Cortical γ-band oscillations during the visual working memory retention in humans
| Title: | Cortical γ-band oscillations during the visual working memory retention in humans |
| Author(s): | Sirola, Roosa |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences |
| Discipline: | Physiology and Neuroscience |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2013 |
| Abstract: |
Visual working memory (VWM) maintains information for future usage. Several studies show that the cortical oscillations in the γ-frequency band (from 30 to 120 Hz) are modulated by the VWM performance. However, less is known about the cortical sources underlying the modulation of these oscillations in VWM. To address this question, we recorded human neuronal activity with magneto- and electroencephalography (M/EEG) during a delayed-matching-to-sample VWM task with three different task conditions, within which participants were instructed to focus on different object features in turn. In addition, anatomical data was acquired with magnetic resonance imaging for source modeling purposes. We then estimated the cortical amplitude dynamics across frequencies from three to 90 Hz during the VWM retention period for these three different conditions. We found that the amplitudes of the γ –frequency band oscillations were strengthened in the occipito-temporal cortical areas during the VWM for shapes but not for color or spatial locations. These data suggest that γ –band oscillations are fundamental in VWM, especially for visual stimuli requiring perceptual feature binding. Furthermore, cortical γ –band oscillations were found to be load dependently strengthened in the frontal cortex, where the central executive and attention associated processes are believed to take place. These data support the previous hypotheses stating that γ –band oscillations contribute to the maintenance of object representations in VWM.
Visuaalinen työmuisti säilöö tietoa tulevaisuuden varalle. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että visuaalinen työmuistisuoritus muokkaa aivokuoritason oskillaatioita γ-taajuuskaistalla (30 – 120 Hz). Näiden työmuistitehtävän aikana tapahtuvien oskillaatiomodulaatioiden anatomisista sijainneista ei kuitenkaan tiedetä riittävästi. Tätä kysymystä selvittääksemme mittasimme ihmisen neuronaalista aktiivisuutta yhdistetyllä magnetoenkephalographia- ja aivosähkökäyrä - mittauksella (M/EEG) visuaalisen työmuistitehtävän aikana. Tehtävä perustui kokeeseen, jossa koehenkilö vertaa esimerkkistimuluksessa esiintyvien objektien piirteitä testistimulukseen. Erilaisiin piirteisiin (objektin muoto, väri tai avaruudellinen sijainti) keskityttiin kuhunkin yksitellen. Lähdemallinnusta varten koehenkilöiltä hankittiin myös aivojen anatomiset kuvat magneettikuvauksella. Tämän jälkeen aivokuoren oskillaatioiden amplitudimuutoksia arvioitiin eri taajuuskaistoilla väliltä 3 ja 120 Hz visuaalisen työmuistitiedon säilyttämisen aikana. Havaitsimme, että γ-taajuuskaistan oskillaatioiden amplitudit kasvoivat takaraivo- ja ohimolohkoilla muoto –tehtävän aikana, mutta eivät väri- tai paikka –tehtävien aikana. Näiden tulosten perusteella voidaan esittää, että aivokuoren γ-taajuuskaistan oskillaatiot ovat tärkeitä ihmisen työmuistin aikana, varsinkin kun visuaalinen stimulus vaatii näköhavainnon monimutkaisempaa prosessointia. Lisäksi, γ-taajuuskaistan oskillaatioamplitudit kasvoivat otsalohkolla, kun muistettavien objektien määrää nostettiin. Otsalohkon aivoalueiden uskotaankin olevan erityisen tärkeitä, kun tehtävä vaatii tavallista enemmän keskittymistä, sekä huomio- ja koordinaatiokykyä. Näin ollen, tämän tutkimuksen tulokset tukevat aikaisempia hypoteeseja, joiden mukaan γ-taajuuskaistan oskillaatiot osallistuvat työmuisti-informaation säilyttämiseen ja ylläpitoon.
|
| Keyword(s): | visual working memory magnetoencephalography electroencephalography source modeling oscillation visuaalinen työmuisti magnetoenkefalografia aivosähkökäyrä lähdemallinnus oskillaatio |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Masters_Thesis_Sirola.pdf | 846.6Kb |