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The phase of Theta oscillations modulates successful memory formation at encoding
Neuropsychologia ( IF 2.6 ) Pub Date : 2021-02-13 , DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2021.107775
Josephine Cruzat , Mireia Torralba , Manuela Ruzzoli , Alba Fernández , Gustavo Deco , Salvador Soto-Faraco

Several studies have shown that attention and perception can depend upon the phase of ongoing neural oscillations at stimulus onset. Here, we extend this idea to the memory domain. We tested the hypothesis that ongoing fluctuations in neural activity impact memory encoding in two experiments using a picture paired-associates task in order to gauge episodic memory performance. Experiment 1 was behavioural only and capitalized on the principle of phase resetting. We tested if subsequent memory performance fluctuates rhythmically, time-locked to a resetting cue presented before the to-be-remembered pairs at different time intervals. We found an indication that behavioural performance was periodically and selectively modulated at Theta frequency (~4 Hz). In Experiment 2, we focused on pre-stimulus ongoing activity using scalp EEG while participants performed a paired-associates task. The pre-registered analysis, using large electrode clusters and generic Theta and Alpha spectral ranges, returned null results of the pre-stimulus phase-behaviour correlation. However, as expected from prior literature, we found that variations in stimulus-related Theta-power predicted subsequent memory performance. Therefore, we used this post-stimulus effect in Theta power to guide a post-hoc pre-stimulus phase analysis in terms of scalp and frequency of interest. This analysis returned a correlation between the pre-stimulus Theta phase and subsequent memory. Altogether, these results suggest that pre-stimulus Theta activity at encoding may impact later memory performance.



中文翻译:

Theta振荡的相位调节编码时成功的记忆形成

多项研究表明,注意力和知觉可能取决于刺激发作时正在进行的神经振荡的阶段。在这里,我们将这个想法扩展到内存域。我们在两个实验中使用图片配对关联任务测试了神经活动的持续波动影响记忆编码的假设,以评估情景记忆的表现。实验1仅是行为上的,并且利用了相位重置的原理。我们测试了随后的记忆性能是否有节奏地波动,是否在不同的时间间隔锁定在要记忆的对之前的重置提示。我们发现有迹象表明,行为表现在Theta频率(〜4 Hz)下被周期性地和有选择地调节。在实验2中,我们专注于使用头皮脑电图进行刺激前的持续活动,而参与者则执行配对关联任务。使用大型电极簇以及通用的Theta和Alpha光谱范围进行的预注册分析返回了刺激前相位-行为相关性的无效结果。但是,正如先前文献所期望的,我们发现与刺激相关的Theta功率的变化预测了随后的记忆性能。因此,我们使用Theta power中的这种刺激后效应来指导头皮和关注频率方面的事后刺激前阶段分析。该分析返回了刺激前Theta阶段与后续记忆之间的相关性。总而言之,这些结果表明,编码前刺激前的Theta活动可能会影响以后的记忆性能。使用大型电极簇以及通用的Theta和Alpha光谱范围,则返回刺激前相行为相关的无效结果。但是,正如先前文献所期望的,我们发现与刺激相关的Theta功率的变化预测了随后的记忆性能。因此,我们使用Theta power中的这种刺激后效应来指导头皮和关注频率方面的事后刺激前阶段分析。该分析返回了刺激前Theta阶段与后续记忆之间的相关性。总之,这些结果表明,编码前的刺激性Theta活动可能会影响以后的记忆性能。使用大型电极簇以及通用的Theta和Alpha光谱范围,则返回刺激前相行为相关的无效结果。但是,正如先前文献所期望的,我们发现与刺激相关的Theta功率的变化预测了随后的记忆性能。因此,我们使用Theta power中的这种刺激后效应来指导头皮和关注频率方面的事后刺激前阶段分析。该分析返回了刺激前Theta阶段与后续记忆之间的相关性。总之,这些结果表明,编码前的刺激性Theta活动可能会影响以后的记忆性能。我们发现,刺激相关的Theta功率的变化可预测随后的记忆性能。因此,我们使用Theta power中的这种刺激后效应来指导头皮和关注频率方面的事后刺激前阶段分析。该分析返回了刺激前Theta阶段与后续记忆之间的相关性。总之,这些结果表明,编码前的刺激性Theta活动可能会影响以后的记忆性能。我们发现,刺激相关的Theta功率的变化可预测随后的记忆性能。因此,我们使用Theta power中的这种刺激后效应来指导头皮和关注频率方面的事后刺激前阶段分析。该分析返回了刺激前Theta阶段与后续记忆之间的相关性。总之,这些结果表明,编码前的刺激性Theta活动可能会影响以后的记忆性能。

更新日期:2021-02-21
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