Ny matematisk model repræsenterer, hvordan sindet behandler sekventiel hukommelse, kan hjælpe med at forstå psykiatriske lidelser

En ny matematisk model udviklet af Massachusetts Institute of Technology (MIT) forskere kunne give frisk indsigt i, hvordan det menneskelige sind behandler sekventiel hukommelse, en nøglekognitiv funktion, der menes at være forstyrret i psykiatriske lidelser som skizofreni.

Modellen, der er beskrevet i et papir offentliggjort i tidsskriftet *Psychological Review*, henter inspiration fra teoretisk neurovidenskab, psykologi og kunstig intelligens. Det tilbyder en omfattende ramme, der ikke kun simulerer, hvordan hjernen behandler sekventiel hukommelse, men også forklarer, hvordan hukommelsesfejl kan opstå.

"Det er den første model, der samler hukommelsesforvrængninger og de kerneprocesser, der understøtter sekventiel hukommelse," siger Mehrdad Jazayeri, en lektor i MITs afdeling for hjerne- og kognitiv videnskab og Picower Institute for Learning and Memory. "Det kan give ny indsigt i forståelsen af ​​kognitive underskud i psykiatriske lidelser, hvor sekventiel hukommelse vides at være svækket."

Sekventiel hukommelse er afgørende for daglige aktiviteter, såsom at huske en liste over varer i købmanden eller trinene i en opskrift. Det er tæt knyttet til vores følelse af tid og vores evne til at navigere gennem verden.

Den nye model fanger to kerneprocesser, der menes at understøtte sekventiel hukommelse:evnen til at forudsige kommende elementer i en sekvens og evnen til at genkalde rækkefølgen af ​​elementer i en sekvens.

For at opnå disse processer har modellens "hjerneceller" - matematiske enheder, der repræsenterer neuroner - flere lag af indbyrdes forbundethed, hvilket afspejler den hierarkiske arkitektur af hjerneregioner involveret i hukommelsen. Modellen omfatter også mekanismer til at repræsentere tid, lære af tidligere erfaringer og lave fejl.

Forskerne testede modellen ved at sammenligne dens ydeevne med menneskelige hukommelsesdata på forskellige sekventielle hukommelsesopgaver. Resultaterne viste, at modellen nøjagtigt fangede menneskelig præstation, ikke kun i form af korrekte svar, men også i de typer fejl, som folk lavede.

"Det har længe været troet, at sekventiel hukommelse involverer forudsigelse, men vores model er en af ​​de første kvantitative rammer, der eksplicit viser, hvordan forudsigelse bidrager til hukommelsesforvrængninger og fejl," siger hovedforfatter Mohammad Amin-Nouri, en forsker ved Institut for Hjerne- og kognitionsvidenskab.

For eksempel forudsiger modellen, at folk er mere tilbøjelige til at forveksle et element med et tilstødende element i sekvensen på grund af stærke forudsigende signaler mellem elementer i nærheden. Det forklarer også, hvordan vores forventninger til rækkefølgen af ​​elementer kan påvirke vores hukommelse for rækkefølgen.

Forskerne mener, at den nye model potentielt kan bruges til at udvikle værktøjer til at vurdere hukommelsessvigt ved psykiatriske lidelser og til at vejlede udviklingen af ​​kognitive rehabiliteringsinterventioner.

"Vi kunne bruge denne model til at udpege specifikke hukommelsesprocesser, der er svækket i forskellige psykiatriske lidelser," siger Amin-Nouri. "Dette kan hjælpe os med at forstå de kognitive rødder af disse lidelser og designe målrettede behandlinger for at forbedre hukommelsen."

Forskerne planlægger at forfine modellen yderligere ved at inkorporere yderligere kognitive processer, såsom opmærksomhed, og ved at sammenligne den med hjernebilleddata for at få en dybere forståelse af de neurale mekanismer i sekventiel hukommelse.