a trecut aproape un secol de când a fost publicată prima lucrare care descrie o relație neliniară între excitare și performanța comportamentală (Yerkes and Dodson 1908). Acest studiu, o analiză a influenței dificultății sarcinii și a stresului asupra învățării discriminării în mouse-ul dansator, se deosebește de toate celelalte., Lucrarea a fost publicată fără analize statistice (Statisticile nu au fost încă concepute) și cu dimensiuni ale eșantionului de până la 2 șoareci pe grup (un nivel inacceptabil de scăzut de putere conform standardelor moderne). În ciuda limitărilor lor de studiu, concluziile de Yerkes și Dodson au fost ulterior replicate la pisici (Dodson, 1915), șobolani (Broadhurst, 1957; Telegdy și Cohen 1971) și oameni (Dickman, 2002; Bregman și McAllister 1982; Anderson, 1994), și a devenit parte din lexiconul de domeniul psihologiei ca „Yerkes-Dodson Lege” (Tineri, 1936; Eysenk, 1955)., Pe scurt, Yerkes și Dodson au descoperit că atunci când șoarecii au primit o sarcină simplă de discriminare, performanța lor sa îmbunătățit liniar cu creșterea excitației. Cu sarcini mai dificile, performanța șoarecilor sa îmbunătățit cu moderată, cu creșteri ale excitației, dar la cele mai înalte niveluri de excitare performanța lor a fost afectată, formând o relație generală neliniară (inversată-U) între excitare și performanță. Această influență dependentă de sarcină asupra formei curbelor de performanță a excitației este ilustrată în Figura 1.,
ilustrarea componentelor liniare și neliniare ale Legii Yerkes-Dodson bazate pe dificultatea sarcinii. Performanța în ambele tipuri de sarcini este considerată a crește ca răspuns la o schimbare de la niveluri scăzute la moderate de excitare. În condiții de excitare ridicată (sau în mod specific „vigor” (Dickman, 2002)), subiecții prezintă un grad ridicat de performanță în sarcini simple, dar sunt afectați de performanță în sarcini dificile. În general, „sarcini simple” s-ar conforma unei condiții de formare care implică o atenție concentrată asupra unui stimul extrem de distinct., Performanta pe acest tip de sarcină de rutină produce puternică și relativ corecte amintiri sub extrem de excitant condiții, ca caracterizate prin fenomene cum ar fi „arma focus” și „flash amintiri”, precum și îmbunătățită de memorie pentru centrale evenimente care au loc într-un excitant scena (Christianson, 1992; Conway et al., 1994; Safer et al., 1998; Pickel, 1998)., În schimb, sarcinile mai solicitante care implică atenție divizată, memorie de lucru, atenție la indicii în afara sursei de excitare sau cele care implică diferențe subtile între stimuli în sarcinile de discriminare s-ar conforma distincției „sarcină dificilă”. Nivelurile ridicate de excitare afectează de obicei performanța în aceste tipuri de sarcini (Leon and Revelle 1985; Burke et al., 1992; Christianson, 1992)., În cele din urmă, înțelegerea noastră a relațiilor complexe dintre dificultatea sarcinii, excitare și memorie va fi fundamentată prin studierea activării sau inhibării diferitelor sisteme de memorie a creierului prin diferite niveluri de dificultate și excitare a sarcinii (Barch et al., 1997; Arnsten, 1998; Diamond și colab., 2001; Braver și colab., 2001; Kensinger și colab., 2003; Kensinger și Corkin 2004; Birnbaum și colab., 2004).,
Yerkes-Dodson Legea a servit ca o continuă influență asupra cognitive de cercetare, cu zeci de ani de dezbateri care implică atât sprijin și criticile sale de valoare euristică (Broadhurst, 1957; Broadhurst, 1959; Brown, 1965; Deffenbacher, 1982; Christianson, 1992; Feig, 1994; Teigen, 1994; Watters et al., 1997; Dutton and Carroll 2001; Hanoch and Vitouch 2004)., Astfel, lucrarea originală a lui Yerkes și Dodson și „Legea” pe care a dat-o a oferit fundamentul pentru decenii de cercetare a motivului pentru care performanța comportamentală poate fi îmbunătățită sau afectată atunci când subiecții sunt sub presiune puternică (excitare ridicată).cercetările actuale privind non-linearitățile care implică excitare și funcția creierului au fost efectuate la niveluri metodologice avansate, care erau de neimaginat la momentul nașterii Legii Yerkes-Dodson., Cercetarea neurobiologică a investigat non-linearities într-o gamă largă de investigații de comportament și funcționarea creierului, inclusiv RMN-ul funcțional de analiză a memoriei de lucru (Callicott et al., 1999), interacțiuni hormon-memorie (Gold and Van Buskirk 1975; Introini-Collison et al., 1994; Stefani și colab., 1999), plasticitatea sinaptică (Diamond et al., 1992; Kerr și colab., 1994), interacțiuni ligand-memorie receptor (Conrad și colab., 1999; Okuda și colab., 2004) și neuroprotecția ca răspuns la insultele metabolice (Bar-Joseph et al., 1994; Kaltschmidt și colab., 1999; Abraham și colab., 2000)., În acest context, am invitat cercetători cu expertiză în studiul relațiilor neliniare care implică creierul și excitarea să prezinte manuscrise revistei. Produsul final este un efort remarcabil, cu 7 lucrări contribuite de cercetători distinși din 5 țări diferite. Lucrarea lor este prezentată în două aspecte speciale dedicate temei relațiilor neliniare care implică funcționarea creierului, excitarea și performanța comportamentală.numărul curent conține trei lucrări ale cercetătorilor din laboratoarele Dr., Corrado Bucherelli de la Universitatea din Florența, în Florența, Italia, Dr. Sonia Stricklin de Douglas Spital Centrul de Cercetare și Universitatea McGill, Montreal, Canada, și Dr. Cheryl Conrad de Universitatea de Stat din Arizona, în Tempe, Arizona, statele UNITE ale americii. Prima lucrare de Doctorii. Baldi și Bucherelli oferă o perspectivă mai largă asupra neural și endocrin baza de non-linearities între comportament de performanță și de excitare. Acești anchetatori prezintă o sinteză, derivată din decenii de cercetare asupra rozătoarelor și a oamenilor, care ne îmbunătățește înțelegerea modulației complexe a memoriei prin excitare., Mai exact, ei au discutat relația neliniară dintre memorie și acțiunile hormonilor sistemului nervos simpatic, de exemplu, epinefrina și axa hipotalamo-hipofizo-suprarenală (HPA), de exemplu, hormonul adrenocorticotropic (ACTH) și glucocorticoizii (GCs; corticosteron la șobolan și cortizol la oameni).a doua și a treia lucrare din acest număr de Dr. Lupien și Conrad se concentrează în primul rând pe efectele acute ale GCs asupra cunoașterii la rozătoare și la oameni., Ambele lucrări discută dovezi că un nivel intermediar de glucocorticoizi crește, iar nivelurile ridicate de GCS afectează funcționarea hipocampului, o structură despre care se știe de mult timp că este extrem de sensibilă la stres și că este implicată critic în învățare și memorie (Eichenbaum, 2001; Poldrack și Packard 2003)., Fiecare dintre aceste documente oferă echilibru în subliniind că nivelurile crescute de stres sau de glucocorticoizi poate îmbunătăți, de asemenea, atenție și memorie, în funcție de faptul dacă informația este o parte din, sau în afara, stresul context, precum și dacă stresul apare în momentul achiziției versus recuperarea fazei de memorie (a se vedea, de asemenea, Roozendaal, 2000, pentru discutii legate de). Acest nivel suplimentar de complexitate, adică.,, că forma funcției dintre nivelurile GC și memorie este dependentă de context, este în concordanță cu caracteristica principală a legii Yerkes și Dodson, care afirmă că nivelurile ridicate de stres sau excitare pot îmbunătăți performanța în anumite condiții și pot afecta performanța în alte condiții (Figura 1)., Astfel, expresia relației dintre GCs (precum și alte măsuri fiziologice) și cogniția poate fi liniar sau non-liniar, în funcție de variabile precum nivelul de dificultate al sarcinii, implicarea hipocampus versus non-hipocampale structuri, precum și contextuale și temporale variabile (Cordero și Sandi 1998; Akirav et al., 2004; Okuda și colab., 2004).
al doilea număr din această serie va conține lucrări de la laboratoarele Dr. Julian Thayer, de la Institutul Național pentru Îmbătrânire, din Baltimore, Maryland, SUA, dr., Gal Richter-Levin, de la Universitatea din Haifa, în Haifa, Israel, Dr. Paul Luiten, de la Universitatea din Groningen, în Groningen, Olanda și Dr. David Diamant, de la Universitatea din Florida de Sud și Spitalul Veteranilor, în Tampa, Florida, statele UNITE ale americii. Lucrarea de Dr. Thayer este poate cea mai eclectică lucrare din acest volum, oferind o perspectivă nouă asupra relațiilor neliniare din diferite sisteme neuronale. În mod specific, această lucrare integrează constatările privind neliniaritățile în procesele inhibitoare în diferite structuri ale creierului, de exemplu.,, cortexul prefrontal și amigdala, precum și dinamica receptorilor GABA și plasticitatea sinaptică, toate în cadrul larg al controlului neural al inimii ca sistem model de control inhibitor.lucrarea de Dr. Akirav și Richter-Levin se concentrează asupra interacțiunilor dintre structurile neuronale. Este destul de dificil să înțelegem cum structurile creierului, izolate, sunt implicate în învățare și memorie. Acești anchetatori și-au asumat provocarea suplimentară de a înțelege modul în care amigdala interacționează cu hipocampul pentru a influența procesarea memoriei., Ideile dezvoltate în lucrarea lor sunt în concordanță cu Tema secundară în ambele probleme speciale, că expresia neliniarităților în interacțiunile amigdala-hipocampus este, printre alți factori, dependentă de context.ultimele două lucrări descriu acțiunile GC asupra supraviețuirii și memoriei neuronilor. Zona lor de comunitate este că ambele demonstrează că nivelurile foarte scăzute sau foarte ridicate de GCs pot produce efecte adverse asupra funcționării hipocampului. Mai Exact, Drs., Avraam, Meerlo și Luiten revizuite o substanțială literatură care demonstrează că GCs joaca un puternic rol atât în supraviețuirea și moartea hippocampal neuroni. Ei au arătat că GCs poate activa mecanismele implicate în neurodegenerare, precum și neuroprotecția, în funcție de concentrația steroidului. Tema recurentă a dependenței de context a acțiunilor GC asupra hipocampului este abordată și aici. Acești autori subliniază, de exemplu, că efectele adverse ale nivelurilor ridicate de GCs asupra morții neuronale pot fi anulate prin manipulări de mediu, cum ar fi restricția calorică.,volumul se încheie cu o lucrare de Dr.Park, Campbell, Woodson, Smith, Fleshner și Diamond. Acești autori au studiat memoria spațială la șobolani în condiții în care nivelurile de GC au fost manipulate comportamental, prin expunerea șobolanilor la un prădător sau farmacologic, prin administrarea metiraponei, un inhibitor de sinteză a GC. Ei au descoperit că un nivel intermediar de GCs corelat cu memoria optimă și niveluri foarte scăzute sau ridicate de GC corelate cu memoria afectată., Încă o dată, problema dependenței de context a fost ridicată deoarece nivelurile ridicate de GC, singure, erau insuficiente pentru a afecta memoria spațială. Memoria spațială a fost afectată numai atunci când nivelurile crescute de GC au apărut împreună cu o stare de stres comportamental (vezi și Woodson et al., 2003; Okuda și colab., 2004 pentru constatările conexe).pe scurt, tema explicită a acestor două probleme este relația neliniară dintre excitare și funcționarea creierului., Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că creșterea nivelului de excitare nu produce neapărat efecte neliniare asupra creierului sau comportamentului, în ciuda faptului că așa este prezentată Legea Yerkes-Dodson în mod obișnuit în manualele de Psihologie (de exemplu, Rice, 1999). Influența dificultății sarcinii asupra formei curbei de performanță a excitației a fost subliniată de Yerkes și Dodson (1908), precum și în discuțiile ulterioare de Dodson (1917) și într-un manual de Psihologie timpurie (Young, 1936)., Cu toate acestea, recunoașterea caracterului dual neliniar/liniar al Legii Yerkes-Dodson de către lucrătorii contemporani este rareori recunoscută. Chiar și oamenii de știință din domeniul emoției, creierului și memoriei au retrogradat componenta liniară la statutul unei simple note de subsol (Christianson, 1992) sau au ignorat-o în întregime (Loftus, 1980; Metcalfe și Jacobs 1998; Mendl, 1999; Aston-Jones et al., 2000). Lucrările din aceste două probleme ajută la contopirea neurobiologiei și psihologiei, în contextul complet, adică.,, versiunea originală a legii Yerkes-Dodson, demonstrând că forma finală a curbelor doză-răspuns de performanță de excitare (ca liniară sau curbilinie) depinde de variabilele care intervin, cum ar fi natura sarcinii și influențele contextuale.în încheiere aș dori să menționez că toate lucrările din aceste două numere speciale ale revistei au fost evaluate de colegi și le mulțumesc recenzorilor pentru timpul, efortul și criticile constructive aduse versiunilor preliminare ale manuscriselor. Aș dori, de asemenea, să-i mulțumesc Dr., Ed Calabrese, redactorul – șef și forța motrice din spatele studiului fenomenelor neliniare din regatele animalelor și plantelor, pentru că m-a invitat să servesc ca editor invitat al acestui volum. Aș dori, de asemenea, să-i mulțumesc Barbara Callahan pentru ajutorul acordat cu formatarea manuscriselor.