Miten elämänvaiheet muokkaavat tietoisuutta ja luovat muistoja?

Elämä koostuu sarjasta pieniä tapahtumia: aamukahvin keittäminen, koiran ulos päästäminen, kannettavan tietokoneen avaaminen ja koiran päästäminen takaisin sisään. Kaikki nämä tapahtumat muodostavat kokonaisen päivän. Aivomme tarkkailevat ja käsittelevät jatkuvasti tapahtumia, jotka muodostavat jokapäiväisen elämämme, sanoo Jeff Zacks, Washingtonin yliopiston Edgar James Swift -professori taiteiden ja tieteiden alalla sekä psykologisten ja neurobiologisten tieteiden laitoksen johtaja.

"Ymmärrys siitä, mistä tapahtumat alkavat ja mihin ne päättyvät, on ratkaisevan tärkeää maailman ymmärtämiseksi", Zacks sanoi.

Kahdessa uudessa artikkelissa Zacks ja muut tutkijat humanististen ja tieteiden tiedekunnasta sekä McKelvey School of Engineeringistä tarkastelevat tätä ihmisen kognitiossa keskeistä prosessia.

Zacks johti tutkimusta, jossa tietokonemalleja koulutettiin katsomaan yli 25 tuntia videomateriaalia ihmisistä, jotka suorittivat yksinkertaisia, arkipäiväisiä tehtäviä, kuten keittiön siivoamista tai ruoanlaittoa, ja tekemään sitten ennusteita siitä, mitä seuraavaksi tapahtuisi. Tutkimus tuotti yllättävän havainnon: Tietokonemallit olivat tarkimpia, kun ne reagoivat epävarmuuteen. Kun malli oli erityisen epävarma siitä, mitä seuraavaksi tapahtuisi, se palautti asetuksensa ja arvioi tilanteen uudelleen, mikä paransi sen kokonaisvaltaista ymmärrystä.

PNAS Nexus -lehdessä julkaistun tutkimuksen ovat kirjoittaneet Thanh Nguyen, jatko-opiskelija Zachs Dynamic Cognition Labissa; Matt Bezdek, laboratorion vanhempi tutkija; Aaron Bobick, McKelvey School of Engineeringin professori ja dekaani; Todd Braver, William R. Stakenbergin ihmisarvojen ja moraalisen kehityksen professori; ja Samuel Gershman, neurotieteilijä Harvardista.

Zacks oli aiemmin teorioinut, että ihmisaivot ovat erityisen herkät pienille yllätyksille, jotka täyttävät elämämme. Hän ehdotti, että ihmiset yliarvioivat kohtauksen aina, kun he rekisteröivät jotain odottamatonta, ilmiötä, joka tunnetaan nimellä "ennustusvirhe". Mutta havainto, että onnistunut tietokonemalli kiinnitti enemmän huomiota epävarmuuteen kuin ennustevirheisiin, kyseenalaisti tämän teorian.

"Me teemme tiedettä", Zacks sanoi. "Muistamme teorioita, kun kohtaamme uutta tietoa."

Yllätykset ovat edelleen tärkeitä, eikä ennustusvirheen käsitettä tarvitse kokonaan hylätä, Nguyen sanoi. "Alamme ajatella, että aivot käyttävät molempia mekanismeja", hän sanoi. "Kyse ei ole siitä, että valitsisimme toisen toisen sijaan. Jokainen malli voi antaa ainutlaatuisen panoksen ymmärrykseemme ihmisen kognitiosta."

Muistin rooli tapahtumien käsittelyssä

Dynamic Cognition Labin tutkija Maverick Smith tutkii myös tapahtumien ymmärtämisen ja muistin välistä suhdetta. Smith työskenteli yhdessä Heather Baileyn, entisen WashU:n postdoc-tutkijan ja nykyisen Kansasin osavaltionyliopiston apulaisprofessorin, kanssa ja kirjoitti yhdessä katsausartikkelin Nature Reviews Psychology -lehdessä. Artikkelissa kerättiin yhä enemmän todisteita siitä, että pitkäaikainen muisti on läheisesti sidoksissa kykyyn määrittää loogisesti ja tarkasti, missä yksi tapahtuma päättyy ja toinen alkaa.

"Kyvyssä tunnistaa tapahtumien alku ja loppu on monia yksilöllisiä eroja, ja nämä erot voivat vahvasti ennustaa, kuinka hyvin ihmiset muistavat tapahtumia myöhemmin", Smith sanoi. "Toivomme kehittävämme intervention, joka voi parantaa muistia auttamalla ihmisiä segmentoimaan tapahtumia paremmin."

Iän vaikutus tapahtumien havaitsemiseen

Zacksin tavoin Smith luottaa videoleikkeisiin ymmärtääkseen paremmin, miten aivot käsittelevät tapahtumia. Ruoanlaiton tai siivoamisen sijaan hänen videoissaan näytetään henkilöä ostoksilla kaupassa, asentamassa tulostinta tai suorittamassa muita arkipäiväisiä tehtäviä. Erilaisissa kokeissa katsojat painavat painikkeita, kun he uskovat tapahtuman alkavan tai päättyvän. Smith testaa sitten osallistujien muistikuvaa videosta sarjalla kirjallisia kysymyksiä.

Smith havaitsi, että vanhemmilla ihmisillä on vaikeampi käsitellä tapahtumia, mikä voi olla osallisena ikään liittyvässä muistin heikkenemisessä. "Voi olla olemassa tapa puuttua asiaan, jotta he muistaisivat elämänsä tapahtumia paremmin", hän sanoi.

Lisätutkimuksia

Zacksilla, Nguyenilla, Smithillä ja muilla psykologisten ja neurobiologisten tieteiden laitoksen jäsenillä on kunnianhimoisia suunnitelmia tutkia tarkemmin aivojen kykyä käsitellä ja muistaa tapahtumia. Zacksin tiimi työskentelee fMRI:n parissa seuratakseen 45 osallistujan reaktioita arkipäiväisten tapahtumien videoihin reaaliajassa. "Tutkimme näiden kognitiivisten toimintojen todellisia neurodynaamisia prosesseja", Zacks sanoi.

Eräässä toisessa tutkimuksessa seurataan silmien liikkeitä, mikä tarjoaa uutta tietoa siitä, miten näemme maailman. "Kun ihmiset tarkkailevat arkipäivän toimintoja, he käyttävät paljon aikaa ihmisten käsien tarkkailuun", Zacks selitti.

Smith käyttää parhaillaan videopohjaisia kokeita testatakseen, voiko hän parantaa tutkimukseen osallistuneiden – mukaan lukien ikääntyneiden ja Alzheimerin tautia sairastavien – muistia helpottamalla tapahtumien välisten rajojen tunnistamista. Viime kädessä hän haluaisi ymmärtää, miten tapahtumien havainnot tallentuvat ja säilyvät pitkäaikaismuistissa.

"Jotkut ihmiset ovat selvästi parempia kuin toiset jakamaan tapahtumia merkityksellisiin osiin", Smith sanoi. "Voimmeko parantaa tätä kykyä, ja johtaako se parempaan muistiin? Näihin kysymyksiin yritämme edelleen vastata."