmt, was zu gefährdeten Läsionsstellen und einer Wechselbeziehung zwischen Voxeln führt. Auch wenn es Orte im Gehirn geben könnte, die für eine bestimmte Aufgabe entscheidend sind, die selten von einem Schlaganfall betroffen ist, würden diese nicht als Hauptassoziationen für Gedächtnisdefizite nach einem Schlaganfall angesehen.

Eine Einschränkung bleibt, dass wir nur bei ausreichender Läsionsabdeckung Rückschlüsse auf die Voxel/ROIs ziehen können und dass einige Bereiche, die typischerweise mit dem Gedächtnis verbunden sind, wie der Hippocampus, nicht in die Analysen einbezogen wurden. Ziel der Studie war es zu untersuchen, wie Schlaganfallpatienten Einblick in gemeinsame und unterschiedliche Prozesse im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis geben können. Aufgrund der begrenzten Läsionsabdeckung, die jedoch typisch für eine Schlaganfallprobe ist (Zhao et al. 2018), können wir keine Aussagen zu Hippocampus-/medialen Temporallappenstrukturen machen, die sowohl am visuellen Arbeitsgedächtnis als auch an der Episodik beteiligt sein können oder nicht Erinnerung. Die aktuelle Studie gibt jedoch einen Hinweis darauf, dass auch andere Gehirnregionen mit der Leistung des Arbeitsgedächtnisses (der rechte Fasciculus arcuatus) und mit der Kriteriensetzung im episodischen Gedächtnis (der rechte Frontaloperculum) assoziiert sind. Darüber hinaus liefern die Verhaltensdaten moderate Hinweise darauf, dass die Unterscheidbarkeit im visuellen Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis nicht miteinander verbunden sind, was durch einen Mangel an Korrelation und durch selektive Beeinträchtigungen gestützt wird. Sie liefern auch starke Beweise dafür, dass das Setzen von Kriterien im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis korreliert sind. Mit dem von uns verwendeten Aufgabendesign zielten wir darauf ab, das Arbeitsgedächtnis und das episodische Gedächtnis in einem Aufgabendesign zu bewerten, wobei dieselben Stimuli, dieselbe Kodierungsphase und vergleichbare Bindungsanforderungen verwendet wurden.

Die Schwierigkeit besteht darin, zwei unterschiedliche Prozesse in einer vergleichbaren Aufgabe mit begrenzten Störfaktoren zu bewerten, um zu unterscheiden, welche Prozesse angezapft werden. Es ist wichtig zu betonen, dass beide Aufgaben eine Kontextbindung beinhalten. Die 2-back-Aufgabe ist eine zeitliche Ordnungsbindungsaufgabe, basiert also nicht nur auf der Objekterkennung, da alle Objekte zweimal im selben Block erschienen. Die anschließende Gedächtnisaufgabe bewertete die räumliche Bindung. Einige Einschränkungen bezüglich des Aufgabendesigns sollten erwähnt werden. Erstens, obwohl mehrere Studien darauf hindeuten, dass die kontextuelle Bindung für Zeit und Raum auf dem Hippocampus beruht (z. B. Eichenbaum 2017; Yonelinas et al. 2019), haben sie möglicherweise keine vollständig überlappenden neuronalen Korrelate. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass verschiedene Subregionen innerhalb des Hippocampus unterschiedlich mit Objektort, Objektzeit und Objekt-Objekt-Assoziationen in der Entwicklung von der Kindheit bis zum Jugendalter assoziiert waren, basierend auf struktureller MRT bei 171 Probanden (Lee et al. 2020). Darüber hinaus zeigte eine fMRT-Studie mit 16 gesunden Probanden Aktivierungen in bestimmten Bereichen für die räumliche Ordnung (Parahippocampus) und die zeitliche Ordnungsverarbeitung (Brodmann-Areal 10 im präfrontalen Kortex), zusätzlich zur allgemeinen Beteiligung des Hippocampus für die Quellensuche (Ekstrom et al. 2011). . Angesichts dieser Ergebnisse können wir die Möglichkeit eines Schlaganfalls, der sich selektiv auf verschiedene Arten der Bindung auswirkt, nicht vollständig ausschließen. Zweitens kann Hyper-Binding das Arbeitsgedächtnis und die nachfolgende Gedächtnisaufgabe unterschiedlich beeinflussen. In der Alterungsliteratur bezieht sich Hyperbindung auf die Unfähigkeit älterer Erwachsener, irrelevante Informationen zu unterdrücken, was zu einer geringeren Leistung bei einer Arbeitsgedächtnisaufgabe, aber zu einer verbesserten Leistung führt, wenn die zuvor irrelevanten Informationen anschließend getestet werden (z. B. Campbell et al. 2010).

In unserem Design erwarten wir jedoch keinen großen Einfluss. Auch wenn der Ort während der 2-Back-Aufgabe nicht relevant war, waren die Informationen nicht widersprüchlich und konnten sogar als Hinweis verwendet werden, da ein Ziel sich nur am selben Ort wie zwei Versuche zuvor befinden konnte. Zweitens tritt Hyper-Binding nur unter vollständig impliziten Anweisungen auf (Campbell und Hasher 2018). In unserer Aufgabe werden die Teilnehmer explizit auf den Zusammenhang zwischen den Aufgaben hingewiesen. Campbell und Hasher (2018) zeigten, dass der Effekt der Hyperbindung bei älteren Erwachsenen verschwindet, wenn man sich der Verbindung zwischen den Aufgaben bewusst wird. Schließlich zeigte unsere vorherige Studie, in der wir den Effekt des Alters auf das Gedächtnis mit diesem Aufgabendesign untersuchten, keinen Vorteil für ältere Erwachsene bei der anschließenden Gedächtnisaufgabe (für eine ausführlichere Diskussion zum Aufgabendesign siehe Lugtmeijer et al. 2019). . Ein dritter Unterschied liegt in der Aufgabencodierung, die nachfolgende Speicheraufgabe ist unerwartet. Während die Kodierung für das Arbeitsgedächtnis typischerweise oberflächlich ist und auf Wiederholungen basiert, ist die Kodierung für eine geplante langfristige Aufbewahrungsaufgabe aufwändiger, was für das episodische Gedächtnis vorteilhaft, aber für das Arbeitsgedächtnis weniger wichtig ist (Cowan 2019; Craik und Watkins 1973). Während dies zu Assoziationen mit anderen neuronalen Substraten führen kann, als sie typischerweise in expliziten episodischen Gedächtnisaufgaben zu finden sind, stellen diese Anweisungen sicher, dass die Codierungsstrategie zwischen den Aufgaben nicht unterschiedlich ist. Daher ist dieses Design empfindlicher für die Erkennung möglicher überlappender Substrate für das Arbeitsgedächtnis und das episodische Gedächtnis.

Ein zweiter möglicher Unterschied in der Kodierung könnte die Verbalisierung sein. Die Arbeitsgedächtnisaufgabe kann durch verbales Benennen der Objekte (z. B. Apfel, Auto, Apfel) unterstützt werden. Die Teilnehmer wurden angewiesen, dass das zweite Erscheinen eines Objekts immer am selben Ort wie das erste war, sodass der Ort als Hinweis verwendet werden konnte (z. B. Apfel rechte untere Ecke), aber da der Ort für die Arbeitsgedächtnisaufgabe irrelevant war, war er es Es ist nicht bekannt, ob die Teilnehmer dies in ihre verbale Bezeichnung aufgenommen haben. Darüber hinaus weisen unsere LSM-Analysen nicht auf eine dominante Rolle der Verbalisierung hin. Wir identifizierten rechtshemisphärische Gegenstücke typischer Sprachbereiche, die mit der Leistung des Arbeitsgedächtnisses assoziiert sind. Für die klinisch-kognitive Bewertung ist es relevant zu berücksichtigen, dass Schlaganfallpatienten möglicherweise eine veränderte Antwortverzerrung haben, insbesondere weil unsere Ergebnisse zeigen, dass ein Schlaganfall die Antwortverzerrung in Richtung einer liberaleren und einer konservativeren Tendenz beeinflussen kann. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Schlaganfall sowohl zu Arbeitsgedächtnis- als auch zu episodischen Gedächtnisdefiziten führen kann. Diese Studie zeigt, dass die Unterscheidbarkeit im Arbeitsgedächtnis und im episodischen Gedächtnis zwei unterschiedliche Prozesse sind, während das Setzen von Kriterien ein gemeinsamer Prozess sein könnte. LSM-Analysen deuteten darauf hin, dass unabhängige Regionen stärker mit dem visuellen Arbeitsgedächtnis (rechter Bogenfaszikulus) und der Kriterieneinstellung im episodischen Gedächtnis (frontaler Operculum) assoziiert sind.