Partie 3 : Les déformations environnementales modifient dynamiquement la mémoire spatiale humaine

Contact : Audrey Hu Whatsapp/hp : 0086 13880143964 E-mail :audrey.hu@wecistanche.com

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4|MÉTHODES

4.1|Intervenants

Quarante-neuf participants ont donné leur consentement écrit et ont été payés pour participer à l'Expérience 1, 53 pour l'Expérience 2 et 48 pour l'Expérience 3. Un participant de l'Expérience 1 et quatre participants de l'Expérience 2 ont été exclus pour avoir fait pire que le hasard à la fin de la dernier bloc familier. Un participant supplémentaire a été exclu de l'expérience 2 en tant que valeur aberrante (score de décalage> 3 au-dessus de la moyenne, dans la direction prévue), laissant un décompte final de 48 participants à l'expérience 1 (31 femmes, âge moyen 23,5 ans, tranche d'âge 18-44) , 48 dans l'expérience 2 (30 femmes, âge moyen 22,4 ans, tranche d'âge 18-33 ans) et 48 dans l'expérience 3 (38 femmes, âge moyen 22,9 ans, tranche d'âge 18-44 ans), avec 24 participants dans chaque condition expérimentale. La taille de l'échantillon a été choisie avant de mener toutes les expériences pour être le double du nombre de participants aux expériences précédentes étudiant des effets similaires (Chen et al., 2015). Tous les participants ont fourni un consentement éclairé conformément à l'Institutional Review Board de l'Université de Pennsylvanie.

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4.2|Protocoles expérimentaux

4.2.1|Expérience 1 : Environnement virtuel de bureau avec toutes les informations visuelles disponibles—Nous avons utilisé Source SDK Hammer Editor (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA) pour construire des environnements de réalité virtuelle qui ont été rendus et affichés dès le premier point de vue personnel en utilisant le portail du logiciel de jeu commercial (http://www.valvesoftware.com, Valve Software, Bellevue, WA). L'environnement a été affiché sur un 27-in. Moniteur LG (résolution : 1920 × 1080) et les participants étaient assis à environ 50 cm de l'écran. Les participants ont appris les emplacements des objets cibles dans un environnement virtuel, en utilisant la procédure d'apprentissage décrite dans le texte principal et illustrée à la figure 2. Les participants se sont déplacés dans l'environnement en utilisant leur main droite pour utiliser les touches fléchées pour avancer ou reculer et tourner à gauche ou à gauche. droit. Au cours de la phase de remplacement, les participants ont navigué jusqu'à l'emplacement de leur objet mémorisé et ont appuyé sur la touche "r" avec leur main gauche pour enregistrer leur réponse. Le cap et la position virtuelle ont été enregistrés toutes les 100 ms.

L'environnement familier était une arène virtuelle carrée, sans plafond. Chaque mur de délimitation mesurait 116 unités virtuelles (vu) de longueur × 5,6 vu de hauteur par rapport à un niveau oculaire simulé de 4 vu. Une unité virtuelle correspond à 0.3048 mètres réels (1 pied). Les quatre objets ciblés étaient un radiateur, une lampe, un bidon d'huile et un gâteau. Au début de chaque bloc, les participants ont collecté chaque objet cible dans un ordre pseudo-aléatoire deux fois sans aucun essai de remplacement entrecoupé. Ils ont ensuite effectué 16 essais de remplacement (4 pour chaque objet, dans un ordre pseudo-aléatoire), chacun étant immédiatement suivi d'un essai de collecte pour le même objet afin de fournir une rétroaction. Les instructions pour chaque essai (soit "Collect" ou "Replace", suivi du nom de l'objet cible) étaient affichées au centre de l'écran pendant toute la durée de l'essai. Lors de chaque essai de « collecte », seul l'objet à collecter était présent dans la pièce. Lors des essais de "remplacement", aucun objet n'était présent. La même texture a été appliquée à tous les murs. Des repères distaux, sous la forme du soleil, du ciel et d'une chaîne de montagnes, entouraient l'arène (Figure S1). Ces repères distaux ont été rendus à l'infini, fournissant ainsi des informations d'orientation mais pas de repères de localisation.

Les participants ont complété deux blocs, un bloc familier suivi d'un bloc de déformation. Seuls les essais de remplacement différaient entre les blocs. L'environnement utilisé pour remplacer les essais dans le bloc de déformation était soit étiré de 50 % avec une dimension par rapport à l'environnement carré familier (largeur 174 vu × longueur 116 vu) ou compressé de 50 % (largeur 58 vu × longueur 116 vu). Pour créer ces environnements déformés, les textures du sol, des murs et du plafond n'ont pas été redimensionnées, mais ont été tronquées (lors des compressions) ou ont continué à carreler le nouvel espace (lors des étirements). Dix participants ont remarqué une différence entre l'environnement d'origine et l'environnement déformé.

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4.2.2|Expérience 2 : environnement virtuel de bureau avec informations visuelles

obscurci pendant les essais de remplacement - La conception et les procédures étaient similaires à celles de l'expérience 1, à l'exception de ce qui est décrit ci-dessous.

L'environnement familier était une salle virtuelle carrée. Chaque mur a été texturé avec un papier peint unique pour fournir des repères d'orientation. Le sol était également texturé de manière répétitive pour fournir des informations sur le flux optique, mais la texture du sol ne fournissait aucun indice sur un emplacement à l'intérieur de l'environnement. Chaque mur de délimitation avait une longueur de 116 unités virtuelles (vu) et une hauteur de 19 vu par rapport à un niveau oculaire simulé de 4 vu. L'environnement était complètement fermé par les murs et le plafond (Figure S1).

Les participants ont complété trois blocs. Dans le premier bloc, l'environnement était carré et les repères visuels étaient toujours visibles. Dans le deuxième bloc, l'environnement était également un carré et les repères visuels lors des essais de remplacement (mais pas des essais de collecte) étaient masqués par un brouillard dense une fois que le participant s'était éloigné d'au moins 3,1 vu de son lieu de départ. Le brouillard est complètement saturé à 12,5 Vu, occultant tous les repères visuels au-delà de ce rayon. Tous les objets étaient situés à au moins 30 vu de toutes les limites. Dans le troisième bloc (bloc de déformation), les repères visuels étaient également masqués par un brouillard dense lors du mouvement depuis la position initiale et la pièce familière a été remplacée par une pièce rectangulaire qui était soit étirée à 50 % du carré d'origine le long d'un axe (largeur 174 Vu × longueur 116 VU) ou compressé à 50 % (largeur 58 vu × longueur 116 vu). Pour créer ces environnements déformés, les textures du sol, des murs et du plafond n'ont pas été redimensionnées, mais ont été tronquées (pour les compressions) ou ont continué à carreler le nouvel espace (pour les étirements). Onze participants ont remarqué une différence entre l'environnement d'origine et l'environnement déformé.

4.2.3|Expérience 3 : Environnement virtuel immersif avec toutes les informations visuelles et vestibulaires disponibles—La conception et les procédures de l'expérience 3 étaient similaires à celles de l'expérience 1, à l'exception de ce qui est décrit ici. Nous avons utilisé la version 5.6 du moteur de jeu Unity (https://unity3d.com, Unity Technologies, San Francisco, CA) pour construire et rendre des salles de réalité virtuelle immersives via l'écran stéréoscopique monté sur la tête HTC Vive et le suivi de position (résolution de 1 080 × 1 200 par œil ; https://www.vive.com/, HTC avec la technologie de Valve Corporation, New Taipei City, Taiwan). Les réponses au cours de la phase de remplacement ont été recueillies par les participants appuyant sur la touche "déclencheur" d'un contrôleur sans fil HTC Vive avec leur main dominante. Les participants pouvaient librement bouger la tête et se promener dans l'environnement. Leur cap et leur position étaient enregistrés toutes les 100 ms. Aucun participant ne s'est plaint du mal des transports pendant ou après l'expérience.

L'environnement familier était une salle virtuelle carrée, mesurant 2,4 m de long × 2,4 m de large × 2,5 m de haut. Les positions de 2 murs virtuels (nord-sud) correspondaient à 2 des murs physiques de la salle de suivi, les 2 murs virtuels non appariés restants (est-ouest) étaient déplacés lors des déformations. Tous les murs étaient texturés en gris anthracite. Le sol et le plafond étaient texturés d'un gris plus clair. Une colonne gris clair allant du sol au plafond 0.1 m de large × 0.1 m de long était nichée dans chaque coin pour dissuader les participants de contacter l'équipement de suivi (Figure S1).

Les participants ont complété deux blocs, un bloc familier suivi d'un bloc de déformation. Seuls les essais de remplacement différaient entre les blocs. L'environnement utilisé lors des essais de remplacement du bloc de déformation a été soit étiré selon une dimension (est-ouest) en déplaçant un ou les deux murs non appariés et leurs colonnes voisines (largeur 2,8 m × longueur 2,4 m) soit compressé selon cette dimension (largeur 2. 0 m × longueur 2,4 m). Entre les blocs, l'affichage a été rendu noir pendant 5 s avec les instructions "attendre le prochain essai" affichées en bas au centre du champ visuel.

Comme les participants ne pouvaient plus être téléportés entre les essais, ils devaient se déplacer avant chaque essai pour faire face et presque toucher le centre de l'un des quatre murs, comme indiqué par une flèche noire flottante. Pour s'assurer que le participant ne voyait aucun mur bouger pendant les essais de déformation, le mur déplacé dépendait de la position de départ de cet essai. Si l'essai a commencé à partir du mur est, alors le mur ouest a été déplacé de {{0}},4 m. Si l'essai a commencé à partir du mur ouest, alors le mur est a été déplacé de 0,4 m. Si l'essai commençait à partir des murs nord ou sud, alors les murs est et ouest étaient déplacés de 0,2 m chacun. De toutes les positions de départ, le déplacement instantané des murs n'était pas visible. Aucun participant n'a remarqué la manipulation.

L'ensemble complet d'objets cibles était une sphère rouge, un cube bleu, un cylindre vert et une capsule violette. Les emplacements des objets étaient tous à moins de 0,4 m du centre de l'environnement familier. Tous les objets ont été présentés sur le même piédestal gris de 1,5 m de haut afin de les élever approximativement au niveau des yeux (Figure S1). Les objets cibles pour chaque essai ont été sélectionnés dans un ordre pseudo-aléatoire. Les instructions (soit "Récupérer le" ou "Remplacer le" suivi du nom de l'objet cible dans un texte correspondant à la couleur de l'objet cible, soit "Aller à la flèche" pour commencer l'essai suivant) s'affichaient en bas au centre du visuel champ pour l'intégralité de tous les essais.

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4.3|Une analyse

Toutes les données enregistrées ont été importées dans MATLAB (MathWorks) et analysées à l'aide de scripts personnalisés.

4.3.1|Analyse de l'emplacement de remplacement d'objet—Comme décrit dans le texte principal et la figure

3, pour tester si les emplacements remplacés des objets dépendaient de la limite de départ, nous avons d'abord aligné les quatre objets en soustrayant leurs emplacements médians remplacés. Ensuite, pour chaque axe (nord-sud et est-ouest), nous avons calculé le déplacement le long de cet axe entre les emplacements de remplacement médians en partant d'une limite (nord ou est) moins la limite opposée (sud ou ouest). Enfin, nous avons calculé la différence de décalage mesurée le long des dimensions déformées et non déformées comme mesure finale d'intérêt. Les médianes ont été choisies comme mesure de la tendance centrale pour atténuer l'effet des valeurs aberrantes dans les emplacements remplacés.

4.3.2|Statistiques—Tous les tests statistiques étaient bilatéraux (sauf indication contraire)

tests non paramétriques avec le test particulier noté accompagnant chaque résultat. Compte tenu de la distribution généralement à longue queue des données de décalage, des tests non paramétriques ont été choisis car ces tests ne supposent pas une forme particulière des distributions testées. Les statistiques W ont été rapportées pour tous les tests de rang signé et de somme de rang de Wilcoxon. Tous les diagrammes en boîte et moustaches indiquent le minimum au maximum (moustaches), la plage du premier au troisième quartile (boîte) et la médiane (ligne) de la distribution.

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Matériel complémentaire

Reportez-vous à la version Web sur PubMed Central pour du matériel supplémentaire.

REMERCIEMENTS

Nous apprécions le soutien de la subvention NSF PHY-1734030 (VB), des subventions NIH EY022350 et EY027047 (RAE) et de la subvention NSF IGERT 0966142 (ATK). VB a également été partiellement soutenu par le programme Honda Research Institute Curious-Minded Machines et le Aspen Center for Physics (Aspen, Colorado ; subvention NSF PHY-1607611) pendant cette période.

Informations sur le financement

Machines curieuses de l'Institut de recherche Honda ; National Institutes of Health, Grant/Award Numbers : EY022350, EY027047 ; National Science Foundation, Grant/Award Numbers : IGERT 0966142, PHY-1607611, PHY-1734030

DÉCLARATION DE DISPONIBILITÉ DES DONNÉES

Les données et les scripts MATLAB personnalisés mettant en œuvre toutes les analyses sont accessibles au public sur https://github.com/akeinath/HumanMémoire_Déformations environnementales.

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RÉFÉRENCES

Barry C, Hayman R, Burgess N et Jeffery KJ (2007). Redimensionnement des grilles entorhinales en fonction de l'expérience. Nature Neuroscience, 10, 682–684. 10.1038/nn1905 [PubMed : 17486102]

Bellmund JLS, de Cothi W, Ruiter TA, Nau M, Barry C et Doeller CF (2020). Déformer la métrique des cartes cognitives déforme la mémoire. Comportement humain naturel, 4, 177–188. 10.1038/s41562-019-0767-3

Burak Y et Fiete IR (2009). Intégration précise des chemins dans les modèles de réseau d'attracteurs continus des cellules de la grille. PLoS Computational Biology, 5, e1000291. 10.1371/journal.pcbi.1000291 [PubMed : 19229307]

Bush D, Barry C, Manson D et Burgess N (2015). Utilisation des cellules de la grille pour la navigation. Neurone, 87, 507–520. 10.1016/j.neuron.2015.07.006 [PubMed : 26247860]

Bush D et Burgess N (2014). Un modèle hybride d'interférence oscillatoire / réseau d'attracteurs continus de déclenchement de cellules de grille. Le Journal des neurosciences, 34, 5065-5079. 10.1523/JNEUROSCI.4017-13.2014 [PubMed : 24695724]

Chen G, Lu Y, King JA, Cacucci F et Burgess N (2019). Influences différentielles de l'environnement et de l'auto-mouvement sur la mise à feu du lieu et des cellules de la grille. Nature Communications, 10 630. 10.1038/s41467-019-08550-1

Chen X, He Q, Kelly JW, Fiete IR et McNamara TP (2015). Le biais dans l'intégration du chemin humain est

prédit par les propriétés des cellules de la grille. Biologie actuelle, 25, 1771–1776. 10.1016/j.cub.2015.05.031 [PubMed : 26073138]

Cheng K, Shettleworth SJ, Huttenlocher J et Rieser JJ (2007). Intégration bayésienne de l'information spatiale. Bulletin psychologique, 133, 625–637. 10.1037/0033-2909.133.4.625 [PubMed : 17592958]

Cheung A, Ball D, Milford M, Wyeth G et Wiles J (2012). Maintenir une carte cognitive dans l'obscurité : la nécessité de fusionner la connaissance des frontières avec l'intégration des chemins. PLoS Computational Biology, 8, e1002651. 10.1371/journal.pcbi.1002651 [PubMed : 22916006]

Deshmukh SS et Knierim JJ (2011). Représentation des informations non spatiales et spatiales dans le cortex entorhinal latéral. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 5, 69. 10.3389/fnbeh.2011.00069 [PubMed : 22065409]

Deshmukh SS et Knierim JJ (2013). Influence des objets locaux sur les représentations hippocampiques : vecteurs repères et mémoire. Hippocampe, 23, 253–267. 10.1002/hippo.22101 [PubMed : 23447419]

Doeller CF, Barry C et Burgess N (2010). Preuve de cellules de grille dans un réseau de mémoire humaine. Nature, 463, 657–661. 10.1038/nature08704 [PubMed : 20090680]

Doeller CF et Burgess N (2008). Correction d'erreurs distincte et apprentissage accidentel de l'emplacement par rapport aux points de repère et aux limites. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, 105, 5909–5914. 10.1073/pnas.0711433105 [PubMed : 18413609]

Doeller CF, King JA et Burgess N (2008). Systèmes striataux et hippocampiques parallèles pour les repères et les limites de la mémoire spatiale. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, 105, 5915–5920. 10.1073/pnas.0801489105 [PubMed : 18408152]

Dordek Y, Soudry D, Meir R et Derdikman D (2016). Extraction des caractéristiques des cellules de la grille à partir des entrées des cellules de lieu à l'aide d'une analyse en composantes principales non négatives. eLife, 5, e10094. 10.7554/ eLife.10094 [PubMed : 26952211]

Ekstrom AD, Harootonian SK et Huffman DJ (2020). Grille de codage, représentation spatiale et navigation : faut-il supposer un isomorphisme ? Hippocampe, 30, 422–432. 10.1002/hippo.23175 [PubMed : 31742364]

Epstein RA, Patai EZ, Julian JB et Spires HJ (2017). La carte cognitive chez l'homme : navigation spatiale et au-delà. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. 10.1038/nn.4656 [PubMed : 29073650]

Etienne AS, Boulens V, Maurer R, Rowe T et Siegrist C (2000). Une brève vue des points de repère connus réoriente l'intégration du chemin chez les hamsters. Naturwissenschaften, 87, 494–498. 10.1007/ s001140050766 [PubMed : 11151669]

Étienne AS, & Jeffery KJ (2004). Intégration des chemins chez les mammifères. Hippocampe, 14, 180–192. 10.1002/ hipo.10173 [PubMed : 15098724]

Fiete IR, Burak Y et Brookings T (2008). Ce que les cellules de la grille transmettent sur l'emplacement du rat. Le Journal des neurosciences, 28, 6858–6871. 10.1523/JNEUROSCI.5684-07.2008 [PubMed : 18596161]

Gallistel CR (1990). L'organisation des apprentissages. Cambridge, Massachusetts : Bradform Books/MIT Press. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB et Moser EI (2005). Microstructure d'une carte spatiale dans le cortex entorhinal. Nature, 436, 801–806. 10.1038/nature03721 [PubMed : 15965463] Hardcastle K, Ganguli S et Giocomo LM (2015). Limites environnementales comme correction d'erreur

mécanisme pour les cellules de la grille. Neurone, 86, 827–839. 10.1016/j.neuron.2015.03.039 [PubMed : 25892299] Hartley T, Trinkler I et Burgess N (2004). Déterminants géométriques de la mémoire spatiale humaine.

Cognition, 94, 39–75. 10.1016/j.cognition.2003.12.001 [PubMed : 15302327]