To bylo téměř století od doby, kdy první článek popisující nelineární vztah mezi vzrušení a behaviorální výkon byl publikován (Yerkes a Dodson 1908). Tato studie, analýza vlivu obtížnosti úkolů a stresu na učení diskriminace u taneční myši, se odlišuje od všech ostatních., Příspěvek byl publikován bez statistických analýz (statistika ještě nebyla koncipována) a s velikostí vzorků až 2 myši na skupinu (nepřijatelně nízká úroveň výkonu moderními standardy). I přes omezení jejich studie, zjištění Yerkes a Dodson následně byly replikovány v kočky (Dodson, 1915), krysy (Broadhurst, 1957; Telegdy a Cohen 1971) a lidé (Dickman, 2002; Bregman a McAllister 1982; Anderson, 1994), a stala se součástí lexikonu z oblasti psychologie jako „Yerkes-Dodson Zákon“ (Young, 1936; Eysenk, 1955)., Stručně řečeno, Yerkes a Dodson zjistili, že když myši dostaly jednoduchý úkol diskriminace, jejich výkon se lineárně zlepšil se zvýšením vzrušení. S více obtížných úkolů, výkon myši zlepšení s mírným zvýšením vzrušení, ale na nejvyšší úroveň vzrušení s jejich plněním bylo postižené, které tvoří celkový nelineární (inverzní-U) ve tvaru vztah mezi vzrušení a výkon. Tento vliv závislý na tvaru křivek vzrušení a výkonu je znázorněn na obrázku 1.,
ilustrace lineárních a nelineárních složek Yerkes-Dodsonova zákona na základě obtížnosti úkolu. Je vidět, že výkon v obou typech úkolů se zvyšuje v reakci na změnu z nízké až střední úrovně vzrušení. Za podmínek vysokého vzrušení (nebo konkrétně „elánu“ (Dickman, 2002)) vykazují subjekty vysoký stupeň výkonu v jednoduchých úkolech, ale jsou narušeny výkonem v obtížných úkolech. Obecně platí, že „jednoduché úkoly“ by odpovídaly tréninkovému stavu, který zahrnuje soustředěnou pozornost na vysoce zřetelný podnět., Výkon na tomto typu úkolu běžně produkuje silné a poměrně přesné vzpomínky pod velmi vzrušující podmínek, jako typické jevy, jako jsou „zbraně zaměření“ a „žárovka vzpomínky“, stejně jako rozšířené paměti pro ústřední události vyskytující se v vzrušující scény (Christianson, 1992; Conway et al., 1994; Safer et al., 1998; Pickel, 1998)., Naopak, stále více náročných úkolů, které zahrnují rozdělené pozornosti, pracovní paměti, pozornosti pro podněty mimo zdroj vzrušení, nebo ty, které zahrnují jemné rozdíly mezi podněty na diskriminaci úkoly, které by odpovídaly „těžký úkol“ rozdíl. Vysoké úrovně vzrušení obvykle zhoršují výkon v těchto typech úkolů (Leon a Revelle 1985; Burke et al., 1992; Christianson, 1992)., Nakonec, naše pochopení složitých vztahů mezi obtížnost úkolu, vzrušení a paměť bude podloženo studiem aktivace nebo inhibice různých mozkových paměťové systémy na různých úrovních obtížnost úkolu a vzrušení (Barch et al., 1997; Arnsten, 1998; Diamond et al., 2001; Braver et al., 2001; Kensinger et al., 2003; Kensinger and Corkin 2004; Birnbaum et al., 2004).,
Yerkes-Dodson Zákona se podává jako kontinuální vliv na kognitivní výzkum, s desítkami let debata, zahrnující i podporu a kritiku jeho heuristickou hodnotu (Broadhurst, 1957; Broadhurst, 1959; Brown, 1965; Deffenbacher, 1982; Christianson, 1992; Baumler, 1994; Teigen, 1994; Watters et al., 1997; Dutton and Carroll 2001; Hanoch and Vitouch 2004)., To znamená, že původní práce Yerkes a Dodson a „Zákon“ plodil předpokladu, že základem pro desítky let výzkumu, proč behaviorální výkon může být buď zvýšena nebo snížena v momentě, kdy předměty jsou pod silným tlakem (velké vzrušení).
Současný výzkum nelinearity zahrnující vzrušení a funkci mozku byly provedeny na pokročilé metodické úrovně, které byly nepředstavitelné v době narození Yerkes-Dodson Zákon., Neurobiologický výzkum zkoumal nelinearity v širokém spektru vyšetřování chování a fungování mozku, včetně funkční MRI analýzy pracovní paměti (Callicott et al., 1999), interakce hormon-paměť (Gold a Van Buskirk 1975; Introini-Collison et al., 1994; Stefani et al., 1999), synaptická plasticita (Diamond et al., 1992; Kerr et al., 1994), receptorové ligand-paměťové interakce (Conrad et al., 1999; Okuda et al., 2004) a neuroprotekce v reakci na metabolické urážky (Bar-Joseph et al., 1994; Kaltschmidt et al., 1999; Abraham et al., 2000)., V této souvislosti jsem pozval vědce s odbornými znalostmi ve studiu nelineárních vztahů zahrnujících mozek a vzrušení, aby předložili rukopisy do časopisu. Konečný produkt je vynikající úsilí, s 7 papíry přispěli významní vědci z 5 různých zemí. Jejich práce je prezentována ve dvou speciálních otázkách věnovaných tématu nelineárních vztahů zahrnujících fungování mozku, vzrušení a behaviorální výkon.
aktuální vydání obsahuje tři dokumenty od výzkumníků v laboratořích Dr., Corrado Bucherelli z University of Florence, Florencie, Itálie, Dr. Sonia Lupien Douglas Nemocnice Research Center a McGill University v Montrealu, Kanada, a Dr. Cheryl Conrad z Arizona State University v Tempe, Arizona, spojené státy americké. První papír, Drs Baldi a Bucherelli poskytuje široký pohled na nervové a endokrinní základě nelinearity mezi behaviorální výkon a vzrušení. Tito vyšetřovatelé představují syntézu, odvozenou z desetiletí výzkumu hlodavců a lidí, což zvyšuje naše chápání komplexní modulace paměti vzrušením., Konkrétně, oni diskutovali non-lineární vztah mezi pamětí a akce hormony sympatického nervového systému, např. adrenalin, a hypothalamo-hypofyzární-adrenální (HPA) osy, např. adrenokortikotropní hormon (ACTH) a glukokortikoidy (GCs; kortikosteronu u potkanů a kortizolu u lidí).
druhý a třetí papíry v tomto vydání, Drs Lupien a Conrad se zaměřit především na akutní účinky GCs na poznání u hlodavců a lidí., Oba dokumenty diskutovat o důkaz, že střední úroveň glukokortikoidy zvyšují, a vysoké hladiny GCs zhoršit, paměť týkající se fungování hipokampu, struktury, která je již dlouho známo, že je velmi citlivá na stres a být kriticky podílejí na učení a paměti (Eichenbaum, 2001; Poldrack a Packard 2003)., Každý z těchto dokumentů poskytuje rovnováhu poukazovat na to, že zvýšené hladiny stresu nebo glukokortikoidy mohou také zlepšit pozornost a paměť, v závislosti na tom, zda informace, které je součástí, nebo mimo, stres kontextu, stejně jako to, zda stres se vyskytuje v době akvizice versus získávání fáze paměti (viz také Roozendaal, 2000 související diskuse). Tato přidaná úroveň složitosti, tj., to , že tvar funkce mezi GC úrovní a paměť je kontextu závislé, je v souladu s primárním rysem Yerkes a Dodson Zákon, který uvádí, že vysoké hladiny stresu nebo vzrušení může zvýšit výkon za určitých podmínek a zhoršit výkon za jiných podmínek (viz Obrázek 1)., To znamená, že vyjádření vztahu mezi GCs (stejně jako jiné fyziologické opatření) a poznání mohou být buď lineární nebo nelineární, v závislosti na proměnné, jako je úroveň obtížnost úkolu, zapojení hipokampu versus non-hipokampálních struktur, stejně jako kontextové a časové proměnné (Cordero a Sandi 1998; Akirav et al., 2004; Okuda et al., 2004).
druhé číslo v této sérii bude obsahovat dokumenty z laboratoří Dr. Juliana Thayera z Národního institutu pro stárnutí v Baltimore, Maryland, USA, Dr., Gal Richter-Levin, University of Haifa, Haifa, Izrael, Dr. Paul Luiten, University of Groningen, Groningen, Nizozemsko a Dr. David Diamond z University of South Florida a Veteráni Nemocnice, v Tampa, Florida, spojené státy americké. Článek Dr. Thayera je možná nejvíce eklektickou prací v tomto svazku, poskytuje nový pohled na nelineární vztahy v různých neuronových systémech. Konkrétně tato práce integruje poznatky o nelinearitách v inhibičních procesech v různých strukturách mozku, např.,, prefrontální kůra a amygdala, stejně jako dynamika receptoru GABA a synaptická plasticita, to vše v širokém rámci nervové kontroly srdce jako modelového systému inhibiční kontroly.
Na papír, Drs Akirav a Richter-Levin se zaměřuje na interakce mezi nervových struktur. Je dost obtížné pochopit, jak se mozkové struktury izolovaně podílejí na učení a paměti. Vyšetřovatelé mají vzít na další výzvu, aby pochopili, jak amygdala interaguje s hippocampus ovlivnit zpracování paměti., Myšlenky vyvinuté v jejich dokumentu jsou v souladu s vedlejší téma v obou speciálních otázek, že vyjádření nelinearity v amygdala-hippocampus interakce je, kromě jiných faktorů, závislých na kontextu.
poslední dva články popisují akce GC na přežití neuronů a paměti. Oblast jejich podobnost je, že oba dokazují, že velmi nízké nebo velmi vysoké hladiny Kortikosteroidů může mít nepříznivé účinky na fungování hipokampu. Konkrétně Drs., Abraham, Meerlo a Luiten přezkoumali podstatnou literaturu prokazující, že GCs hrají silnou roli jak v přežití, tak ve smrti hipokampálních neuronů. Ukázali, že GCs může aktivovat mechanismy zapojené do neurodegenerace, stejně jako neuroprotekce, v závislosti na koncentraci steroidu. Zde je také řešeno opakující se téma kontextové závislosti akcí GC na hippocampu. Tito autoři poukazují například na to, že nepříznivé účinky vysokých hladin GCs na neuronální smrt mohou být zrušeny environmentálními manipulacemi, jako je omezení kalorií.,
objem končí papírem Drs. Park, Campbell, Woodson, Smith, Fleshner a Diamond. Tito autoři studovali prostorovou paměť u potkanů za podmínek, za kterých byly hladiny GC manipulovány behaviorálně, vystavením potkanů dravci nebo farmakologicky podáním metyraponu, inhibitoru syntézy GC. Zjistili, že střední úroveň GCs korelovala s optimální pamětí a velmi nízké nebo vysoké hladiny GC korelovaly se zhoršenou pamětí., Otázka závislosti na kontextu byla opět vznesena, protože zvýšené hladiny GC samy o sobě nebyly dostatečné k narušení prostorové paměti. Prostorová paměť byla narušena pouze při zvýšené GC úrovně došlo v souvislosti s behaviorální napjatosti (viz také Woodson et al., 2003; Okuda et al., 2004 pro související zjištění).
stručně řečeno, explicitním tématem těchto dvou otázek je nelineární vztah mezi vzrušením a fungováním mozku., Nicméně, je třeba poznamenat, že zvýšení úrovně vzrušení nemusí nutně produkovat non-lineární účinky na mozek nebo chování, a to navzdory skutečnosti, že to je to, jak Yerkes-Dodson Zákon je běžně zobrazen v Psychologii učebnic (např. Rýže, 1999). Vliv obtížnosti úkolu na tvar vzrušení-výkonové křivky byla zdůrazněna Yerkes a Dodson (1908), stejně jako později v diskusi o Dodson (1917) a v raném učebnici Psychologie (Mladí, 1936)., Uznání duálního nelineárního / lineárního rysu zákona Yerkes-Dodson současnými pracovníky je však jen zřídka uznáno. Dokonce i učenci v oblasti emocí, mozek a paměť byly odsunuty lineární komponenty k postavení pouhé poznámce pod čarou (Christianson, 1992) nebo nedbaly úplně (Loftus, 1980; Metcalfe a Jacobs, 1998; Mendl, 1999; Aston-Jones et al., 2000). Příspěvky v těchto dvou otázkách pomáhají sloučit neurobiologii a psychologii v kontextu kompletního, tj.,, původní, verze zákona Yerkes-Dodson tím, že prokazuje, že konečný tvar křivek dávky a odezvy vzrušení a výkonu (jako lineárních nebo křivočarých) závisí na zasahujících proměnných, jako je povaha úkolu a kontextové vlivy.
Na závěr bych chtěl poznamenat, že všechny dokumenty v těchto dvou speciálních čísel časopisu byly recenzované, a děkuji recenzentům za jejich čas, úsilí a konstruktivní kritika předběžné verze rukopisů. Chtěl bych také poděkovat Dr., Ed Calabrese, šéfredaktor a hnací síla studia nelineárních jevů v celém království zvířat a rostlin, za pozvání, abych sloužil jako hostující editor tohoto svazku. Chtěl bych také poděkovat Barbaře Callahanové za její pomoc při formátování rukopisů.