Sensorimotor coupling modulates working memory

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo comprobar el rol funcional de un acto motor voluntario temporalmente acoplado con la aparición de los estímulos codificados en la memoria de trabajo verbal. Específicamente, se busca verificar que el acoplamiento sensoriomotor temporalmente preciso es un constituyente de la memoria de trabajo. Para comprobar esta hipótesis, se diseñó una tarea de memoria de trabajo verbal tipo Sternberg modificada, presentada en modalidad visual. En ella los sujetos debieron memorizar series de letras (consonantes) en tres condiciones: una condición activa acoplada, en donde los participantes presionan un botón luego del cual se muestran inmediatamente los estímulos a codificar; una condición activa pero temporalmente desacoplada, en la que existe un retardo entre la presentación de los estímulos y la presión del botón por parte de los sujetos; y finalmente, una condición pasiva, que corresponde al paradigma clásico en el cual los estímulos son presentados automáticamente por el computador. Se reclutó a un total de 26 adultos sanos (13 mujeres; edad promedio: 23.1 años), quienes realizaron las tres condiciones experimentales mientras se les registró la actividad electroencefalográfica. Los resultados conductuales muestran que la codificación activa acoplada de los estímulos mejora la exactitud, especificidad y sensibilidad en la memoria de trabajo. Este efecto de la codificación activa acoplada sobre el desempeño se mantiene aun cuando se comprueba que existen otros efectos, además de la condición de codificación, que también influyen sobre el desempeño. Al estudiar los efectos del acoplamiento sensoriomotor temporalmente preciso sobre los potenciales relacionados a la codificación, se observa que la condición activa acoplada evoca una menor latencia en los componentes N100 y P200. No se evidencian efectos de las condiciones experimentales sobre la amplitud de los componentes de interés. Por otro lado, al estudiar las diferencias entre ensayos correctos e incorrectos, los resultados arrojan que los ensayos correctos (independiente de su condición) evocan una menor amplitud en los componentes P100-N100, P200 y P300. No se observan diferencian en la latencia de los componentes al probar ensayos correctos versus incorrectos. Estos resultados se discuten a partir de la relevancia de la etapa de codificación en MT, y específicamente, de la codificación activa. Asimismo, se discuten las posibles implicancias de la señal corolaria como el mecanismo neurofisiológico que sustentaría la modulación del acoplamiento sensoriomotor sobre MT.

The current study aimed to analyze the functional role of a voluntary motor act that is temporarily coupled to the stimuli onset on working memory encoding. We hypothesized that sensorimotor coupling modulates perceptual, attentional and memory encoding mechanisms deployed during working memory encoding. To prove this hypothesis, we designed modified a classic Sternberg task, in wich participants encoded an array of consonants in three different encoding conditions. The classic passive condition consisted on the automatic onset of stimuli, triggered by the computer and with no control by the subject. The active coupled encoding condition consisted on the immidiate stimuli onset after the subject pressed a button. Finally, the active decoupled encoding condition consisted on the delayed stimuli onset after the subject has pressed the button. 26 healthy adults (13 women, mean age 23.1 years old) performed the 3 conditions while their electroencephalographic activity was recorded. Three event related potential components were assessed: N100 as an index of the activity of the striate visual cortex; P200 as an index of attentional mechanisms and P300 as a marker of stimuli updating in working memory. Our results show that the participants has a better performance in the active coupled conditions, when compared to the other two conditions. Alongside to this, the passive condition showed the poorest scores in performance. This effect is corroborated with a generalized linear mixed model. As for the neural correlates of working memory, the active coupled conditions is associated to earlier latencies of the N100 and P200 components, while there were no effect in P300 latency. No effects were found in the amplitudes of any of the three components studied. The current thesis discusses these findings, emphasizing the modulatory effects of a voluntary act on working memory encoding. We also discuss a possible neural mechanisms implied in the performance enhancement.