Det har vært nesten et århundre siden den første artikkelen beskriver en ikke-lineær sammenheng mellom vekkelse og atferdsmessige resultater ble publisert (Yerkes og Dodson 1908). Denne studien, en analyse av påvirkning av oppgaven problemer og stress på diskriminering læring i dans mus, skiller seg ut fra alle andre., Papiret ble publisert uten statistiske analyser (statistikk ennå ikke hadde blitt unnfanget) og med utvalgene så små som 2-mus, – pr. gruppe (et uakseptabelt lavt nivå av kraft ved moderne standarder). Til tross for begrensningene i sin studie, og funnene fra Yerkes og Dodson ble senere kopiert i katter (Dodson, 1915), rotter (Broadhurst, 1957; Telegdy og Cohen 1971) og mennesker (Dickman, 2002; Bregman og McAllister 1982; Anderson, 1994), og ble en del av leksikonet av fagområdet psykologi som «Yerkes-Dodson Lov» (Young, 1936; Eysenk, 1955)., I korte trekk, Yerkes og Dodson funnet at når mus ble gitt en enkel diskriminering oppgave sine forbedret ytelse lineært med økt opphisselse. Med vanskeligere oppgaver, ytelse av musene forbedret med moderat økning i opphisselse, men på de høyeste nivåene av opphisselse deres opptreden var svekket, og danner et generelt ikke-lineær (omvendt U) formet forholdet mellom vekkelse og ytelse. Denne oppgaven avhengig innflytelse på formen av opphisselse-ytelse kurver er illustrert i Figur 1.,
Illustrasjon av lineære og ikke-lineære komponenter av Yerkes-Dodson Lov basert på oppgave problemer. Resultatene i begge typer oppgaver er sett til å øke i respons til en endring fra lave til moderate nivåer av opphisselse. Under forhold med høy opphisselse (eller spesielt «vigor» (Dickman, 2002)), fag viser en høy grad av ytelse i enkle oppgaver, men er svekket i ytelse i vanskelige oppgaver. Generelt, er «enkle oppgaver» vil samsvare med en tilstand som innebærer fokusert oppmerksomhet til en svært distinkt stimulans., Ytelsen på denne typen oppgave rutinemessig produserer sterke og relativt nøyaktige minner under svært opphissende forhold, som ofte med slike fenomener som «våpen fokus» og «flashbulb minner», samt forbedret minne for sentrale hendelser i en opphissende scene (Christianson, 1992; Conway et al., 1994; Sikrere et al., 1998; Pickel, 1998)., I kontrast til det mer krevende oppgaver som involverer delt oppmerksomhet, arbeider hukommelse, oppmerksomhet på signaler utenfor kilden av opphisselse, eller de som involverer små forskjeller mellom stimuli i diskriminering oppgaver vil samsvare med den «vanskelige oppgaven å» skille. Høye nivåer av opphisselse, vanligvis forringe ytelsen i disse typer oppgaver (Leon og Revelle 1985; Burke et al., 1992; Christianson, 1992)., Til slutt, vår forståelse av det komplekse forholdet mellom oppgaven problemer, opphisselse og minne vil bli bekreftet ved å studere aktivering eller hemming av ulike hjernen minnet systemer med ulike nivåer av oppgaven problemer og opphisselse (Barch et al., 1997; Arnsten, 1998; Diamond et al. I 2001; Modigere et al. I 2001; Kensinger et al., 2003; Kensinger og Corkin 2004; Birnbaum et al., 2004).,
Yerkes-Dodson Loven har fungert som en kontinuerlig innflytelse på kognitiv forskning, med flere tiårs debatt som involverer både støtte og kritikk av sin heuristisk verdi (Broadhurst, 1957; Broadhurst, 1959; Brun, 1965; Deffenbacher, 1982; Christianson, 1992; Baumler, 1994; Teigen, 1994; Watters et al., 1997; Dutton og Carroll 2001; Hanok og Vitouch 2004)., Dermed er den originale verk av Yerkes og Dodson og «Lov» det gytt gitt grunnlag for flere tiår med forskning på hvorfor atferdsmessige ytelse kan enten være styrket eller svekket når motivet er under sterkt press (høy opphisselse).
Aktuell forskning i ikke-linearities involverer opphisselse og hjernens funksjon har blitt utført ved avansert metodiske nivå som var utenkelig på den tiden for fødselen av Yerkes-Dodson Loven., Nevrobiologiske forskning har undersøkt ikke-linearities i et bredt spekter av undersøkelser av atferd og hjernen fungerer, inkludert funksjonell MR analyse av arbeidsminnet (Callicott et al., 1999), hormon-minne vekselsvirkningene (Gull og Van Buskirk 1975; Introini-Collison et al., 1994; Stefani et al., 1999), synaptisk plastisitet (Diamond et al., 1992; Kerr et al., 1994), reseptor ligand-minne vekselsvirkningene (Conrad et al. I 1999; Okuda et al., 2004) og neuroprotection i respons til metabolske fornærmelser (Bar-Joseph et al., 1994; Kaltschmidt et al. I 1999; Abraham et al., 2000)., Det er i denne sammenheng at jeg invitert forskere med kompetanse i studiet av ikke-lineære relasjoner som involverer hjernen og opphisselse å sende inn manuskripter til journalen. Det endelige produktet er en fremragende innsats, med 7 papirer bidratt med fremstående forskere fra 5 forskjellige land. Deres arbeid er presentert i to spesielle problemer viet til temaet ikke-lineære relasjoner som involverer hjernen fungerer, opphisselse og atferdsmessige ytelse.
Den nåværende utgaven inneholder tre artikler fra forskere i laboratorier av Dr., Corrado Bucherelli fra Universitetet i Firenze, i Florence, Italia, Dr. Sonia Lupien av Douglas Hospital Research Center og McGill University i Montreal, Canada, og Dr. Cheryl Conrad av Arizona State University, Tempe, Arizona, USA. Den første papiret av Drs. Baldi og Bucherelli gir et bredt perspektiv på nevrale og endokrine grunnlag av ikke-linearities mellom atferdsmessige ytelse og opphisselse. Disse etterforskerne presentere en syntese, avledet fra flere tiår med forskning på mus og mennesker, som øker vår forståelse av komplekse modulering av minne av opphisselse., Spesielt, de har diskutert den ikke-lineære forholdet mellom minne og handlinger av hormoner i det sympatiske nervesystemet, for eksempel, adrenalin, og hypothalamus-hypofyse-binyre (HPA-aksen, for eksempel, adrenocorticotropic hormon (ACTH) og glukokortikoider (GCs; corticosterone i rotte og kortisol hos personer).
Den andre og tredje papirer i dette nummeret av Drs. Lupien og Conrad fokus først og fremst på de akutte effektene av GCs på erkjennelse i gnagere og folk., Både papir diskutere bevis for at et middels nivå av glukokortikoider styrke, og høye nivåer av GCs svekke, minne-relaterte funksjon av hippocampus, en struktur som har lenge vært kjent for å være svært følsom for stress og for å være kritisk involvert i læring og hukommelse (Eichenbaum, 2001; Poldrack og Packard 2003)., Hver av disse papirene gir balanse i å peke på at forhøyede nivåer av stress eller glukokortikoider kan også få økt oppmerksomhet og minne, avhengig av om informasjonen er en del av, eller utenfor, stress kontekst, samt om stress oppstår på oppkjøpstidspunktet versus henting fase av minne (se også Roozendaal, 2000 for relaterte diskusjon). Denne ekstra nivå av kompleksitet, dvs., at formen av funksjon mellom GC nivåer og minne er kontekst-avhengige, er i samsvar med den primære funksjonen av Yerkes og Dodson Lov som sier at høye nivåer av stress eller opphisselse kan forbedre ytelse under visse forhold, og svekke ytelsen under andre forhold (Figur 1)., Dermed uttrykk for forholdet mellom GCs (så vel som andre fysiologiske tiltak) og erkjennelse kan være enten lineær eller ikke-lineær, avhengig av variabler, slik som nivået av oppgaven problemer, involvering av hippocampus versus ikke-hippocampal strukturer, samt kontekstuelle og timelige variabler (Cordero og Sandi 1998; Akirav et al., 2004; Okuda et al., 2004).
Det andre spørsmålet i denne serien vil inneholde dokumenter fra laboratorier av Dr. Julian Thayer, av National Institute on Aging, i Baltimore, Maryland, USA, Dr., Gal Richter-Levin, ved Universitetet i Haifa, i Haifa, Israel, Dr. Paul Luiten, University of Groningen, i Groningen, Nederland og Dr. David Diamond, av University of South Florida og Veteraner Sykehus, i Tampa, Florida, USA. Papiret av Dr. Thayer er kanskje den mest variert arbeid i denne boken, som gir et nytt perspektiv på ikke-lineære sammenhenger i ulike nevrale systemer. Spesielt, dette arbeidet integreres funn på ikke-linearities i hemmende prosesser i ulike hjernestrukturer, f.eks.,, prefrontal cortex og amygdala, samt GABA receptor dynamics og synaptisk plastisitet, alle innenfor den brede rammen av det nevrale kontroll av hjertet som en modell system av hemmende kontroll.
papiret av Drs. Akirav og Richter-Levin fokuserer på samspillet mellom nevrale strukturer. Det er vanskelig nok å forstå hvordan hjernen strukturer, isolert sett, er involvert i læring og hukommelse. Disse etterforskere har tatt på seg den ekstra utfordring å forstå hvordan amygdala samhandler med hippocampus til å påvirke minne behandling., Ideer utviklet i sine papiret er i overensstemmelse med den sekundære tema i begge av spesielle problemer, som uttrykk for ikke-linearities i amygdala-hippocampus vekselsvirkningene, blant andre faktorer, kontekst-avhengige.
De to siste papirene beskriver GC handlinger på nevron overlevelse og minne. Deres område av felles er at de begge viser at svært lave eller svært høye nivåer av GCs kan produsere ugunstig virkninger på hippocampal fungerer. Spesielt, Drs., Abraham, Meerlo og Luiten gjennomgått en betydelig litteratur som viser at GCs spille en sterk rolle i både overlevelse og død hippocampal nevroner. De har vist at GCs kan aktivere mekanismer som er involvert i neurodegeneration, samt neuroprotection, avhengig av konsentrasjon av steroid. Den tilbakevendende tema i kontekst-avhengighet av GC handlinger på hippocampus er omtalt her, så vel. Disse forfatterne peker på, for eksempel, at ugunstig virkninger av høye nivåer av GCs på neuronal død kan bli utslettet av miljømessige manipulasjoner, som for eksempel kalori restriksjonen.,
volumet konkluderer med et papir av Drs. Park, Campbell, Woodson, Smith, Fleshner og Diamant. Disse forfatterne studert romlig hukommelse i rotter under forhold der GC-nivå ble manipulert behaviorally, ved å utsette rotter til en predator, eller farmakologisk, ved å administrere metyrapone, GC-hemmer syntese. De fant at et middels nivå av GCs korrelert med optimal minne, og med svært lav eller høy GC nivåer forbundet med svekket hukommelse., Igjen er spørsmålet om kontekst-avhengighet ble hevet fordi forhøyet GC nivåer, alene, var tilstrekkelige til å svekke romlig hukommelse. Romlig hukommelse ble nedsatt bare når forhøyet GC nivåer skjedde i forbindelse med en atferdsmessige stress tilstand (se også Woodson et al., 2003; Okuda et al. I 2004 for relaterte funn).
I sammendraget, eksplisitt tema i disse to spørsmålene er det ikke-lineær sammenheng mellom vekkelse og hjernen fungerer., Det bør imidlertid bemerkes at økende nivåer av opphisselse, ikke nødvendigvis produsere ikke-lineære effekter på hjernen eller oppførsel, til tross for at dette er hvordan Yerkes-Dodson Loven er rutinemessig portrettert i Psykologi lærebøker (f.eks., Ris, 1999). Påvirkning av vanskeligheten av oppgaven i form av opphisselse-ytelse kurven ble understreket av Yerkes og Dodson (1908), så vel som i senere diskusjon av Dodson (1917) og i en tidlig Psykologi lærebok (Unge, 1936)., Imidlertid, anerkjennelse av de to ikke-lineær/linear funksjon av Yerkes-Dodson Lov av moderne arbeidere er bare sjelden anerkjennes. Selv forskere i feltet av følelser, hjernen og hukommelsen har rykket ned den lineære komponenten til status som en ren fotnote (Christianson, 1992), eller de har ignorert det helt (Loftus, 1980; Metcalfe og Jacobs 1998; Mendl, 1999; Aston-Jones et al., 2000). Avisene i disse to spørsmålene bidra til å smelte nevrobiologi og psykologi, innenfor rammen av den fullstendige, dvs., original versjon av Yerkes-Dodson Loven, ved å vise at den ultimate form av opphisselse-ytelse dose-respons-kurver (som lineær eller kurvelineær) avhenger av mellomliggende variabler, som for eksempel arten av oppgaven og kontekstuelle påvirkninger.
til slutt ønsker jeg å merke seg at alle papirene i disse to spesielle problemer av tidsskriftet ble fagfellevurdert, og jeg takker leserne for sin tid, innsats og konstruktiv kritikk av foreløpige versjoner av manuskripter. Jeg vil også takke Dr., Ed Calabrese, editor-in-chief, og drivkraften bak studiet av ikke-lineære fenomener hele dyr og planter-og rikene, for å invitere meg til å virke som gjesteredaktør av dette volumet. Jeg vil også takke Barbara Callahan for hennes assistanse med formatering av manuskripter.