Medurs rotation av perspektivvy förbättrar rumslig igenkänning av komplexa miljöer i åldrande

Att dechiffrera människans rumsliga kognitionssystem innebär utveckling av enkla uppgifter för att bedöma hur vår hjärna arbetar med former och former. Tidigare studier inom det mentala rotationsfältet avslöjade en medurs rotationsbias på hur grundläggande stimuli uppfattas och bearbetas. Det saknas dock en betydande vetenskaplig bakgrund för komplexa stimuli och hur faktorer som kön eller åldrande kan påverka dem. När det gäller den senare punkten är det välkänt att våra rumsliga färdigheter tenderar att minska när vi blir äldre. Därför är hippocampussystemet särskilt känsligt för åldrande. Dessa neurala förändringar ligger till grund för svårigheter för äldre i landmärkeorientering eller mentala rotationsuppgifter. Således syftade vår studie till att kontrollera om effekten av rotationer medurs och moturs i rumslig igenkänning av komplexa miljöer kunde moduleras av åldrande. För att göra det utförde 40 unga vuxna och 40 gamla vuxna ASMRT, ett test för igenkänning av virtuellt rumsligt minne. Resultaten visade att unga vuxna presterade bättre än gamla vuxna i alla svårigheter (dvs. kodning av en eller tre boxpositioner). Dessutom påverkades gamla vuxna mer än unga vuxna av rotationsriktningen, vilket visade bättre prestanda i medursrotationer. Sammanfattningsvis ger vår studie bevis för att åldrande påverkas särskilt av rotationsriktningen. Vi föreslår att medurs bias kan kopplas till den kognitiva nedgången i samband med åldrande. Framtida studier skulle kunna ta itu med detta med hjärnavbildningsåtgärder.

Området psykologisk rotation är en framväxande terapi som har fått allt större uppmärksamhet. Den kombinerar tekniker som autosuggestion, neurolingvistik och kognitiv beteendeterapi för att hjälpa människor att eliminera negativa känslor, ändra begränsande övertygelser och sublimera positiva attityder. Samtidigt är området mental rotation också nära relaterat till minnet.

Minnet är en integrerad del av mänsklig intelligens och spelar en oumbärlig roll för att uppnå ett framgångsrikt liv, bibehålla framsteg uppåt, förbättra självodling och berika inre mening. En av kärnteknologierna inom området psykologisk rotation är autosuggestion. Genom att ge goda förslag och vägledning till sig själv kan man successivt bilda sig positiva tänkande och beteendevanor i det dagliga livet och arbetet och därigenom förbättra minnet och göra sig självsäker, självständig och självständig. Självförbättring.

Dessutom kan innovativa koncept och praktiska teknologier inom området mental rotation också hjälpa människor att bättre reglera sina känslomässiga tillstånd och undvika negativa känslor som påverkar minnet. Eftersom det finns ett nära samband mellan känslor och minne, när vi är deprimerade, nervösa, oroliga, rädda och andra negativa känslor täcker vår kropp, kommer vårt minne att påverkas kraftigt, och fältet för psykologisk rotation hjälper oss att eliminera negativa känslor och förändra våra tankar. Det bästa sättet att vara mer positiv.

Slutligen är det viktigt att betona att fältet mental rotation inte är ett magiskt trick, och det är inte heller en quick fix som kan ge omedelbara resultat. Det kräver vår tid, energi och tålamod. Men så länge vi kan fortsätta med att lära, öva och sammanfatta praktiska tekniker inom området mental rotation, tror jag att vi inom kort kommer att få bättre minne, en mer positiv inställning till livet och en hälsosammare, mer balanserad och bättre liv. Det kan ses att vi behöver förbättra vårt minne. Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt eftersom Cistanche deserticola är ett traditionellt kinesiskt läkemedelsmaterial med många unika effekter, varav en är att förbättra minnet. Effekten av malet kött kommer från de olika aktiva ingredienserna det innehåller, inklusive syra, polysackarider, flavonoider, etc. Dessa ingredienser kan främja hjärnans hälsa på olika sätt.

Hur fungerar mental rotation?
När man bearbetar rumsliga relationer räcker det inte med en enda synvinkel på en scen. Att veta hur en miljö ser ut från olika platser är avgörande för att tolka en scens externa indata korrekt. I detta avseende krävs en mental rotationstransformation som börjar från den ursprungliga scenen, vilket kan uppnås genom att använda två olika strategier. Den första är objektbaserad, där stimuli roteras runt omgivningen. Den andra strategin är perspektivomvandling, där mentala rotationer av en individuell synvinkel utförs. Dessa strategier beskrivs också som objekt-mental rotation respektive subjekt-mental rotation. Mental rotationsfärdighet är positivt relaterad till väginlärning4,5 och allocentrisk kartbearbetning6, och det är en viktig färdighet för att skapa en rumslig relation mellan landmärken och bygga en kognitiv karta7. Aktuella bevis säger att mental rotation är en komplex förmåga som beror på integriteten hos nära synkroniserade hjärnnätverk, inklusive lägre temporala, ventrala, dorsala, prefrontala regioner8 och intraparietala regioner9,10.

Oavsett strategi, innefattar mental rotation tre distinkta faser som antingen anses sekventiella11 eller något överlappade12. Först är kodningen av stimuli, den andra är den korrekta rotationsmekanismen, och slutligen är en beslutsprocess som är beroende av uppgiftens metodik. Den senare komponenten bedöms vanligtvis under ett igenkänningsparadigm, där deltagarna måste identifiera om en roterad bild är likvärdig eller inte med den ursprungliga.

Effekt av vinkelskillnad och riktning på rotationsprestandan.

Sedan starten av studierna inom detta område tyder olika bevis på ett linjärt samband mellan vinkelrotation, svarstid och fel14,15. En möjlig förklaring till denna process beskrivs av "synspunktsanpassningshypotesen"16. Enligt denna hypotes kan en felanpassningseffekt uppstå när man gör en omställningsprocess när man jämför två perspektiv. Det vill säga, den synpunkt som agenterna fysiskt bevarar är mentalt omorienterad till att överensstämma med den syn som ska adopteras. Som ett resultat reflekterar vissa studier att linjärt ökande vinkelskillnader mellan det ursprungliga och perspektivet som ska antas leder till fler fel5,17. Dessutom rapporteras bättre svarstider och noggrannhet när de nya vyerna av en miljö presenteras i linje med de tidigare kodade18. Dessa effekter är närvarande när enkla och komplexa stimuli är tillgängliga15 och feljusteringseffekten skulle kunna mildras om signaler erbjuds16.

Intressant nog kunde rotationsriktningen modulera felinställningseffekten, eftersom vissa studier identifierade att igenkänningsfel och/eller svarstid ökade när perspektivrotationen följde moturs riktning17,19. Effekten korrelerar också med elektroencefalografiska data med hjälp av händelserelaterade potentialer20. Dessutom, som visas av funktionell magnetisk resonans21, verkar en medurs fördel vara relaterad till hemisfärisk lateralisering, där den högra hjärnhalvan är överlägsen med medurs rotationer och den vänstra hemisfären med moturs förskjutningar.

Förtrogenhet med medurs rotationer i våra dagliga liv (dvs. klockor) kan också vara ansvarig för detta fenomen, vilket gynnar förekomsten av en bias mot moturs skift22. Denna bias beskrivs som en "perception–actionlaterality"-hypotes, som består av tre steg: medurs uppfattning av miljön, medurs bildning av en mental karta och sedan vändning i samma riktning23. Dessa sekventiella steg skulle förklaras som en växelverkan mellan de tidigare beskrivna neurogenetiska och kulturella faktorerna, vilket resulterar i att de flesta uppvisar en medurs förspänning. Effekten har bevisats med uppgifter som använder enkla, isolerade stimuli, som bokstäver eller 2D-linjer.

Dessutom medför vinkelskillnaden mellan memorerade stimuli och mål olika rotationsstrategier i vissa studier24–26. Specifikt beskriver dessa verk att en mental objektrotation utförs i lägre vinkelskillnader, medan en mental rotation av ämnet utförs i högre vinkelskillnader. Båda anses också dissocierbara, även om de är mycket korrelerade, och kan innebära olika typer av bedömningsfel. Därför skulle subjektets mentala rotation baserad på egocentriska transformationer huvudsakligen involvera lateralitetsfel (dvs. att missa vänster och höger), och mental rotation av objekt skulle involvera fel relaterade till vinkelskillnader. Noggrannheten ökas i närvaro av framträdande miljöriktmärken eller yttre visuella signaler.27,28. Att förlita sig på dessa externa signaler är avgörande för den allocentriska orienteringsstrategin, där stimuli kodas om miljön och inte utifrån observatörens synvinkel29. Hjärnavbildningsstudier har rapporterat att den högra mediala temporalloben stöder denna process. Hippocampus engagemang i rotationsprocesser beskrevs också i vissa studier, där patienter med försämring av denna struktur hade visat svårigheter med objektlokaliseringsminnet när synpunkter roterades 32. Dessutom ökade antalet objektsplatser att komma ihåg i denna situation – alltså en högre minnesbelastning — kan ytterligare påverka prestandan.

Sex och åldrande som inflytelserika faktorer för mental rotationsförmåga.

Kognitiva förmågor minskar i hälsosamt åldrande, inklusive rumsligt minne34 och mentala rotationsfärdigheter35,36. Vissa studier rapporterar att äldre vuxna är långsammare och mindre exakta än unga vuxna i rumsliga uppgifter37, potentiellt på grund av volymminskning i hippocampussystemet38. Hippocampus är involverad i att bygga korrekta allocentriska rumsrepresentationer, som är relaterade till rotationsfärdigheter6. För att implementera optimala lösningar för att lösa sådana uppgifter tenderar äldre att förlita sig mer på egocentriska strategier som är bättre bevarade i denna åldersgrupp–42.

En annan faktor som modulerar mental rotation är sex43–46 Studier rapporterar att könsskillnader i mental rotation43,44. Vissa studier återspeglade olika neurala aktiveringsmönster och rotationsstrategier hos män och kvinnor45, medan andra visade att män i alla åldrar generellt sett överträffade kvinnor i perspektivtagande åtgärder46. Dessutom är den medurs rotationsbias vanligare hos kvinnor och kan vara associerad med hormonella nivåer.

Rotationsbias i enkla vs komplexa stimuli: Finns det skillnader?

När man bedömer rotationsriktningen (medurs vs. moturs) använde många studier isolerade föremål som bokstäver 20, 49, 50, Navon-figurer, okända tecken eller 2D-linjer. Endast ett fåtal studier använde komplexa stimuli och förhållanden motsvarande den verkliga världen för en vinkelskillnadseffekt eller en rotationsbias54, men mer forskning behövs för att bekräfta om detta är en tendens. Därför finns det en inkonsekvens i fynden mellan enkla och komplexa stimuli, vilket kan förklaras i ljuset av dissociationen mellan det avlägsna och det sträckande rummet. Eftersom båda involverar olika strategier56 och neurala aktiveringar57, kan det finnas vissa skillnader i rotationsprestanda vid bearbetning av enkla stimuli kontra komplexa miljöer. Med tanke på dessa bevis behövs det att utforma en uppgift som framgångsrikt kan mäta rotationsförmågor i det avlägsna utrymmet – som involverar mer komplexa och rikare miljöer.

Forskning om rumsligt minne har gjort betydande framsteg tack vare tekniska framsteg. Nya datoriserade uppgifter visade en hög känslighet för att hitta rumsliga försämringar där traditionella uppgifter misslyckades. De använder också mer ekologiskt giltiga metoder och miljöer. När det gäller detta kan rumslig igenkänningsuppgifter vara jämförbara med aktiv eller passiv navigering för att hitta rumsliga orienteringsskillnader. De är också mindre tekniskt krävande och metodiskt jämförbara med traditionella mått på mental rotation. Efter denna motivering utvecklades Almeria Spatial Memory Recognition Test (ASMRT) av vår forskargrupp och tillämpades på olika prov62,63. Deltagarna måste identifiera om en eller flera rutor ändrat sin position i ett virtuellt rum. Det finns två presentationssätt: presenteras i en liknande synvinkel som den ursprungliga bilden, eller med varierande grader av synvinkelförskjutning, exakt mätning av rotationsvinklarna och riktningen. Närvaron av landmärken i rummet, plus skiftande perspektiv, gynnar också den allocentriska strategin framför egocentriska lösningar. ASMRT har bevisat sin känslighet för att identifiera skillnader på grund av kön eller åldrande.

Studiens syften och hypoteser.

Huvudmålet med denna studie är att ta itu med hur rotationsriktningen (medurs vs moturs) mellan en memorerad scen och efterföljande igenkänningsbild kan påverkas av åldrande och sex i en komplex miljö. Efter tidigare studier20, "synspunktsjusteringshypotesen"16 och "perception–action-laterality"-hypotesen23, förutspådde vi att prestanda skulle vara bättre under medursrotationer jämfört med motursförsök. Moturs rotation mellan kodade och igenkännande stimuli bör associeras med långsammare svarstider eller mindre noggrannhet19,20, särskilt hos äldre, på grund av deras minskade rumsliga färdigheter64. Dessutom, efter den uppenbara högre medursförspänningen hos honor47, kunde vi förvänta oss bättre prestanda hos män än kvinnor under förhållanden moturs.

Metod

Deltagare

Åttio deltagare (n=80) deltog i studien. Fyrtio deltagare (n=40) var psykologistudenter från University of Almeria (20 män; åldersintervall 18–30; M=20; SD=2.8), och ytterligare fyrtio deltagare var rekryterad från Elders Classes från samma institution (20 män; åldersintervall 60–79; M=69; SD=5.3). Alla deltagare hade normal korrigerad till normal syn (dvs. använda glasögon eller kontaktlinser) vid bedömningsögonblicket, och deras könsidentitet matchade deras sexuella biologi. Uteslutningskriterier definierades som att ha mindre än 26 poäng i Mini-Mental State Examination, en formell diagnos av psykologiska eller psykiatriska störningar, konsumtion av skadliga ämnen som droger och alkohol, huvudtrauma eller något annat tillstånd som kan påverka resultaten. Information om tillvägagångssättet och det allmänna målet med studien gavs till deltagarna, och de var fria att avsluta studien när som helst. Studien godkändes av Almerias universitets etiska kommitté (UALBIO2019/022) och utformades enligt kraven i Europeiska gemenskapernas rådsdirektiv 2001/20/EG och Helsingforsdeklarationen för biomedicinsk forskning med människor.

Post-hoc effektanalys med G*Power-programvaran v3.1.9.265 utfördes för att bestämma den statistiska kraften hos både huvud- och interaktionseffekter (inom ämnesfaktorer) i vår studie. Med en alfa lika med 05, en medelstor effektstorlek (d=0.35) och en total urvalsstorlek, visade analysen en statistisk styrka större än 0.99. Den statistiska styrkan för korrelationsresultaten var större än 0,94.

Material

Prestanda för rumslig minnesigenkänning utvärderades med Almeria Spatial Memory Recognition Test (ASMRT)62. Presentationen av den experimentella miljön skedde genom en virtuell miljö, som simulerade ett museumsrum med fyra väggar (med en serie rumsliga ledtrådar som visas på dem, dvs. porträtt) och nio bruna rutor placerade symmetriskt i en 3×3-array. Några av dessa rutor var färgade gröna, vilket representerar målstimuli för att fungera inom alla uppgiftsfaser. ASMRT bestod av två svårighetsgrader, definierade av antalet rutor att memorera (en ruta mot tre rutor), med fyra försök vardera. Hela testet bestod av 8 minnesbilder. Därför blev det 80 igenkänningsbilder, hälften för varje svårighetsgrad.

Stimulisekvensen för varje försök var sammansatt av två distinkta faser enligt följande (se fig. 1):

(a) I "Memoriseringsfasen" visades deltagarna en bild (minnesbild) av ett virtuellt rum där totalt nio lådor (i en 3×3 disposition) placerades. Minnesbilderna visades i fem sekunder. Alla minnesbilder togs från förstapersonssynpunkt. Beroende på svårighetsgrad färgades en eller tre rutor i grönt. Deltagarna ombads komma ihåg placeringen av de gröna rutorna. Ett träd av fyra väggar i rummet innehöll flera stimuli (inklusive en dörr, ett fönster eller bilder) som kunde hjälpa till att disambiguera de rumsliga platserna. Varje minnesbild togs från en annan synvinkel jämfört med den andra.

(b) I "Erkännandefasen" presenterades totalt 10 bilder av samma rum för deltagarna en efter en. Rotationsriktningen manipulerades i denna fas. Sålunda togs igenkänningsbilderna från olika synvinklar angående originalbilden. Endast en grön ruta för alla svårighetsnivåer visades i denna fas. Deltagarna behövde svara (ja/nej) om den gröna rutan var i samma position som en av rutorna i den memorerade bilden. Således var de tvungna att bestämma sig för varje bild baserat på den mentala representation de bildade under minnesfasen under en annan synvinkel.

Uppgiften administrerades på ett icke-uppslukande sätt med hjälp av en bärbar dator med operativsystemet Windows 10. Datorn var utrustad med en Intel Core i5-processor, 4 GB RAM och en 15.4-tum LCD-skärm med en upplösning på 1920×1200. Genom utvärderingen kopplades den till en strömkälla i väggen för att undvika batteriurladdning. Dessutom, eftersom en internetanslutning inte krävdes under proceduren och/eller datainsamlingen, inaktiverades detta genom utvärderingen.

Procedur.

Alla deltagare testades individuellt vid universitetet i Almeria och genomgick en kort intervju för att verifiera uteslutningskriterierna. De undertecknade också ett informerat samtycke innan de påbörjade utvärderingen. Efter detta presenterades ASMRT-instruktioner för dem på skärmen, följt av ett provexempel. Sedan administrerade försöksledaren de två svårighetsnivåerna (minna positionen för en ruta eller tre rutor) sekventiellt i samma ordning för alla deltagare (en minnesbild - tio igenkänningsbilder, fyra gånger per svårighetsnivå, med olika stimuli i varje försök) . Deltagarna svarade när varje igenkänningsbild presenterades på skärmen, och försöksledaren registrerade manuellt sitt svar för varje försök för att undvika tryck på grund av en svarstidsgräns som kunde förändra prestandan. De korrekta svaren och felen samlades in och behandlades för varje deltagare och experimentella tillstånd i den efterföljande dataanalysen. Deltagarna genomgick den fullständiga experimentella proceduren - exklusive den första intervjun - i en tyst och isolerad miljö för att undvika externt brus eller oförutsägbara ingrepp som skulle kunna förändra prestandan.

Vinkelberäkning och fördelning i oktanter. Euklids postulat användes för att beräkna vinkelskillnaden mellan synvinkeln för minnesbilder och den motsvarande synvinkeln för igenkänningsbilder och deras rotationsriktning (medurs eller moturs). Denna process bedömde om vinklarna var homogent fördelade enligt rotationsriktningen i varje tillstånd (se fig. 2). Open-source-programmet GeoGebra Geometry, utvecklat av Florida Atlantic University, användes för denna procedur. ASMRT-bilder presenterades för beräkningar i ett koniskt, tvådimensionellt förstapersonsperspektiv. I detta perspektiv, som är detsamma som deltagarna upplever, är linjer sneda mot varandra, jämfört med zenitperspektivet, där de skulle vara parallella. De sneda linjerna som går i samma riktning konvergerar också i en gemensam flyktpunkt. Rotationsvinkeln beräknas i ett koniskt perspektiv för varje bild, och därefter utförs en vinkeljämförelse mellan minnes- och igenkänningsbilder i zenitperspektivet för att säkerställa maximal konsistens.

Först, med hjälp av bilder i koniskt perspektiv, spårades segment baserade på golvlinjerna. Denna metod beskrev två uppsättningar linjer: sneda linjer som skulle vara parallella och horisontella i zenitperspektivet, och sneda linjer som skulle vara parallella och vertikala i samma zenitperspektiv. Detta gjordes för att beräkna två oberoende försvinnande punkter, refererade där varje uppsättning linjer konvergerade och användes i efterföljande beräkningar. Nästa steg var att identifiera den mediala punkten för bildbredden, där en vinkelrät linje spåras vid mittpunkten av bildbasen, vilket ger en positionsvektor. Där härstammade två segment från försvinnningspunkterna som beräknats tidigare och kopplades till positionsvektorn. Kopplingspunkten kalibrerades i en 90º vinkel, vilket är lika med vinkeln som bildas av de fyra linjerna i zenitplanet.

När positionsvektorn korsas med 90 graders vinkeln kan vi bestämma jämförelsevinkeln mellan minnes- och igenkänningsbilder. Det kan vara vinkeln som bildas av segmentet av alla försvinnande punkter, med hjälp av golvlinjer som en guide. För att upprätthålla konsekvens i mätningen användes de vertikala golvsegmenten för alla bilder. Vinkeln som används för jämförelsen är den som bildas mellan positionsvektorn och det tidigare nämnda segmentet. Beroende på perspektivet som används av motsvarande minnesbild, och för att bibehålla konsistensen som anges tidigare, skiljer sig vinkeln som ska användas, eftersom GeoGebra Geometry presenterar den trubbiga vinkeln som standard. Denna procedur gjordes initialt för minnesbilden och därefter för dess motsvarande tio igenkänningsbilder. Figur 2 representerar det slutliga resultatet av denna process.

När vinklarna och rotationsriktningen för varje synvinkel av igenkänningsbilden erhölls, utvärderades fördelningen av vinklarna och observerade att de flesta av dem var homogent fördelade mellan den första och åttonde oktanten, medurs (första oktanten: en ruta, 16 bilder: M=34 grad ; SD=15 grad ; tre rutor, 16 bilder: M=29 grad ; SD=12 grad ) och moturs (åttonde oktant: en ruta, 16 bilder: M=32 grad ; SD=14; tre rutor, 16 bilder: M=28 grad ; SD=11 grad ), respektive (se fig. 3). Endast två igenkänningsbilder i varje tillstånd (riktningssvårigheter) var placerade ojämnt utanför dessa oktanter, så de uteslöts från analysen. Följaktligen var det totala antalet analyserade försök 62 (32 medurs och 32 moturs försök). Detta möjliggjorde kontroll av vinkelskillnadseffekten på prestanda.

Dessutom, i hälften av de 16 igenkänningsbilderna för varje riktning (medurs och moturs) och för varje svårighetsnivå (en ruta och tre rutor), sammanföll rutornas position med minnesbilden (korrekt svar, ja), och i andra hälften gjorde de inte (rätt svar, nej). Korrekta accepter och korrekta avslag registrerades.

Statistisk analys.

Andel korrekta acceptanser (träffar), procentandelen felaktiga acceptanser (100 %−%korrekta avslag, falska larm, FA) och särskiljbarhetspoäng (d'=Z träffar rate-Z falsklarmfrekvens)66,67 var erhålls för alla deltagare och experimentella förhållanden. De analyserades i en 2×2×2×2 blandad ANOVA med ålder (gammal och ung) och kön (kvinna och man) som faktorer mellan ämnen, och svårighetsgrad (en ruta och tre rutor) och Riktning (medsols och moturs) som faktorer inom subjekten. Kolmogorov-Smirnov-tester utfördes för att kontrollera normaliteten hos data, och Levenes tester användes för att verifiera variansens homogenitet. Bonferroni-korrigering användes för att korrigera för typ I-felackumulering i flera jämförelser. T-testanalyser genomfördes för att utvärdera om medelvärdena var olika mellan tillstånden, vid behov. Kompletterande T-testanalyser visade att vinkelfaktorn (oktantfördelning) inte nådde signifikans eftersom alla var i samma vinkelområde (oktant), så den exkluderades för ANOVA. Analyser utfördes med IBM SPSS Statistics v.25 med signifikansnivån p<0.050.

Resultat

Träffar. Te ANOVA (sex × ålder × svårighet × riktning) visade en huvudeffekt av ålder (F(1, 76)=51.4; p<0.001; ηp 2=0.41), Difculty (F(1,76)=49.8; p<0.001; ηp 2=0.40), and Direction (F(1,76)=9.3; p=0.003; ηp 2=0.11]). Young adults were more accurate in their responses than old adults, as can be seen in Table 1. Regarding difficulty, participants also performed worse when they had to memorize three boxes than one box, and when the stimuli were presented in an anticlockwise direction than when presented clockwise. No other effects were found (p>0.05).

Svårighetsgrad × Ålderinteraktion nådd signifcance (F(1, 76)=33.4; p<0.001; ηp 2=0.31). Further analyses of the interaction revealed significant differences due to difficulty only for old adults (F(1, 38)=46.8; p<0.001; ηp 2 = 0.55). In this group, the Hits percentage was higher in the one-box trials (M = 78%, SD = 2) than in the three-box trials (M = 61%; SD = 2). By contrast, the difficulty level did not affect performance in young adults (p > 0.05), as it was similar between the one-box trials (M=90%, SD=2) and the three-box trials (M=92%; SD=2).

Te Direction x Age interaction was also statistically signifcant (F(1, 76)=13.9; p=0.005; ηp 2=0.35). Further analyses of the interaction showed significant differences only in the old adults group (F(1, 41)=8.8; p=0.005; ηp 2=0.19). For these participants, the percentage of Hits was higher in clockwise trials (M =73%, SD=3) than in anticlockwise trials (M=66%; SD=3). However, the performance of young adults was unaffected by the direction of rotation (p>0.05; medurs: M=92%, SD=1; moturs: M=90%; SD=2).

No other interactions reached significance (p>0.05).

Falskt larm.

Te ANOVA visade en huvudeffekt av ålder (F(1, 76)=114.8; p<0.001; ηp 2=0.60), Sex (F(1,76)=4.4; p=0.039; ηp 2=0.06) and Difculty (F(1, 76)=90.1; p<0.001; ηp 2=0.54). As can be seen in Fig. 4, the percentage of false alarms was higher in the old adults' group (M=28%; SD=2) than in the young adults' group (M=5%; SD=2).

Regarding the difficulty level, the percentage of false alarms was lower in one-box trials (M=8%; SD=1) than in 3 box trials (M=25%; SD=3). Overall, the percentage of false alarms was lower in males (M=14%; SD=1) than in females (M=19%; SD=2). No other main effects were found (p>0.05).

Det fanns signifikanta interaktioner Svårighetsgrad x Ålder (F(1, 76)=80; p<0.001; ηp 2=0.57), and Difculty × Direction (F(1, 76)=11.4; p=0.001; ηp 2=0.14).

Analyserna av interaktion med svårighet x ålder avslöjade en signifikant effekt av svårighet endast hos gamla vuxna (F(1, 42)=96.4; p < 0.001; ηp 2=0.70 ). Andelen falsklarm var högre i de tre boxförsöken (M=44%; SD=1) än i en boxförsök M=12%, SD=2) i detta grupp.

Finally, the Difficulty × Direction interaction showed significant differences due to Direction in the higher difficulty level (three boxes: F(1, 76) = 8.5; p = 0.005; ηp 2= 0.11). The percentage of false alarms was higher in anticlockwise trials (M=27%; SD=1) than in clockwise trials (M=22%; SD=2) (see Fig. 5). By contrast, in one box trials, there was no difference in the percentage of false alarms between both directions (p>0.05).

Complementary t-test analyses (see Table 2) revealed that sex modulated the percentage of false alarms in three boxes-anticlockwise trials, only for the young adults' group (t (38)=2.2, p=0.038). Differences in the percentage of false alarms due to sex for old adults were absent (p>0.05).

Diskrimineringsindex.

T-testanalyser bekräftade att prestationen i båda åldersgrupperna var över chansnivån under alla tillstånd (se tabell 3).

Te ANOVA visade en huvudeffekt av ålder (F(1, 76)=109.6; p<0.001; ηp 2=0.59), the discriminability index was higher in young adults (M = 0.86; SD = 0.01) than in old adults (M = 0.42: SD = 0.03); Sex (F(1,76) = 3.8;p = 0.049; ηp 2 = 0.10), where, overall, males showed higher discriminability index (M = 0.68; SD = 0.02) than females (M= 0.60; SD = 0.01); Difculty (F (1,76) = 14.6; p < 0.001; ηp 2= 0.16), the discriminability was worse in three boxes trials (M=0.61: SD=0.01) than in one box (M=0.68; SD=0.02); and Direction (F(1, 76)=7.9; p=0.006; ηp 2=0.11), clockwise trials showed higher discriminability index (X=0.67: SD=0.01) than anticlockwise trials (M=0.61; SD=0.02). No other main effects were found (p>0.05).

Svårighetsgrad x Ålder interaktion nådde signifcance (F(1, 76)=19.7; p<0.001; ηp 2=0.19). No other interaction effects were found (p>0.05). Det fanns signifikanta skillnader i diskriminerbarhet på grund av svårighet endast för gamla vuxna (F(1, 39)=21; p<0.001; ηp 2=0.32). The discriminability index was higher in the lower difficulty level (one box: M=0.49; SD=0.02) than in the higher difficulty condition (three boxes: M=0.33; SD=0.03) for old adults. On the other hand, there were no differences in discriminability in young adults (p>0.05) med liknande poäng i den lägre svårighetsgraden (en ruta: M=0.88, SD=0.02) kontra den högre svårighetsgraden (tre rutor: M{ {6}}.86; SD=0.02).

Te Direction x Difculty interaction was also statistically signifcant (F(1, 76)=6.8; p=0.016; ηp 2=0.10). Analyses of the interaction showed that Direction affected performance only in the higher difficulty level (three boxes: F(1, 76)=26; p < 0.001; ηp 2=0.21). The discriminability index was higher in clockwise trials (M =0.68; SD=0.03) than in anticlockwise trials (M=0.54; SD=0.02). Otherwise, the discriminability index was similar in lower difficulty levels (one box: p>0.05; clockwise: M=0.69, SD=0.01; anticlockwise: M=0.68; SD=0.01). No other interaction effects were found (p>0.05).

Diskussion

Vår studie visade att rumslig igenkänning bestämdes av deltagarnas ålder och kön, samt uppgiftssvårigheter. Dessutom modulerade rotationsriktningen mellan minnes- och igenkänningsstimuli interaktionen mellan ålder, kön och uppgiftssvårigheter. Således presterade unga vuxna bättre än gamla vuxna, och skillnaderna maximerades i motursrotation mellan minnet och igenkänningsbilderna. Effektstorlekar för relevanta interaktioner var i allmänhet i medeleffektområdet.

För att genomföra studien använde vi ASMRT, en uppgift för rumslig igenkänning. Denna uppgift kräver att memorera positionen för ett visst antal stimuli (en eller tre gröna rutor) placerade i ett virtuellt rum. Efteråt presenteras tio igenkänningsbilder med en enda grön ruta, och deltagarna måste svara om positionen för den gröna rutan matchar positionen för rutan som presenterades under memoreringsbilden. Eftersom synvinkeln modifierades i igenkänningsfasen avseende den ursprungliga bilden som memorerades, beror korrekta beslut på en korrekt representation av rummets funktioner och förståelse av det flexibla förhållandet mellan de tillgängliga stimulierna. Dessutom krävde roterande synpunkter scenmanipulation i minnet för att anpassa det nya perspektivet till det föregående16, vilket är en hippocampusberoende funktion, som föreslagits i andra studier. Observera att uppgiftskraven i ASMRT delvis liknar de som finns i provtagningar för rumsliga perspektiv, tillskrivna samma igenkänningsparadigm som ofta används inom området mental rotation69. Således, i igenkänningsfasen av ASMRT, måste deltagarna jämföra bilden på skärmen med en memorerad bild tagen från en annan synvinkel, och den mest exakta lösningen kräver att man kommer ihåg och jämför de valda positionerna för båda bilderna.

Som antyds av våra resultat, och i linje med tidigare studier53,54, påverkar åldrandet prestandan i denna uppgift. Unga vuxna hade en högre andel träffar jämfört med gamla vuxna. Dessutom presenterade denna senare grupp också fler falsklarm än unga vuxna oavsett tillstånd (en eller tre rutor att memorera). Ju fler fel som utförs av gamla vuxna när antalet rutor som ska komma ihåg ökade återspeglade hur memorering av ytterligare stimuli påverkar prestandan. Dessutom avgjorde rotationsriktningen mellan minnes- och igenkänningsbilder prestandan, särskilt hos gamla vuxna. För denna grupp var bilder moturs associerade med färre träffar än bilder medurs. Men när det gäller unga vuxna var de opåverkade av denna effekt. Tendensen var olika för falsklarm eller särskiljbarhetspoäng, där man fann en medurs överlägsenhet oavsett åldersgrupp i de tre rutornas svårighetsgrader.

Förekomsten av ett differentiellt mönster mellan unga och gamla vuxna är inte ny, eftersom det är välkänt att rumslig orientering påverkas vid normalt åldrande. Med hjälp av ASMRT-uppgiften beskrevs en prestationsnedgång hos gamla vuxna. Specifikt hade 70–{1}}åriga deltagare högre fel jämfört med andra 50–59 och 60–69-åriga vuxengrupper när de kom ihåg och kände igen positioner från olika perspektiv. Det är värt att betona att rumslig igenkänning inte kräver navigering genom miljön som i andra rumsliga minnesuppgifter58, utan kräver hantering av en allocentrisk referensram för att lösa uppgiften. Deltagarna måste förstå det flexibla förhållandet mellan de ledtrådar som finns tillgängliga i den virtuella miljön för att bestämma positioner. Andra studier jämförde förmågan att ta spatialt perspektiv hos unga och gamla vuxna, vilket visar att ålder är relaterad till förfallet av dessa färdigheter17,72. Vid testning av erkännande av positioner visades det att unga vuxna också presterade bättre än gamla vuxna 73–75. Således överensstämmer vår nuvarande studie med dessa resultat.

Liksom i andra perspektivtagande uppgifter19,21 bestämmer rotationsriktningen prestationen. Men i vår studie modulerades träffpoäng signifikant av rotationsriktningen endast hos gamla vuxna, vilket är ett nytt fynd. Också rotationsriktningsmodulerade falsklarmpoäng i det svåraste tillståndet (tre rutor), återigen bara hos de gamla vuxna. Således förändrades prestandan mer när igenkänningsbilden roterades moturs. Som föreslagits i mentala rotationsuppgifter finns det en viktig linjär korrelation mellan orienteringen av båda bilderna och tiden och antalet fel13. Rumslig igenkänning påverkas också av perspektivrotationen, med fördelen medursrotation20. Våra fynd antyder att den medurs överlägsenhet som hittas med enklare stimuli även gäller komplexa miljöer. Rumslig igenkänning moduleras också av perspektivrotation med fördelen medursrotation20. Denna medurs rotationsbias identifierades av tidigare studier23,76,77, men, såvitt vi vet, är detta första gången den visade ett annat mönster efter åldersgrupp.

Detta differentialmönster kan förklaras på neural nivå. Hippocampus och andra regioner relaterade till rumsliga färdigheter uppvisar en minskad volym hos friska gamla vuxna. Hippocampus-kretsen tycks vara väsentlig för att skaffa sig en synvinkeloberoende bedömning, nödvändig för att bygga allocentriska representationer av sammanhanget33. Dessa allocentriska rumsliga representationer krävs för att noggrant känna igen platser från olika synvinklar, vilket krävs på ASMRT. Som visats tidigare79, visade patienter med Alzheimers sjukdom och mild kognitiv funktionsnedsättning – där den mediala temporallobsfunktionen förmodligen är äventyrad – förändrade förmåga att ta perspektiv. Utöver detta skulle inte bara kontextrepresentationen vara mindre exakt hos gamla vuxna, utan även deras rotationsförmåga. Den högra hjärnhalvan skulle vara särskilt involverad i rotationsprocesser. Vissa studier tyder på att åldringsrelaterad hjärnnedgång skulle vara mer utbredd i höger hjärnhalva, kombinerat med en mindre lateraliserad kognitiv prestation 80. Detta skulle resultera i lägre rotationsprestanda, som visats i tidigare studier. Det är anmärkningsvärt att nämna att gamla vuxna har en minskad förmåga att snabbt anpassa sitt beteende till förändrade förhållanden82, vilket gör det svårare att övervinna redan existerande kognitiva fördomar. Eftersom rotationsriktningen för igenkänningsbilder ändrades slumpmässigt från försök till försök i vår uppgift, tycks de avsevärda svårigheterna i motursförsök som uppvisas av gamla vuxna stödja teorin om medurs bias. Men som tidigare beskrivits förlitade sig andra studier på enklare stimuli, så mer forskning med komplexa miljöer behövs.

Å andra sidan rapporterades könsskillnader i olika rumsliga minnesuppgifter, när man navigerade i verkliga84,85 och virtuella miljöer35,62,65,86 men också i uppgifter som kräver andra rumsliga färdigheter som mental rotation44,87 eller perspektivtagning förmågor45,82,88. Vår studie bekräftade delvis denna trend. Könsskillnader uppträdde i andelen falska larm, särskilt i det svåraste tillståndet, försök med tre boxar moturs, hos unga vuxna, vilket visade att män och kvinnor skilde sig åt i sina kunskaper om rumslig igenkänning, med män som överträffade kvinnor under svårare krav. Detta överensstämmer med tidigare upptäckter med ASMRT62.

Med tanke på dessa resultat tycks en viss svårighetsgrad vara nödvändig för att upptäcka skillnader mellan grupper, inklusive könsdimorf prestation i vissa rumslig orienteringsuppgifter62,68. Låga uppgiftssvårigheter leder till uppkomsten av takeffekter, medan höga uppgiftskrav är förknippade med effekter på poängen. Som rapporterats i andra uppgifter hjälper valet av en adekvat svårighetsnivå att avslöja könsbaserade skillnader i rumslig orienteringsuppgifter. Sålunda, i ASMRT-uppgiften, presterade män bättre än kvinnor om de var tvungna att memorera tre rumsliga positioner, men inte när endast en plats behövde kommas ihåg63, vilket stämmer överens med våra resultat, där kvinnor hade en högre andel falsklarm än män.

Observera att platsigenkänning – som i fallet med ASMRT-uppgiften – gynnas av användningen av allocentriska strategier, som involverar kunskapen om relationerna mellan olika ledtrådar som finns tillgängliga i sammanhanget. Tidigare arbeten rapporterade könsskillnader i den typ av strategier som används av män och kvinnor i rumslig orienteringsuppgifter. Män föredrar en objektbaserad strategi (allocentrisk), medan kvinnor är mer benägna att använda en egocentrisk strategi. Dessa könsdimorfa preferenser involverade rekrytering av olika hjärnregioner, som skilde sig åt efter kön45,89.

Slutligen kunde effekten av vinkelrotation16, som vanligtvis finns i det mentala rotationsfältet med enklare stimuli, inte beaktas i analysen på grund av ASMRT-design, eftersom vinkelskillnader mellan minnes- och igenkänningsbilder huvudsakligen fördelades i den första och den åttonde oktanten. Även om detta gjorde det möjligt för oss att kontrollera den vinklade påverkan på prestanda genom den balanserade fördelningen som beskrivits tidigare, behövs en annan uppsättning stimuli för att ytterligare avslöja hur denna variabel påverkar prestandan i komplexa miljöer, och hur den interagerar med rotationsriktningen eller hur den kan modifiera vald strategi beroende på rotationsgrader24–26. Dessutom, som tidigare studier rapporterade, kunde överlägsenhet medurs vara närvarande i händelserelaterade potentialer (ERP) mätningar, och hemisfärisk lateralisering kan också vara relevant, vilket resulterar i differentiella aktiveringar beroende på rotationstyp21. En nyligen genomförd studie beskriver också differentiella aktiveringar enligt könsfaktor i rumslig igenkänning för komplexa stimuli90. För att korrekt avslöja om medurs överlägsenhet är konsekvent för komplexa stimuli, och hur det interagerar med kön och ålder, måste efterföljande studier som integrerar elektroencefalografi (EEG)-åtgärder utföras för att utöka våra fynd längre bort. Dessutom bör framtida studier också överväga hur dessa variabler påverkar svarstider, som inte kunde registreras i vår studie på grund av ASMRT-metoden, som registrerade svar manuellt och inte kunde mäta exakta svarstider62.

Som en potentiell begränsning bör vi konstatera att även om urvalsstorlekarna var höga för köns- och åldersfaktorer separat (n=40 vardera), var de mindre när man betraktade båda faktorerna tillsammans, så avsaknaden av signifikans i denna interaktion bör tolkas försiktigt. För övrigt är vår studie ett nytt försök att bedöma rotationsriktningseffekten för komplexa miljöer och stimuli, signalera en potentiell förekomst av en medurs förspänning och bevisa hur denna effekt är särskilt associerad med åldrandenedgång.

Datatillgänglighet

Datauppsättningarna som genereras under och/eller analyseras under den aktuella studien är tillgängliga och kan tas emot från motsvarande författare på rimlig begäran.

Referenser

1. Zacks, JM, Mires, J., Tversky, B. & Hazeltine, E. Mental rumslig transformation av objekt och perspektiv. Spat. Cogn. Comput. 2, 315–332 (2002).

2. Jola, C. & Mast, FW Mental objektrotation och egocentrisk kroppsrotation: Två dissocierbara processer?. Spat. Cogn. Comput. 5, 217–237 (2005).

3. Inagaki, H. et al. Diskrepansen mellan mental rotation och perspektivtagande förmågor vid normalt åldrande bedömdes av Piagets tre bergsuppgift. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 24, 18–25 (2002).

4. Galea, LAM & Kimura, D. Könsskillnader i väginlärning. Pers. Indiv. Dif. 14, 53-65 (1993).

5. Lokka, IE & Çöltekin, A. Perspektivväxling och rumslig kunskapsinhämtning: Effekter av ålder, mental rotationsförmåga och visuospatial minneskapacitet på väginlärning i virtuella miljöer med olika nivåer av realism. Cartogr. Geogr. Inf. Sci. 47(1), 14–27 (2020).

6. Crundall, D., Crandall, E., Burnett, G., Shalloe, S. & Sharples, S. Effekten av kartorientering och generalisering på överbelastningsbeslut: En jämförelse av schematiska-egocentriska och topografisk-allocentriska kartor. Ergonomi 54(8), 700–715. https://doi.org/ 10.1080/00140139.2011.592608 (2011).

7. Palermo, L., Iaria, G. & Guariglia, C. Mental bildspråk och topografisk orientering hos människor: En korrelationsstudie. Behav. Brain Res. 192, 248–253 (2008).

8. Koshino, H., Carpenter, PA, Keller, TA & Just, MA Interaktioner mellan dorsala och ventrala vägarna i mental rotation: En fMRI-studie. Cogn. Affekt. Behav. Neurosci. 5(5), 54–66 (2005).

9. Hawes, Z., Sokolowski, HM, Ononye, ​​CB & Ansari, D. Neural grund för numerisk och rumslig kognition: En FMRI-metaanalys av hjärnregioner associerade med symboliskt tal, aritmetik och mental rotation. Neurosci. Biobehav. Rev. https:// doi.org/10.1016/j.neubiorev.2019.05.007 (2019).

10. Podzebenko, K., Egan, GF & Watson, JDG Utbredd aktivering av ryggström under en parametrisk mental rotationsuppgift, avslöjad med funktionell magnetisk resonanstomografi. Neuroimage 15, 547–558 (2002).

11. Stoffels, EJ Inhibering av samtidiga processer vid diskriminering av bokstav och orientering. Acta Psychol. 91, 153-173 (1996).

12. Heil, M. Den funktionella betydelsen av ERP-effekter under mental rotation. Psychophysiology 39, 535–545 (2002).

13. Shepard, RN & Metzler, J. Mental rotation av tredimensionella objekt. Science 171(3972), 701–703. https://doi.org/10.1126/ science.171.3972.701 (1971).

14. Jeannerod, M. & Decety, J. Mental motorisk bildspråk: Ett fönster in i handlingens representationsstadier. Curr. Opin. Neurobiol. 5, 727-732 (1995).

15. Dalecki, M., Hofmann, U. & Bock, O. Mental rotation av bokstäver, kroppsdelar och komplexa scener: Separata eller gemensamma mekanismer? Brum. mån. Sci. 31(5), 1151–1160 (2012).

For more information:1950477648nn@gmail.com