How the size of the to-be-learned material influences the encoding and later retrieval of associative memories: A pupillometric assessment

Pupillometry have recently added valuable insights about the cognitive and possible neurobiological processes underlying episodic memory. Most of the studies, however, investigated recognition memory, which only partially relies on cue-driven recollection, the hallmark feature of episodic memory. Here we measured pupil size during a paired associate learning task, where participants encoded word-pairs, and after a short delay they took part in a cued recall. Importantly, we manipulated the size of the learning set: participants either learnt two, four or eight word-pairs in a row. As expected, increasing set size resulted in larger forgetting, assumingly as a consequence of weaker memory strength for the word-pairs. Our results show an important difference between pupil size changes observed during encoding and retrieval. During retrieval, the pupil instantly begun to dilate, as a sign of increased processing load accompanying the retrieval of the target memory. Importantly, large set size was also associated with larger pupil dilation during retrieval. This supports the notion that pupil dilation can be regarded as a marker of memory strength. In contrast, during encoding, pupil dilation decreased with increasing amount of encoded information, which might be due to the overuse of attentional resources. Furthermore, we also found that serial position during encoding modulated subsequent memory effects: for the first three serial positions, successful recall was predicted by larger pupil dilation during encoding, whereas such subsequent memory effect was absent for later serial positions. These results suggest that the amount of information independently modulates pupil dilation during encoding and retrieval, and support the assumption that pupillometric investigation of paired associate learning could be an informative way to investigate the cognitive and neurobiological processes of episodic memory

Goal attainment and memory suppression: Zeigernik reloaded

In two series of experiments we investigated the effect of goal fulfilment on accessibility of episodic memories. First, based on the pioneering work of Zeigarnik (1927) we developed a novel paradigm to test the role of goal attainment in episodic retrieval. In this task subjects have to complete word stems of category exemplars belonging to a given category, the completion of words were randomly interrupted in half of the categories. Following a delay, unexpected free recall, category-cued recall or recognition tasks were conducted. The results show that subjects tend to recall less items from the completed categories in the free recall task whereas such difference is absent in the category-cued recall and recognition tasks. Second, using a list method directed forgetting (DF) paradigm we found that replacing the forget instruction with a memory test, which informed participants that the learning event is finished, DF phenomena (i.e. lower recall rate of to be forgotten items compared to baseline items) can be simulated. We suggest that a forget instruction in a learning task is an effective goal completion cue. These results suggest that goal completion puts goal-relevant information in an available, but in a less accessible form for later retrieval

Figyelmi váltás OCD-ben – egy eye-tracker vizsgálat

A végrehajtó funkciók egy fontos aspektusa a figyelmi szett-váltás: az a képességünk, hogy a figyelmünket egy összetett ingerhalmaz vagy egy bonyolult esemény irrelevánssá vált aspektusáról egy másik, releváns dimenzióra irányítsuk. Mérésére gyakran alkalmazott eszköz az Intradimenzionális/Extradimenzionális Figyelmi Szett-Váltás Feladat (IED-feladat). Számos vizsgálatban igazolták, hogy az Obszesszív-Kompulzív Zavarral (OCD) diagnosztizált betegeknél deficit mutatható ki az IED-feladatban (Chamberlain és mtsai, 2006; Veale és mtsai, 1996; Watkins és mtsai, 2005), összhangban az OCD-ben általában is megfigyelt exekutív diszfunkcióval. Chamberlain és mtsai (2007) azt is kimutatták, hogy a deficit az OCD-vel diagnosztizált betegek tünetmentes rokonaiban is jelen van. Ez felveti annak a lehetõségét, hogy a figyelmi szett-váltás az OCD kognitív endofenotípusa. Ezen támogató empirikus adatokat azonban több kutatócsoport nem tudta replikálni (Nielsen és De Boer, 2003; Simpson és mtsai, 2006). Mivel ezen kutatások jellemzõen kisebb elemszámú csoportokat alkalmaztak, az eredmények ilyen mintázatát okozhatja az alacsony statisztikai erõ is, mely részben fakadhat az IED-feladat viselkedéses mutatóinak nem megfelelõ érzékenységébõl. Kutatásunk célja az volt, hogy az IED-feladatnak elkészítsük egy olyan verzióját, ahol a figyelmi folyamatokat online rögzíteni tudjuk egy szemmozgáskövetõ berendezés (eye-tracker) segítségével. A kutatás keretében 18 OCD-vel diagnosztizált beteg és 18 illesztett kontrollszemély teljesítményét hasonlítottuk össze egy eye-trackerre adaptált IED-feladatban. A statisztikai elemzés során a viselkedéses és szemmozgás-mintázatokban megjelenõ eltéréseket vizsgáltuk. Néhány korábbi vizsgálattal összhangban (ld. pl. Nielen és De Boer, 2003; Simpson és mtsai, 2006), a viselkedéses teljesítményben nem találtunk eltérést a két csoport között. A szemmozgás-mutatókban található finom eltérések azonban jelezték az OCD-vel asszociált figyelmi szett-váltás deficitet. Az eredményeink tehát alátámasztják, hogy az OCD-ben a figyelmi szett-váltás deficitje kimutatható, és felhívják a figyelmet arra is, hogy kis elemszámú neuropszichiátriai kutatások esetében a kognitív folyamatok eye-trackerrel történõ monitorozása a viselkedéses adatoknál érzékenyebb mutatókkal szolgálhat

Visuo-spatial memory impairment in obsessive compulsive disorder (OCD): from neuropsychological findings to eye-tracking

There is a growing amount of evidence about the deficit of executive system in OCD, which is strongly related to the fronto-basal loop dysfunctions of the disorder (e.g. Chamberlain et al., 2005; Olley et al., 2007). In addition to the executive deficit, several studies found impaired visual and spatial memory performance in this disorder. In an early neuropsychological model, Savage (1998) suggested that the fronto-striatal dysfunctions along with impaired executive functioning leads to observed memory difficulties (encoding and retrieval of nonverbal information). Following this suggestion, here we aimed at investigating visuo-spatial memory functions in a pool of OCD patients in two studies. We combined neuropsychological tasks and computer based working memory paradigms with eye-tracking methodology. In Study 1 the Rey Complex Figure Task (RCFT) was used and it was found that OCD patients performed significantly poorer in the copy and recall phase of the task in comparison with matched healthy control group. Symptom severity and the level of anxiety were assessed by the Yale Brown Obsessive Compulsive Scale (Y-BOCS) and the State-Trait Anxiety Inventory (STAI), respectively. There was a significant negative correlation between symptom severity (Y-BOCS total scores) and the recall scores of the RCFT. In Study 2 we developed a computer-based Visual Pattern Task to investigate the eye movement correlates of cognitive processes involved in visuo-spatial working memory function. In addition subjects were also screened by a neuropsychological test battery including tasks on shifting (Wisconsin Card Sorting Test), response inhibition (Stop Signal Task, Stroop Task) and working memory capacity functions (n-back Task). According to our preliminary eye-tracking results, in comparison with healthy control subjects, OCD patients produced a significant decrease in target-related dwell time scores during the delay phase of the task. We will discuss the possible relationships between eye movement patterns, cognitive deficits and symptom severity

Vizuális-téri emlékezeti funkciók vizsgálata kényszerbetegségben eye-tracker segítségével

Obszesszív-kompulzív zavarban (OCD, kényszerbetegség) a klinikai tünetek egyik lényeges kognitív háttérfaktoraként legtöbb szerzõ a végrehajtó rendszer diszfunkcióját emeli ki (Kuelz és mtsai, 2004; Abramovitch és mtsai, 2013). A végrehajtó deficit mellett számos kutatás számol be ugyanakkor vizuális emlékezeti nehézségekrõl (pl. Moritz et al., 2003). Az elõadás részletesen tárgyalja az emlékezeti és a végrehajtó funkciók közti lehetséges összefüggéseket, bemutatva az ide kapcsolódó legfontosabb elméleti modelleket, elképzeléseket. Egy korai neuro-pszichológiai modell azt feltételezi, hogy a frontostriatális rendszer és a végrehajtó mûködések zavara együtt járul hozzá a vizuális-téri emlékezeti problémákhoz OCD-ben (Savage, 1999). Ebbõl a feltételezésbõl kiindulva saját kutatásunkban elsõsorban az alábbi kérdésekre keressük a választ: Van-e vizuális-téri emlékezeti deficit OCD-ben az egészséges, korban és végzettségben illesztett kontrollcsoporthoz viszonyítva? Milyen összefüggés van a tünetek súlyossága, a végrehajtó feladatokon nyújtott teljesítmény és az emlékezeti teljesítmény között? A szemmozgás-regisztráció alkalmas-e biológiai markerek elkülönítésére OCD-ben? Vizsgálatunkhoz egy vizuális-téri emlékezeti paradigmát dolgoztunk ki, melyben a vizsgálati személyeknek egy 5x5 mátrixban megjelenõ ingereket (sötét négyzetek) kellett megjegyezniük, majd 3,5 másodperces késleltetést követõen felidézniük. Az ingerek bemutatása 2 kondícióban történt (szeriális és szimultán), a szemmozgás regisztrációjára pedig az ingerek bemutatása, a késleltetés és a felidézés szakaszaiban került sor. Elõzetes eredményeink alapján azt látjuk, hogy a késleltetés alatt a betegek kevesebb idõt töltenek (dwell time) a feladat szempontjából releváns területeken (ingerek helye), mint az egészséges kontrollok. Eredményeink támogatják elképzelésünket, mely szerint az eye-tracking technológia alkalmas lehet biológia markerek azonosítására OCD-ben

Physiological Measures of Dopaminergic and Noradrenergic Activity During Attentional Set Shifting and Reversal

Dopamine (DA) and noradrenaline (NA) are important neurotransmitters, which are suggested to play a vital role in modulating the neural circuitry involved in the executive control of cognition. One way to investigate the functions of these neurotransmitter systems is to assess physiological indices of DA and NA transmission. Here we examined how variations of spontaneous eye-blink rate and pupil size, as indirect measures of DA and NA activity, respectively, are related to performance in a hallmark aspect of executive control: attentional set shifting. We used the Intra/Extradimensional Set Shifting Task, where participants have to choose between different compound stimuli while the stimulus-reward contingencies change periodically. During such rule shifts,participants have to refresh their attentional set while they reassess which stimulus-features are relevant. We found that both eye-blink rate (EBR) and pupil size increased after rule shifts, when explorative processes are required to establish stimulus–reward contingencies. Furthermore, baseline pupil size was related to performance during the most difficult, extradimensional set shifting stage, whereas baseline EBR was associated with task performance prior to this stage. Our results support a range of neurobiological models suggesting that the activity of DA and NA neurotransmitter systems determines individual differences in executive functions(EF), possibly by regulating neurotransmission in prefrontal circuits. We also suggest that assessing specific, easily accessible indirect physiological markers, such as pupil size and blink rate, contributes to the comprehension of the relationship between neurotransmitter systems and EF

Mesterséges nyelvtan elsajátítása – viselkedéses és szemmozgáskövetéses vizsgálatok eredményei

Mesterségesnyelvtan-elsajátítási paradigmával vizsgáltuk, hogy a magyar endocentrikus összetett szavak alkotását irányító absztrakt szerkezeti-szekvenciális mintázat mennyire tanulható implicit módon, a lexikai-szemantikai információk nélkül. A szerkezeti-szekvenciális mintázatot jelentés nélküli álszavakkal hoztuk létre. Eredményeink szerint tényleges tanulási folyamatok zajlottak. A résztvevők a szabályos összetett szavakat, valamint a száliens hibákat könnyen azonosították, míg a nehezen észlelhető hibákat gyakrabban tévesen elfogadták. A viselkedéses vizsgálattal szinkronizáltan szemmozgáskövető berendezést is alkalmaztunk. A három kondíció különbsége megjelent a szemmozgásmutatók eltéréseiben, az álszavak kritikus részeihez kapcsolódva. Az önreflexióik alapján a személyeket két csoportba osztottuk. A csoportok mind viselkedésesen, mind a szemmozgásmutatókban eltérő profilt mutattak. Végezetül fontos eredmény, hogy tanulásra utaló különbségeket találtunk a szemmozgásmutatók mintázatában olyan esetekben is, amikor a viselkedéses mutatókban a tanulás nem volt kimutatható

Végrehajtó-funkciók vizsgálata OCD-vel és szkizofréniával diagnosztizált betegeknél, szemmozgás-követő berendezés segítségével

A témában végzett kutatások egyértelműen arra utalnak, hogy a végrehajtó-rendszer deficitje kimutatható mind OCD-vel, mind szkizofréniával diagnosztizált betegek esetében. Azonban az irodalomban sok ellentmondás található, mert a megismerési folyamatok mintázatainak vizsgálata különböző pszichiátriai betegcsoportok esetén számos módszertani szempontból komoly kihívást jelent. Az egyik ilyen kihívás a vizsgálatba bevonható kísérleti személyek alacsony számából adódó alacsony statisztikai erő. A szemmozgás-követő berendezés használata azonban részben megoldást jelenthet erre a problémára: segítségével a végrehajtó-rendszer olyan aspektusai is vizsgálhatóvá válnak, melyek pusztán viselkedéses mutatók vizsgálata esetén rejtve maradnak, így a végrehajtórendszer érzékenyebb vizsgálata válik lehetővé. Az előadásunkban azt szeretnénk bemutatni, hogy a szemmozgás-követő berendezés vizsgálata hogyan járulhat hozzá a végrehajtó-deficit feltárásához szkizofréniával, illetve OCD-vel diagnosztizált betegek mintáit vizsgálva. Két, nemrég indult vizsgálat első adatait fogjuk bemutatni, melyekben három végrehajtó-funkciókat mérő teszt eye-trackerre adaptált változatát használtuk. Az eredmények ismertetése mellett kitérünk a pszichiátriai betegekkel végzett, eye-trackert alkalmazó kutatások speciális módszertani aspektusaira is