فعال شدن لوب تمپورال در طول حافظه اپیزودیک که به دنبال آسیب مغزی تروماتیک رمزگذاری می شود

لوب های تمپورال برای رمزگذاری و بازیابی خاطرات اپیزودیک حیاتی هستند. لوب های تمپورال ترجیحاً به دنبال یک آسیب مغزی تروماتیک (TBI) مختل می شوند که احتمالاً به مشکلات مشاهده شده در حافظه اپیزودیک کمک می کند. با این حال، تغییرات عصبی زمینه ای که این مشکلات را در افراد مبتلا به TBI ایجاد یا حفظ می کنند، هنوز به خوبی شناخته نشده است. در اینجا، ما از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI) برای بررسی رابطه بین فعال سازی لوب تمپورال و رمزگذاری محرک های اپیزودیک استفاده می کنیم. شرکت کنندگان محرک های صورت، صحنه و حیوانات را در طول اجرای fMRI رمزگذاری کردند. در یک کار خارج از اسکنر، از شرکت کنندگان خواسته شد تا محرک های نمایش داده شده قبلی را در دو دوره ارائه به درستی شناسایی کنند (هر محرک درون اسکنر دو بار ارائه شد). چهل و سه بیمار مبتلا به TBI متوسط تا شدید انتخاب شدند و با 38 فرد سالم از نظر جمعیتی مشابه مقایسه شدند. الگوی عملکرد رفتاری بین گروه ها به اجرای محرک ها بستگی داشت. گروه TBI حافظه اپیزودیک ضعیف تری را برای چهره ها و صحنه ها در طول ارائه اول نشان دادند، اما نه در ارائه دوم. هنگامی که حافظه اپیزودیک در تمام مراحل ارائه تجزیه و تحلیل شد، نقص های رفتاری فقط برای چهره ها آشکار بود. جالب توجه است، پردازش چهره ها به عنوان تنها تفاوت بین گروهی در fMRI ظاهر شد، به موجب آن شرکت کنندگان TBI سیگنال افزایش یافته ای در شکنج گیجگاهی میانی داشتند که تا شیار گیجگاهی فوقانی گسترش می یابد. این یافته ها شواهدی را ارائه می دهند که نشان می دهد زیر TBI: (الف) حافظه اپیزودیک ترجیحاً برای محرک های پیچیده مانند چهره ها مختل می شود، و (ب) ناکارآمدی های رفتاری قوی در افزایش فعال سازی در ساختارهای لوب زمانی خاص در طول رمزگذاری منعکس می شوند.

معرفی

آسیب مغزی آسیب زا (TBI) می تواند باعث ایجاد اختلال در کانونی و پراکنده در چندین سیستم مغزی شود. آسیب شناسی به طور گسترده ای در قشر فرونتال و زمانی 1 مشاهده می شود ، و به عنوان چنین اختلالات در پردازش سرعت ، توجه ، عملکرد اجرایی و حافظه 2،3 متداول است. به طور مداوم ، همه افراد مبتلا به TBI با شدت متوسط ، یک دوره زودگذر اولیه از آگاهی اختلال را با فراموشی و سردرگمی عمومی که به عنوان فراموشی پس از آسیب (PTA) 4 شناخته می شود ، تجربه می کنند. اگرچه بیشتر افراد از PTA ظهور می کنند ، بسیاری از آنها با خاطرات اپیزودیک 5،6 مشکل مداوم را تجربه می کنند. خاطرات اپیزودیک شامل توانایی یادگیری ، ذخیره و بازیابی اطلاعات در مورد تجربیات شخصی 7،8 است. نقص در حافظه اپیزودیک می تواند در مهارت های اساسی مانند یادگیری جدید و تکمیل کار تداخل داشته باشد و بنابراین می تواند استقلال عملکردی و بهره وری 9 را به میزان قابل توجهی محدود کند.

از نظر عصبی ، حافظه اپیزودیک توسط یک شبکه مغزی پشتیبانی می شود که چندین منطقه را در قشر فرونتال و پاریتال 10،11 قرار می دهد. با این حال ، ساختارهای موجود در لوب های زمانی احتمالاً برای جنبه های خاص حافظه اپیزودیک 7،12 مهمترین هستند. لوب های تمپورال هیپوکامپ و قشر ذرات ، پرینهاینال و پاراهیپوکامپ را در خود جای داده اند - که به طور جداگانه به عنوان لوبهای تمپورال میانی 13،14 شناخته می شوند. هیپوکامپ و سایر ساختارهای زمانی داخلی در رمزگذاری محرکهای اپیزودیک نقش دارند و تعدیل فعالیت در این مناطق برای پیش بینی یادآوری بعدی محرکهای رمزگذاری شده 15 یافت شده است.

لوب های زمانی ترجیحاً تحت TBI 1 تحت تأثیر قرار می گیرند. محل لوب های تمپورال و نزدیکی آنها به مأمور جرثقیل میانی ، آنها را در برابر نیروهای نمودار شتاب که در طول آسیب 16،17 وجود دارد ، بسیار مستعد می کند. آسیب به دستگاه های سفید که به داخل لوب های تمپورال (به عنوان مثال Foix) که به دلیل آسیب آکسون پراکنده به داخل و خارج از لوب های زمانی (به عنوان مثال Foix) منتقل می شوند نیز شایع است. ساختارهای درون لوبهای تمپورال ، مانند هیپوکامپ و سایر ساختارهای لیمبیک ، به ویژه مستعد توهین های هیپوکسیک و اثرات تحریکی 12 هستند. به این ترتیب ، آتروفی در هیپوکامپ و فورنیکس پس از آسیب 19 رایج است و با اختلال در حافظه 20،21،22 همراه است.

مطالعات تصویربرداری عصبی عملکردی در جمعیت TBI همچنین لوب های زمانی را در حافظه اپیزودیک مختل کرده است. افراد مبتلا به TBI تمایل به افزایش فعالیت در مناطق مختلف ، از جمله لوب های تمپورال ، در هنگام رمزگذاری محرکهای اپیزودیک در مقایسه با گروه کنترل سالم 23،24،25،26 دارند. یکی از محدودیت های این مطالعات قبلی این است که بیشتر آنها نتوانسته اند از پارادایم هایی استفاده کنند که ممکن است منعکس کننده نوع نقص حافظه اپیزودیک باشد که افراد مبتلا به TBI ممکن است در زندگی روزمره خود تجربه کنند. به عنوان مثال ، برخی از مطالعات از محرکهای بینایی انتزاعی 23،24،26 استفاده شده و/یا فقط شناخت کوتاه مدت 23،24 را ارزیابی کرده اند. Gillis و Hampstead با استفاده از تصاویر واقع بینانه از اشیاء مشترک به این کاستی های روش شناختی پرداختند و حفظ طولانی مدت در خارج از اسکنر 25 را ارزیابی کردند. با این حال ، این مطالعه اندازه نمونه نسبتاً کمی (7 نفر) داشت و تفاوت معنی داری در رفتار بین گروه TBI و گروه کنترل سالم مشاهده نشد. در اینجا ، ما این شکاف را با استفاده از یک نمونه بزرگتر اصلاح می کنیم تا در مورد میزان اختلال در حافظه اپیزودیک به دنبال TBI بررسی کنیم.

ما همچنین با بررسی اینکه آیا کسری برای دسته های مشترک محرکهای روزمره رخ می دهد ، مطالعات گذشته را گسترش می دهیم. ما با توجه به نقش آنها در پردازش دسته های مختلف محرک 14 ، به طور خاص روی لوب های زمانی تمرکز می کنیم. به عنوان مثال ، پردازش محرکهای مشترک مانند چهره ها ، صحنه ها و حیوانات برای جذب ساختارهای تخصصی لوب تمپورال 27،28 یافت شده است. قرار گرفتن در معرض چهره های محکم مناطقی را در ژیروس بدنه میانی ("ناحیه صورت fusiform") ، ژیروس اکسیپیتال تحتانی تحتانی ("ناحیه چهره اکسیپیتال") و سولکوس موقتی برتر 29،30،31 فعال می کند. قرار گرفتن در معرض صحنه ها ، Parahippocampus خلفی ("منطقه Parahippocampal Place") 32 را فعال می کند. و قرار گرفتن در معرض حیوانات ، ژیروس دو طرفه 27،33 را فعال می کند. اگرچه پیش بینی می شود با توجه به شیوع بالای آسیب شناسی زمانی و پردازش تخصصی محرکهای مختلف در این منطقه ، برخی از اختلالات پیش بینی شده باشد ، اما ممکن است که همه محرک ها به همان اندازه به دنبال آسیب باشند. مطالعات گذشته در مورد بیماران آمنی ، اختلالات حساس به محرک برای محرک ها مانند چهره ها و صحنه های 3435 را نشان داده است. در جمعیت TBI ، اختلال در تشخیص چهره نیز قبلاً 36 مورد مستند شده است. پردازش صورت ممکن است به ویژه مختل شود زیرا این محرکهای پیچیده متفاوت از سایر محرکهای بینایی 37 پردازش می شوند. به عنوان مثال ، چهره ها از این نظر منحصر به فرد هستند که به صورت جامع و پیکربندی پردازش می شوند 38،39 و چندین منطقه قشر مغز برای پردازش جنبه های مختلف درک چهره (به عنوان مثال شناسایی ، بیان) 38،40 مورد نیاز است.

لوب های تمپورال نقش مهمی در حافظه اپیزودیک بازی می کنند ، که اغلب به دنبال TBI مختل می شود. بنابراین ، مطالعه حاضر به طور خاص بر لوب های زمانی متمرکز است تا بررسی کند که چگونه اختلالات حافظه اپیزودیک ممکن است بر جنبه های حافظه روزمره تأثیر بگذارد. ما از یک کار FMRI برای اندازه گیری پردازش لوب تمپورال در هنگام رمزگذاری چهره ها ، صحنه ها و حیوانات استفاده کردیم. حافظه تشخیص متعاقباً در یک کار رفتاری خارج از اسکنر مورد بررسی قرار گرفت. در راستای مطالعات قبلی 23،24،25،26 ، ما فرض کردیم که گروه TBI فعال سازی لوب تمپورال بیشتری را در طول رمزگذاری محرک در مقایسه با گروه کنترل سالم نشان می دهد. علاوه بر این ، ما فرض کردیم که فعالیت بیشتر در طول رمزگذاری با حافظه تشخیص ضعیف تر همراه است. سرانجام ، ما فرض کردیم که افراد مبتلا به TBI برای محرکهای پیچیده مانند چهره و صحنه ها اختلال بیشتری دارند.

مواد و روش ها

شركت كنندگان

چهل و سه شرکت کننده (31 مرد ، 12 زن) که TBI با شدت متوسط را پایدار کرده بودند ، با استفاده از مقیاس فراموشی پس از سانحه Westmead (WPTAS) 41 ، از طریق مراقبت های بهداشتی Epworth ، یا از پذیرش های پی در پی تا بخش inpateat یا از طریق بخش داخلی ، استخدام شدند. پایگاه داده پیگیری طولی (جدول 1 و جدول تکمیلی S1). شرکت کنندگان TBI به طور متوسط 11 ماه پس از آسیب (SD = 11. 57 ماه ، محدوده 0. 69-34. 82 ماه) استخدام شدند و در سه سایت مختلف اسکن شدند. شرکت کنندگان TBI عمدتاً آسیب شناسی پیشانی ، موقتی و زیر قشر داشتند (شکل 1 ؛ همچنین به جدول تکمیلی S1 برای یافته های تصویربرداری مراجعه کنید). معیارهای خروج شامل سن<18 or>75 years, prior history of TBI or other neurological conditions, significant psychiatric or substance abuse history, and MRI contraindication. Thirty-eight healthy controls (26 males, 12 females) of similar age, sex, and education were also recruited (Table 1). There were no significant group differences on any of the demographic variables ( P>0. 05). شش شرکت کننده TBI و نه کنترل سالم به دلیل خطای فنی که منجر به پوشش ضعیف لوب های تمپورال در هنگام جمع آوری داده ها شد ، حذف شدند. علاوه بر این ، یک شرکت کننده کنترل سالم به دلیل حرکت بیش از حد در اسکنر از مطالعه حذف شد. با وجود این ، لازم به ذکر است که اندازه نمونه FMRI ما بزرگتر از مطالعات قبلی تصویربرداری عصبی 23،24،25 از حافظه اپیزودیک در جمعیت TBI است. رضایت آگاهانه کتبی توسط همه شرکت کنندگان مطابق با اعلامیه هلسینکی ارائه شده است. این مطالعه مطابق با دستورالعمل ها و مقررات مربوطه مصوب کمیته اخلاق تحقیقات انسانی موناش بهداشت/دانشگاه انجام شد.

طرح پوشش ضایعه از همه شرکت کنندگان TBI. نقشه ها در یک الگوی T1 در فضای MNI پوشانده شده بودند. رنگ بنفش نشان دهنده همپوشانی بیشتر ضایعه در بین شرکت کنندگان است.

الگوی حافظه اپیزودیک

الگوی حافظه اپیزودیک کاری است که از Mundy و همکاران اقتباس شده است. برای بررسی رمزگذاری و تشخیص حافظه اپیزودیک (شکل 2) 35،42. شرکت کنندگان در حین اسکنر تصاویری از چهره ها ، صحنه ها و حیوانات ارائه می شدند. به آنها دستور داده شد كه با استفاده از دکمه های ماشه ، به هر محرک مبتنی بر معیارهای تعیین شده پاسخ دهند تا اطمینان حاصل شود كه توجه در طول كار حفظ شده است (به عنوان مثال تصمیم بگیرید كه صورت مرد یا زن است ؛ چه صحنه گرم یا سرد به نظر می رسد ؛ آیا حیوان كوتاه تر است یابلندتر از یک انسان). کار FMRI شامل شش بلوک بود که هر بلوک شامل 20 تصویر از سه دسته محرک بود. در مجموع 60 محرک منحصر به فرد وجود داشت که هر کدام دو بار در طول جلسه ارائه می شدند. برای اطمینان از دشواری کار معادل ، ارائه محرک برای افراد استخدام شده بیشتر در طول آسیب دیدگی کاهش یافته است. هر محرک به مدت 3 ثانیه ارائه شد و به دنبال آن یک فاصله بین محرک 3 ثانیه برای کسانی که کمتر از 1 سال پس از آسیب دیدند. یا ارائه محرک 2 ثانیه و به دنبال آن یک فاصله بین محرک 2 ثانیه برای افراد بیش از 1 سال پس از آسیب. پنج بلوک استراحت پس از بلوک های آزمایشی 1-5 ارائه شد.

نمودار شماتیک کار رمزگذاری اپیزودیک. شرکت کنندگان با 20 تصویر در هر بلوک (با پنج تصویر از هر دسته محرک ارائه شده به طور متوالی) ارائه شدند و به آنها دستور داده شد که بر اساس معیارهای تعیین شده به محرک های مختلف روی صفحه پاسخ دهند. هر محرک برای 2/3 ثانیه ارائه شد و به دنبال آن مدت زمان بین محرک 2/3 ثانیه انجام شد. محرک ها از مجموعه روانشناختی تصاویر در پایگاه داده استرلینگ (موجود در pics. stir. ac.uk) ، مرکز پایگاه داده حیاتی طول عمر (موجود در AgingMind. utdallas. edu/facedb) و سایر موارد رایگان در دسترس عموم ، تهیه شد. از پایگاه داده های تصویر استفاده کنید.

حافظه محرکهای ارائه شده در کار FMRI در یک کار خارج از اسکنر مورد بررسی قرار گرفت. به رسمیت شناختن محرکهای اپیزودیک با آموزش شرکت کنندگان برای طبقه بندی محرک ها به عنوان "قدیمی" (یعنی تصاویری که در طول کار fMRI دیده می شود) یا "جدید" (یعنی تصاویری که در طول کار FMRI مشاهده نشده است) مورد بررسی قرار گرفت. شرکت کنندگان در مجموع 60 محرک قدیمی و 60 جدید را ارزیابی کردند که هر کدام دو بار (یعنی 240 محرک در کل) ارائه شده اند. شرکت کنندگان قبل از اینکه دوباره هر محرک را ارزیابی کنند ، تمام محرک های قدیمی و جدید را ارزیابی کردند. بنابراین ، حافظه به رسمیت شناختن در طی دو اجرا ارائه شد. برای ارزیابی شناخت "اعتماد به نفس" ، تصاویر در مقیاس "قطعاً قدیمی" گرفته تا "قطعاً جدید" رتبه بندی شدند. پاسخ ها بدون در نظر گرفتن سطح اعتماد به نفس صحیح/نادرست در نظر گرفته شدند (تجزیه و تحلیل ثانویه نشان داد که تفاوت معنی داری در رتبه اطمینان بین گروه ها وجود ندارد - "تجزیه و تحلیل رتبه اطمینان" در مکمل برای جزئیات بیشتر). عملکرد این کار با استفاده از دقت و زمان واکنش ارزیابی شد.

کسب MRI

تصاویر MR ساختاری و عملکردی در سه اسکنر با استفاده از اسکنرهای 3. 0 تسلا زیمنس مگنتوم Skyra و سیم پیچ های سر 20/32 کانال به دست آمد. سایت 1 و 2-تصاویر عملکردی با استفاده از تصویربرداری مسطح تک شات-اکو (EPI) با پارامترهای زیر به دست آمد: زمان تکرار (TR) = 2. 75 ثانیه ؛زمان اکو (TE) = 30 ms ؛زاویه تلنگر = 90 درجه ؛ماتریس 220 220 ؛اندازه وکسل = 3. 4 × 3. 4 × 3. 0 میلی متر. یک تصویر با وضوح T1 با وضوح بالا که کل مغز را پوشش می دهد نیز برای مرجع آناتومیکی به دست آمد (TR = 2. 3 ثانیه ؛ TE = 2. 32 ms ؛ زاویه تلنگر = 8 ° ؛ 350 × 350 ؛ اندازه وکسل = 0. 9 × 0. 9 × 0. 9 میلی متر.). سایت 3-تصاویر عملکردی با استفاده از EPI تک شات با پارامترهای زیر به دست آمد: TR = 0. 74 ثانیه ؛TE = 39 ms ؛ضریب شتاب همزمان چند برش (پیام کوتاه) = 8 ؛زاویه تلنگر = 52 درجه ؛ماتریس 210 × 210 ؛اندازه وکسل = 2. 4 × 2. 4 × 2. 4 میلی متر. یک اسکن مرجع تک باند نیز برای اهداف ثبت نام EPI با پارامترهای زیر بدست آمد: TR = 6. 37 ثانیه. TE = 39 ms ؛زاویه تلنگر = 52 درجه ؛ماتریس 210 × 210 ؛اندازه وکسل = 2. 4 × 2. 4 × 2. 4 میلی متر. یک تصویر با وزن 3D T1 با وضوح بالا که کل مغز را پوشش می دهد نیز با پارامترهای زیر به دست آمد: TR = 2. 0 ثانیه ؛TE = 2. 03 ms ؛زاویه تلنگر = 8 درجه ؛256 × 256 ماتریس ؛اندازه وکسل = 1. 0 × 1. 0 × 1. 0 میلی متر. با توجه به کاهش پوشش مغز (به دلیل استفاده از اسکنرهای بالینی) و فرضیه های A-Priori ، ما روی لوب های تمپورال متمرکز شدیم.

تحلیل آماری

داده های رفتاری و جمعیتی

داده های رفتاری و جمعیت شناختی با استفاده از R نسخه 3. 6. 0 (R Core Team ، 2019) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای بررسی تفاوت های گروهی در متغیرهای جمعیتی (یعنی سن ، جنس و سالهای تحصیل) از آزمون های مستقل دو دم استفاده شد. داده های رفتاری برای نرمال بودن ، تبدیل شده (در صورت لزوم) مورد بررسی قرار گرفتند و برای نقض فرضیات آماری قبل از تجزیه و تحلیل ارزیابی شدند. اقدامات نتیجه گیری با استفاده از مدلهای مختلط خطی مورد بررسی قرار گرفت تا خوشه بندی یا عدم استقلال اقدامات در شرکت کنندگان را به حساب آورد. عملکرد کار با استفاده از DPRIME و زمان واکنش ارزیابی شد. DPRIME دقت کار را اندازه گیری کرد ، حسابداری سیگنال (بازدید) و نویز (هشدارهای دروغین). زمان واکنش با به دست آوردن میانگین زمان واکنش در هر دسته محرک ایجاد شد. دقت با استفاده از مدل سازی دسته محرک ، گروه و تعامل (گروه محرک × گروه) به عنوان اثرات ثابت و شرکت کننده به عنوان یک اثر تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. برای زمان واکنش ، داده ها به طور معکوس تبدیل شدند ، و یک مدل با گروه محرک ، گروه و تعامل (گروه محرک × گروه) به عنوان اثرات ثابت و شرکت کننده به عنوان یک اثر تصادفی مجهز شد. با توجه به تأثیر آنها بر عملکرد حافظه 43،44 و زمان واکنش 45 ، سن و تحصیلات نیز به عنوان متغیرهای متغیر در مدل ها اضافه شد. نتایج برای عملکرد کلی (یعنی ارائه های اول و دوم ترکیبی) و همچنین به طور جداگانه برای هر اجرای ارائه گزارش شده است. با توجه به عملکرد پایین تر مورد انتظار برای گروه TBI در مقایسه با کنترل های سالم ، در صورت استفاده مناسب از تجزیه و تحلیل های پس از تعقیب با استفاده از آزمون های T یک دم ، برای مقایسه چندگانه اصلاح شده است.

داده های تصویربرداری

پیش پردازش MRI

قبل از پیش پردازش ، ضایعات به صورت دستی با استفاده از Mricron (http://www. mricro.com/mricron) تقسیم شدند. پیش پردازش با استفاده از FMRIPREP 20. 0. 0 (Esteban et al. ، 2018) انجام شد و شامل استفاده از مرحله زیر است: تغییر داده های EPI ، تنظیم مجدد ، عادی سازی و تخمین مخدوش ها. به اطلاعات بیشتر در مورد پیش پردازش MRI می توان در مکمل دسترسی پیدا کرد (به "پیش پردازش مفصل MRI" مراجعه کنید).

تجزیه و تحلیل FMRI

fMRI data were analysed using FSL’s FEAT version 6.0.2 (FMRIB's Software Library, www.fmrib.ox.ac.uk/fsl). In the first level analysis, contrasts between each stimulus category (i.e. faces, scenes, animals) and the rest blocks were generated for each participant. The onset times for each contrast corresponded to the first stimulus presentation of each category. To reduce motion-related artifacts, additional regressors using a modified method of the anatomical CompCor that explained 50% of the variance were also included in the first level model 46 . Differences in brain activation were assessed in a 2 (group: TBI vs. healthy controls) × 3 (stimulus category: faces, scenes, and animals) factorial design using FLAME 1 + 2 mixed effects with automatic outlier de-weighting. Scaer site was included as a covariate. Given our hypothesis regarding structures in the temporal lobes and their role in leaing and processing of category-specific stimuli, an a-priori region of interest (ROI) mask of the temporal lobes was generated using the MNI Structural Atlas (Supplementary Fig. S1) and used in the group level analysis. Imaging findings are reported using a cluster level threshold of Z>3. 1 و یک آستانه تصحیح خوشه خطای عاقلانه خانواده P<0.05. FEAT contrast of parameter estimates (COPE) were extracted from significant clusters at the group level. To investigate differences in BOLD response, two-tailed independent samples t-tests were conducted using COPE values. Finally, association between BOLD response and behavioural performance on the episodic recognition task were assessed using Pearson correlations.

نتایج

حافظه اپیزودیک به دنبال TBI به طور انتخابی برای محرک های صورت مختل می شود

اول ، ما بررسی کردیم که آیا به رسمیت شناختن خاطرات اپیزودیک به دنبال TBI مختل شده است. برای انجام این کار ، ما یک مدل مختلط خطی را ارزیابی کردیم که دقت تشخیص حافظه را ارزیابی می کند (قدیمی در مقابل جدید ، همانطور که با استفاده از DPRIME اندازه گیری می شود) در کار تشخیص اپیزودیک. به طور کلی ، گروه TBI نسبت به گروه کنترل سالم به طور قابل توجهی ضعیف تر از کنترل های سالم (95 ٪ CI ، - 0. 52 تا 0. 01 ؛ P = 0. 030) نشان داد. تجزیه و تحلیل های بعد از تعقیب نشان داد که اختلاف گروه با تفاوت معنی داری در دقت در چهره ها (CI 95 ٪ ،-0. 53 تا 0. 02 ؛ P = 0. 033 ؛ شکل 3AI) هدایت می شود. یک روند وجود داشت که به موجب آن گروه TBI نسبت به کنترل های سالم برای صحنه ها دقت کمتری داشت ، با این حال ، این به اهمیت آماری نرسید (95 C CI ، - 0. 49 تا 0. 06 ؛ P = 0. 059 ؛ شکل 3BI). تفاوت معنی داری بین گروه در دقت حیوانات وجود نداشت (CI 95 ٪ ، - 0. 33 تا 0. 22 ؛ P = 0. 338 ؛ شکل 3CI).

اختلال در حافظه اپیزودیک در TBI فقط در اولین ارائه محرک مشهود است

ما بررسی کردیم که آیا حافظه اپیزودیک بین اجرای نمایش اول و دوم متفاوت است. در اولین اجرای ارائه ، گروه TBI بدون در نظر گرفتن نوع محرک (95 ٪ CI ، - 0. 60 تا - 0. 01 ؛ P = 0. 022) دقت بیشتری نسبت به گروه کنترل سالم نشان داد. تجزیه و تحلیل های پس از تعادل نشان داد که دقت بدتری برای گروه TBI در مقایسه با گروه کنترل سالم برای صورت (95 ٪ CI ،-0. 61 تا-0. 001 ؛ P = 0. 025 ؛ شکل 3AII) و صحنه ها (95 ٪ CI ،-0. 57 تا 0. 03 ؛ P = P =0. 040 ؛ شکل 3BII). همچنین یک روند برای دقت پایین تر برای حیوانات وجود داشت ، اگرچه این به اهمیت آماری نرسید (95 ٪ CI ، - 0. 50 تا 0. 11 ؛ P = 0. 105 ؛ شکل 3CII). در مقابل ، تفاوت معنی داری در دقت بین گروه ها هنگام در نظر گرفتن عملکرد از اجرای ارائه دوم (95 ٪ CI ، - 0. 49 تا 0. 12 ؛ P = 0. 121 ؛ شکل 3AI I-CII) وجود ندارد. برای تعیین اینکه آیا تغییر در عملکرد در آزمایشات شناخت بین گروه ها متفاوت است ، تغییر در دقت (DPrime Delta) با کم کردن نمرات DPrime برای اولین نمایش ارائه از دومین دوره ارائه محاسبه شد. به طور کلی ، تفاوت معنی داری بین گروه ها در تغییر در دقت در طول ارائه وجود ندارد (CI 95 ٪ ، - 0. 17 تا 0. 41 ؛ P = 0. 212 ؛ شکل 3AII I-3CIII).

زمان واکنش سریعتر برای محرک صورت است

با توجه به این الگوی نتایج، ما بیشتر بررسی کردیم که آیا عملکرد ضعیف تر برای چهره ها در گروه TBI ناشی از معاوضه سرعت-دقت است یا خیر. برای انجام این کار، زمان واکنش را به عنوان یک متغیر کمکی در مدل مختلط خطی قرار دادیم. نتایج نشان داد که شرکت کنندگان مبتلا به TBI هنوز به طور قابل توجهی ضعیف تر از کنترل های سالم عمل می کنند (95% فاصله اطمینان (CI)، 0. 64- تا 0. 03-؛ P = 0. 015)، که نشان می دهد این الگوی عملکرد صرفاً به دلیل مبادله سرعت-دقت نبوده است.

Behavioural results for the episodic recognition task. Plots show individual datapoints along with boxplots and/or violin plots showing distribution. Panel left—plots of accuracy according to stimulus category, as measured using dprime (higher values denote better performance). The TBI group had significantly poorer accuracy than healthy controls when retrieving faces overall ( P = 0.033; Ai ) and for the first presentation run ( P = 0.025; Aii ). No significant differences in accuracy were apparent between groups for faces on the second trial ( P> 0.05; Aii ) nor was the change in accuracy between presentation runs ( P> 0.05; Aiii ). There was a trend for the TBI group to have lower accuracy than healthy controls for overall scenes performance, although this did not reach statistical significance ( P = 0.059; Bi ). However, the TBI group had poorer accuracy for scenes when considering performance on the first presentation run ( P = 0.040; Bii ). No significant difference in accuracy was apparent between groups for scenes on the second presentation run ( P> 0.05; Bii ) nor was the change in accuracy between presentation runs ( P> 0.05; Biii ). There were no significant differences in accuracy between groups for animals overall ( P> 0.05; Ci ), nor on the first presentation run ( P> 0.05; Cii ) or second presentation run ( P> 0.05; Cii ). There was also no significant difference in the change in accuracy between presentation runs for animals ( P>0. 05; Ciii). پانل سمت راست - نمودارهای زمان واکنش بر اساس دسته محرک (توجه: زمان واکنش به طور معکوس تبدیل شد؛ مقادیر بالاتر نشان دهنده عملکرد سریعتر است). همانطور که انتظار می رفت، گروه TBI در هنگام پاسخ دادن به چهره ها (D)، صحنه ها (E) و حیوانات (F) و همچنین برای اجرای اول و دوم (P) کندتر از افراد سالم بود.<0.05). Reported P -values were adjusted for multiple comparisons.

کار fMRI نواحی کلیشه ای را فعال می کند که زیربنای رمزگذاری محرک های اپیزودیک هستند.

برای نشان دادن اینکه وظیفه ما باعث فعال سازی در مناطق کلیشه ای درگیر با شبکه متعارفی می شود که از رمزگذاری محرک های اپیزودیک پشتیبانی می کنند، ابتدا همه شرکت کنندگان را در تحلیلی که میانگین فعال سازی صورت ها، صحنه ها و حیوانات را بررسی می کرد، گنجاندیم (شکل 4؛ همچنین به بخش تکمیلی مراجعه کنید). جداول S2 برای خوشه های اوج). در طول رمزگذاری محرک های صورت، خوشه های قابل توجهی در نواحی انتخابی صورت شامل شکنج دوکی شکل 29،30،31 و آمگیدال 47 مشاهده شد. در طول رمزگذاری محرک های صحنه، خوشه های قابل توجهی در شکنج دوکی شکل دوطرفه که تا شکنج پاراهیپوکامپ گسترش می یابد، مشاهده شد. در نهایت، در طول رمزگذاری محرک های حیوانی، خوشه های قابل توجهی در ناحیه انتخابی حیوانات شکنج دوکی شکل دو طرفه مشاهده شد.

فعالیت عملکردی کلی در طول کار رمزگذاری اپیزودیک برای کل نمونه استخراج شد. خوشه های قابل توجهی در هنگام رمزگذاری صورت ها، صحنه ها و حیوانات به رنگ قرمز/زرد نشان داده شده اند. هیچ همپوشانی بین این خوشه ها و ضایعات TBI (سبز) وجود نداشت.

بیماران TBI افزایش شکنج گیجگاهی میانی چپ را نشان می دهند که به سمت فعال سازی شیار گیجگاهی برتر در طول پردازش صورت گسترش می یابد.

مطابق با نتایج رفتاری، تفاوت های گروهی در تصویربرداری در طول رمزگذاری چهره ها آشکار بود. شرکت کنندگان TBI افزایش فعال سازی را در شکنج گیجگاهی میانی سمت چپ نشان دادند که به سمت شیار گیجگاهی فوقانی در مقایسه با افراد سالم گسترش می یابد (شکل 5؛ همچنین به جداول تکمیلی S3 برای خوشه های اوج مراجعه کنید).

افزایش فعال سازی در ژیروس زمانی میانی چپ که به سولکوس موقتی برتر در طول رمزگذاری چهره ها گسترش می یابد ، برای TBI در مقایسه با گروه کنترل سالم مشهود بود. بین این خوشه (قرمز/زرد) و ضایعات TBI (سبز) همپوشانی وجود نداشت.

در مقابل ، هیچ تفاوت گروهی قابل توجهی در هنگام رمزگذاری صحنه ها یا حیوانات مشهود نبود.

فعال سازی در ساختارهای زمانی در هنگام رمزگذاری صورت به طور مستقیم عملکرد را پیش بینی نمی کند

برای کشف بیشتر رابطه مغز-رفتار ، مقادیر مقابله با تجزیه و تحلیل FEAT برای خوشه صورت قابل توجه استخراج شد. ما ابتدا بررسی کردیم که آیا در پاسخ BOLD بین گروه ها با استفاده از یک نمونه مستقل T-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-test تفاوت معنی داری وجود دارد. همانطور که انتظار می رفت ، بیماران TBI مقادیر COPE بالاتر (M = 7. 20 ، SD = 21. 75) را در مقایسه با گروه کنترل سالم (M = - 9. 86 ، SD = 23. 16) ، T (18) = 3. 05 ، P = 0. 003 (شکل مکمل شکل 2A) نشان دادند. ما در ادامه بررسی کردیم که آیا با استفاده از همبستگی پیرسون ، ارتباط با عملکرد رفتاری در کار تشخیص اپیزودیک وجود دارد یا خیر. به طور کلی ، هیچ رابطه مستقیمی بین مقادیر COPE و نمرات کلی DPRIME برای محرک های صورت ، R (63) = - 0. 17 ، P = 0. 167 (شکل مکمل 2B) وجود نداشت. بین مقادیر COPE و نمرات DPRIME FACE همبستگی منفی ضعیف وجود داشت که هنگام در نظر گرفتن اولین اجرای ارائه ، به اهمیت نزدیک شد ، R (63) = - 0. 21 ، P = 0. 088 (شکل مکمل 2C). بین مقادیر COPE و نمرات DPRIME FACE برای اجرا دوم ، R (63) = - 0. 080 ، P = 0. 527 (شکل 2D) ارتباط معنی داری مشاهده نشد.

بحث

مطالعه حاضر بر تعیین نقش فعالیت لوب تمپورال در حافظه اپیزودیک به دنبال TBI متمرکز شده است. ما برای اولین بار با استفاده از شواهد همگرا از داده های رفتاری و FMRI نشان دادیم که اختلال حافظه اپیزودیک به دنبال TBI به نظر می رسد خاص طبقه بندی شده و مربوط به یک منطقه خاص در لوب تمپورال است. گروه TBI دقت تشخیص ضعیف تر را برای چهره ها و صحنه ها نشان داد ، اما فقط در اولین قرار گرفتن مجدد این محرک ها. هنگامی که عملکرد حافظه اپیزودیک در طول نمایش ارائه شد ، عملکرد مختل شده فقط برای محرک های صورت وجود داشت. این کسری خاص در تشخیص چهره به عنوان افزایش فعال سازی در غده زمانی میانی که به سولکوس زمانی برتر در طول رمزگذاری صورت گسترش می یابد ، نشان می دهد. به طور کلی ، این یافته ها نشان می دهد که به دنبال TBI: (الف) حافظه اپیزودیک برای محرکهای پیچیده ای مانند چهره ها اختلال ایجاد می شود ، و (ب) ناکارآمدی رفتاری قوی در افزایش فعال سازی در ساختارهای لوب زمانی خاص در حین رمزگذاری منعکس می شود.

به طور گسترده ، یافته های ما مشابه مطالعات قبلی بیماران آمنی است که اختلالات حساس به محرک را برای محرکهای پیچیده مانند چهره و صحنه 34،35 نشان می دهند. یافته های ما همچنین با یک مطالعه قبلی که نشان دهنده اختلال در تشخیص چهره در جمعیت TBI 36 است ، مطابقت دارد. ولنتاین و همکاران. شرکت کنندگان در معرض طیف وسیعی از وظایف شناخت و یادگیری صورت و دریافتند که در حالی که عملکرد متفاوت است ، کسری برای وظایف با خواسته های بیشتر 36 آشکارتر بود. به طور خاص ، حساس ترین کارها مواردی بود که حاوی تعداد بیشتری از چهره ها برای رمزگذاری یا ارائه کمتر از محرک ها بود. وظیفه ما از نظر بسیار دشوار بود که شرکت کنندگان با تعداد مشابهی از محرک های صورت ارائه شدند که فقط در مرحله رمزگذاری دو بار نشان داده شدند. بنابراین ، تعجب آور نبود که ما یک یافته مشابه را بدست آوردیم.

همانطور که انتظار می رفت ، ما دریافتیم که گروه TBI در زمان واکنش آنها به طور کلی کندتر از کنترل سالم است. با این حال ، هر دو گروه سریعتر به چهره ها و صحنه ها پاسخ دادند. این نتیجه تا حدودی با یک مطالعه انجام شده توسط Keightley و همکاران مطابقت دارد. کسی که دریافت که شرکت کنندگان سریعتر نسبت به صحنه های 48 نسبت به چهره واکنش نشان دادند. ما در ادامه بررسی کردیم که آیا تجارت دقت سرعت می تواند یافته های ما را به خود اختصاص دهد ، با توجه به اینکه شرکت کنندگان دقت بیشتری را برای محرک های صورت نشان دادند. ما دریافتیم که از جمله زمان واکنش به عنوان یک همبستگی هنگام تعیین تفاوت بین گروه در دقت صورت ، نتیجه را تغییر نمی دهد. در عوض ، پاسخ سریع به چهره ها نشان می دهد که افراد مبتلا به TBI ممکن است رمزگذاری سطحی از محرک های صورت را انجام داده اند ، بنابراین بر تصمیم گیری تأثیر منفی می گذارد.

یک جنبه منحصر به فرد از مطالعه ما ، گنجاندن دسته های مختلف محرک ها بود که به ما امکان می دهد بررسی کنیم که آیا اختلالات انتخابی برای دسته های خاص وجود دارد یا خیر. جالب توجه است ، نتایج ما نشان می دهد که گروه TBI پیدا شده است که نسبت به گروه کنترل سالم بسیار دشوار است ، زیرا کسری رفتاری فقط برای این محرک ها آشکار است وقتی که عملکرد کلی در نظر گرفته شد. یکی از دلایل بالقوه این نتایج این است که چهره ها متفاوت از سایر محرک های بصری 37 پردازش می شوند. در واقع ، پردازش صورت یک پدیده پیچیده است که نیاز به فرآیندهای چند وجهی در مناطق گسترده قشر مغز 40 دارد. علاوه بر این ، بر خلاف بسیاری دیگر از محرک های بصری ، آنها به صورت جامع و پیکربندی 38،39 پردازش می شوند. بنابراین ، تبعیض مستلزم توجه به جزئیات و درک ظریف از ویژگی های متغیر صورت 40 است.

یک یافته غیر منتظره این بود که عملکرد بسته به ارائه اجرا در طول کار تشخیص اپیزودیک ، بین گروه ها متفاوت است. یعنی ، گروه TBI تشخیص اختلال در حافظه را در مقایسه با کنترل های سالم در اولین نمایش ارائه برای چهره ها و صحنه ها نشان داد ، اگرچه هیچ تفاوتی در عملکرد با اجرای ارائه دوم مشاهده نشده است. توضیحی برای این یافته به این واقعیت مربوط می شود که قرار گرفتن در معرض محرک ها در اولین نمایش ارائه ممکن است منجر به خطاهای بیشتر در اجرای دوم به دلیل سردرگمی حافظه منبع شود (یعنی سوء استفاده از حافظه متنی اطراف اطلاعات) 49،50 و/یاتداخل برگشتی (یعنی اطلاعات جدید به طور مضر تأثیر اطلاعات قبلاً آموخته شده) 51. این برای محرکهای "جدید" مرتبط است زیرا قرار گرفتن در معرض این محرکها در اولین اجرای نمایش ممکن است منجر به قضاوت نادرست از محرک ها به عنوان "قدیمی" (یعنی مثبت کاذب) در اجرای دوم ارائه شود. سازگار با این فرضیه این واقعیت است که عملکرد برای گروه TBI و گروه کنترل سالم برای اجرای دوم ارائه فقیرتر بود. با این حال ، الگوی نتایج نشان می دهد که کنترل های سالم ممکن است بیشتر در معرض این اثرات باشد ، شاید به دلیل اثر سقف. یعنی ممکن است احتمال "رگرسیون به میانگین" برای کنترل های سالم در مقایسه با گروه TBI وجود داشته باشد. به همین دلایل ، ما پیشنهاد می کنیم که عملکرد در اولین اجرا ممکن است نشانگر بهتری از حافظه اپیزودیک باشد.

اگرچه عملکرد در اولین نمایش ارائه نشان داد که گروه TBI برای چهره ها و صحنه ها مختل شده است ، اما پردازش چهره ها به عنوان تنها بین اختلاف گروه در FMRI ظاهر می شود. بنابراین ، یافتن FMRI همچنین از مفهوم اختلال خاص برای چهره ها ، صحنه های بیش از حد و غوطه وری و حیوانات پشتیبانی می کند. در حین رمزگذاری چهره ها ، گروه TBI پاسخ افزایش یافته در غده زمانی میانی چپ را که به سولکوس موقتی برتر گسترش یافته است ، نشان داد. در کنترل های سالم ، ژیروس زمانی میانی در پردازش عبارات صورت 52. 53 نقش دارد. علاوه بر این ، سولکوس موقتی برتر بخشی از شبکه اصلی Face 30 را تشکیل می دهد و در پردازش ویژگی های پویا صورت ، مانند جهت نگاه چشم و بیان عاطفی 54،55،56 نقش دارد. همراه با نتایج رفتاری ، افزایش فعال سازی در این ساختارهای زمانی نشان می دهد که افراد مبتلا به TBI هنگام پردازش چهره از نشانه های متنی تر ، البته کمتر کارآمد استفاده می کنند.

با این حال ، بررسی فعال سازی در خوشه چهره قابل توجه (به عنوان مثال گوروس موقتی میانی/سولکوس موقتی برتر) و حافظه شناخت برای محرک های صورت نتوانست رابطه ای روشن و رفتار مغز نشان دهد. یعنی هیچ ارتباط معنی داری بین فعالیت جسورانه و عملکرد تشخیص چهره آشکار نبود. یک توضیح در مورد اینکه چرا ما چنین ارتباطی را مشاهده نکردیم به دلیل سهم سایر مناطق مغز است که در رمزگذاری محرکهای اپیزودیک دخیل است. به عنوان مثال ، لوب های فرونتال در جنبه های سازمانی رمزگذاری اپیزودیک 11 ، از جمله استفاده از استراتژی ، تخصیص منابع و برنامه ریزی 57،58 درگیر هستند. بنابراین ، این امکان وجود دارد که فعال سازی لوب تمپورال به تنهایی برای ضبط کامل این رابطه رفتار مغزی کافی نباشد. بررسی بیشتر در مورد تعامل بین لوب تمپورال و سایر مناطق مغز ممکن است به روشن شدن این امر کمک کند.

در مطالعه ما محدودیت هایی وجود داشت. الگوی حافظه اپیزودیک ما فقط به ما امکان می دهد فعالیت عملکردی را در طول رمزگذاری محرک بررسی کنیم. بنابراین ، ما نمی توانیم در مورد چگونگی ساختار لوب تمپورال در هنگام شناخت یا بازیابی محرکهای اپیزودیک به دنبال TBI ، اظهار نظر کنیم. این ممکن است راهی برای اکتشاف در تحقیقات آینده باشد. نکته مهمی که می تواند بر تفسیر نتایج FMRI ما تأثیر بگذارد ، وجود صدمات ساختاری است. از نظر ضایعات کانونی ، به نظر نمی رسد که اینها با خوشه قابل توجهی همپوشانی داشته باشند و بنابراین نمی توانند تفاوت در فعال سازی جسورانه بین گروه ها را توضیح دهند. با وجود این ، باید توجه داشت که فقط ضایعات کانونی در مطالعه حاضر در نظر گرفته شده است. با توجه به فرکانس بالای آسیب آکسون پراکنده 18 و تأثیر آن بر حافظه 21،22 ، مطالعات آینده ممکن است با استفاده از تصویربرداری تانسور انتشار (DTI) برای تعیین کمیت آسیب ریزساختار به دستگاه های ماده سفید نیز در نظر بگیرد. نکته دیگر در مورد مطالعه حاضر ناهمگونی شرکت کنندگان TBI بود. به عنوان مثال ، گنجاندن افراد در نقاط زمانی آسیب دیدگی ، تشخیص اثرات مرحله بازیابی بر حافظه اپیزودیک را دشوار می کند. با این وجود ، اطمینان بخش است که کسری با وجود ناهمگونی شرکت کنندگان ما آشکار است و قوی ترین یافته (یعنی کسری برای چهره ها) در هر دو روش تصویربرداری رفتاری و عملکردی مشهود است.

با وجود محدودیت ها ، مطالعه ما چندین پیامدهای مهم دارد. از دیدگاه بالینی ، به طور کلی اذعان می شود که افراد پس از آسیب ، نقص حافظه اپیزودیک را تعمیم داده اند. یافته های ما شواهدی را برعکس ارائه می دهد و نشان می دهد که اختلال برای محرکهای بصری پیچیده مانند چهره ها و صحنه ها آشکارتر است. بنابراین ، محرکهای بصری پیچیده ممکن است برای ارزیابی نقص حافظه اپیزودیک با توجه به ویژگی بالاتر برای تشخیص عملکرد اختلال نسبت به کنترل های سالم مناسب تر باشد. از نظر عملی تر ، یافته های ما به روشن شدن استراتژی هایی که به دنبال TBI مفید هستند ، کمک می کند. ترجمه بالینی آشکار نیاز به ارائه استراتژی هایی است که باعث می شود پردازش عمیق تر برای کمک بهتر حافظه برای محرک های پیچیده ترویج شود.

در نتیجه ، شواهدی پیدا کردیم که نشان می دهد افراد مبتلا به TBI اختلال در حافظه اپیزودیک را برای محرکهای پیچیده نشان می دهند و این با تغییرات عملکردی همراه است. از نظر رفتاری ، گروه TBI در ابتدا دقت تشخیص ضعیف تر را برای چهره ها و صحنه ها نشان داد ، اگرچه کسری فقط برای چهره ها آشکار بود که عملکرد به طور کلی در نظر گرفته می شد. از نظر عصبی ، اختلال رفتاری برای چهره هایی که به عنوان افزایش فعال سازی در غده زمانی میانی که به سولکوس موقتی برتر در حین رمزگذاری صورت گسترش می یابد ، تجلی می یابد. به طور کلی ، ما شواهد اولیه را ارائه می دهیم که نشان می دهد پس از TBI: (الف) اختلال حافظه اپیزودیک دامنه خاص است و به طور گسترده ای به پیچیدگی محرک ها بستگی دارد ، و (ب) ناکارآمدی رفتاری قوی در افزایش فعال سازی در ساختارهای خاص لوب تمپورال منعکس می شود. بشر

در دسترس بودن داده ها

کلیه داده های پشتیبانی شده از یافته های این مطالعه را می توان از نویسنده مربوطه درخواست کرد.