Tekrarlı ön hazırlama etkisi

Tekrarlı ön-hazırlama etkisi, uyaranlar tekrar tekrar sunulduğunda davranışsal bir tepkideki gelişmelere gönderme yapar. Gelişmeler, doğruluk veya tepki süresi açısından ölçülebilir ve tekrarlanan uyaranlar önceki uyaranlarla aynı veya benzer olduğunda ortaya çıkabilir. Bu gelişmelerin kümülatif olduğu gösterilmiştir, bu nedenle tekrar sayısı arttıkça yanıtlar en fazla yedi tekrara kadar sürekli olarak daha hızlı olur. Bu gelişmeler, tekrarlanan maddeler yön , boyut ve konum açısından biraz değiştirildiğinde de bulunur. Etkinin boyutu, maddenin sunulduğu sürenin uzunluğu ve tekrarlanan maddelerin ilk ve sonraki sunumları arasındaki sürenin uzunluğuyla da ayarlanır .

Tekrarlı ön hazırlama etkisi, kişinin kendi yanıtındaki tekrarların veya gelişmelerin farkında olmadan gerçekleşebilir, bu yüzden genellikle, açık bellek süreçlerinden ayrılabilen örtük bellek süreçlerini içerdiği düşünülür. Bu düşünce, limbik ve/veya diensefalik yapıları hasarlı olan amnezi hastalarının; ölçülebilir tekrarlı ön hazırlama etkileri gösterdiği, ancak açık hafıza ölçümlerinde eksikliklerinin olduğu; bulgularından destek almaktadır. Ancak bazı araştırmacılar, örtük ve açık bellek sistemlerinin aslında birbirlerinden ayrı olmadığını öne sürüyor. Tekrarlı ön hazırlama etkisi aynı zamanda; dikkat süreçleriyle, uyaran beklentisiyle ve epizodik  bellekle ilişkilendirilmiştir.

Tekrarlı ön hazırlamaya yönelik araştırmalar, hızlı öğrenmenin davranışsal etkilerinin altında yatan mekanizmaların doğasını incelemek için kullanılmıştır. Tekrarlı baskılama ölçütlerini, tekrarlı ön hazırlığın varsayılan sinirsel bağıntısını ve sunulan uyaranların değiştirilmesinden kaynaklanan sinirsel tepkideki değişiklikleri ölçerken; araştırmacılar, algısal, kavramsal ve tepki boyutları boyunca, bölgeleri ve onların işleme yanlılıklarını indekslemeye çalışıyorlar. Bu araştırma alanı, tek hücre kayıtlarından, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), elektroensefalografi (EEG) ve manyetoensefalografi (MEG) gibi çok-bölgeli ölçümlere kadar kullanılan, çoklu ölçüm yöntemlerine dayanmaktadır. Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) ayrıca, belirli bölgeleri geçici olarak 'lezyon' (etkisiz hala getirmek) için kullanılmıştır ve bu yüzden sunulan uyaranların belirli boyutlarının işlenmesinde, bu bölgelerin gerekliliği bir gösterge olarak alınmıştır. Bu araştırmaların büyük bölümü görsel alana odaklanmıştır, ancak işitme ve koku alma süreçleri de incelenmiştir.

Bu modelde, bir sinirsel yanıtın zayıflamasının, bir nöronun ateşleme genliğinde genel bir azalmadan dolayı olduğu varsayılır. Bu azalmanın, ilk uyarana yanıt veren tüm nöronlarda mı yoksa yalnızca başlangıçta maksimum bir şekilde yanıt verenlerin kritik alt kümesinde mi meydana geldiği belli değildir. Bununla birlikte, kanıtlar, bunun gibi bir mekanizmanın gereksiz sinirsel ateşlemeyi azalttığını ve erken görsel korteksinde işleme verimliliği arttırdığını göstermektedir.

Benzer çizgiler boyunca, tekrarlamanın, uyaranın temsiliyle daha az alakalı nöronların, bu uyaran tekrarlandığında ateşlemeyi durdurmasına neden olduğu fikridir. Bu şekilde temsil, kademeli olarak daha seyrek bir yanıtla desteklenir, bu da metabolik gereksinimlerde uyarlanabilir bir azalmaya ve sinir hiyerarşisi yoluyla bilgi iletiminde verimliliğin artmasına neden olur. Bu, güçlü bağlantıların güçlendiği ve zayıf bağlantıları engellediği rekabetçi bir Hebbian öğrenme sistemindeki temsili seviyelerdeki yanal inhibisyonun sonucu olabilir. Bunun kanıtlarının çoğu, inferotemporal korteksin primat çalışmalarından ve uzun eğitim sürelerine sahip tek hücreli kayıtlardan gelmektedir. Bununla birlikte, tekrarlanan uyaranlarla ilgili kısa süreli eğitim sırasında ateşleme hızındaki düşüşler, yukarıdaki yorulma modeline uygun olarak başlangıçta en yüksek aktivasyon oranıyla yanıt veren hücrelerde en fazla gibi görünmektedir.

Bu modeldeki temel kavram, tekrarlanan gösterimlerle daha hızlı nöral aktivasyon başlangıcı tarafından yönlendirilen, mevcut uyaran temsili önceki bir temsille örtüştüğünde bilginin ağda daha hızlı hareket etmesidir. fMRI çalışmaları bu potansiyel gecikme farklılıklarını ölçmek için kullanılmıştır, ancak zamansal çözünürlük kesin değildir ve tek hücre kayıtları tipik olarak tekrarlanan uyaranlara karşı kısaltılmış gecikmeler göstermez. Kolaylaştırmanın bir başka olası açıklaması, bir çekici sinir ağı modeli içindeki sinaptik güçlenmedir; burada tekrarlama, çekici havza derinleştikçe yerleşme süresini azaltır ve böylece bütün işlemin hızını artırır.

Bir uyaran tekrarlandığında, yukarıdan-aşağıya geri besleme, azaltılmış nöral aktivasyon ve yerine getirilen beklentileri yansıtan iyileştirilmiş davranışsal tepkiler ile daha önceki işlem bölgelerinin sinirsel tepkisini modüle eder. Bu fikir, yordamaya dayalı kodlama teorilerinden ve Bayes istatistiklerinden gelir ve uyaran beklentisini manipüle eden fMRI çalışmaları tarafından desteklenir. Bununla birlikte, sonuçlar, ortaya çıkan hazırlanan uyaranın kapsamı üzerinde modülatör bir etkiye sahip gibi görünen dikkatin katılımını da yansıtabilir.

Bu teori, aşağı yöndeki nöronların hem ateşleme oranlarına hem de bu girdilerin zamanlamasına duyarlı olması nedeniyle, işlemedeki verimliliklerin senkronize aktivasyon yoluyla kazanılabileceği fikrine dayanmaktadır. Tekrarlanan uyaranlarla ilişkili senkronizasyon kanıtı, eğitilmiş yeni uyaranlara kıyasla sivri senkronizasyonu ölçerken kedi görsel korteksinin iki bölgesi arasında bulunan faz kilitlemesini içerir ve ateşlemeyi bastırdı ve sivri uçların koku ponponlarının çekirge antenlerine tekrarlanmasıyla senkronizasyonunu arttırdı. EEG ve MEG kullanan kanıtlar, insanlarda uyaran tekrarının, farklı kortikal bölgeler arasında artan senkronizasyonla sonuçlandığını, genellikle aynı bölgeler düşük yerel sinirsel aktivite gösteren bölgelerle sonuçlandığını göstermektedir (aşağıdaki tekrarlama baskılanmasına bakınız). Bir çalışmada, bu bölgeler arası senkronizasyonun zamanlaması, eşzamanlılık ve davranış arasında yakın bir bağlantı olduğunu düşündüren, tekrar hazırlama ile görülen davranışsal kolaylaştırma miktarını öngörmüştür.

Bu teori, tekrar hazırlamanın, araya giren hesaplama katmanlarını atlarken ilk uyarıcıyı doğrudan cevaba bağlamanın bir sonucu olduğunu öne sürer. Bu doğrudan bağlanmaya aracılık eden mekanizma açıklığa kavuşturulmamıştır, ancak birkaç hipotez ileri sürülmüştür. Bir teori, bunu, önceki bir uyaran-tepki yolunun otomatik aktivasyonu ile "algoritmik" rotanın yeniden devreye alınması arasındaki bir yarış olarak açıklıyor ve başka bir teori, tekrarlanan uyaranların orijinal uyaranla algısal veya kavramsal çağrışımlar yoluyla önceki yanıtı tetiklediği bir "eylem tetikleyicisinin" işleyişini önerir. Bu teoriyi desteklemek, bu uyarıcı-tepki bağlamalarından beklenebilecek bir tepki uyumu etkisinin kanıtıdır. Yukarıda tartışılan bölgeler arasındaki artan senkronizasyon, uyaran-tepki bağlanmasının sinirsel bir korelasyonu olabilir.

Uyaranlar tekrarlandığında sinirsel aktivitede bir azalma olan tekrarlı baskılama olgusunun, tekrarlanan öğeler arasındaki örtüşmelerin işlenmesine bağlı olduğu düşünülmektedir ve genellikle tekrarlı ön hazırlama etkisinin sinirsel korelasyonu olarak kabul edilir. Bu nedenle görsel işleme hiyerarşisinin çeşitli düzeylerindeki temsillerin doğasını araştıran araştırmalarda yaygın olarak kullanılmıştır. Bunu yaparken araştırmacılar, tekrarlı baskılamanın birden çok işlem seviyesinde; işlenmekte olan uyaranlara ve deneysel manipülasyonun yönlendirildiği işleme düzeyine bağlı olarak ortaya çıktığını, bu özelliklerin ilk işlenmesiyle ilgili bölgelerde meydana gelen tekrarlayan uyaranlara karşı sinirsel aktivitede azalma ile bulmuşlardır. Bununla birlikte, tekrarlı baskılama ve tekrarlı ön hazırlama etkisi arasındaki ilişki kesin olarak kurulmadığından bu çalışmaların sonuçlarının yorumlanmasında dikkatli olunmalıdır.

Her ne kadar tekrarlı ön hazırlama etkisi çoğunlukla uyaranların tekrarlanan sunumu için sinirsel zayıflama ile ilişkilendirilmiş olsa da, sinirsel tepkilerdeki artışlar bir dizi deneysel bağlamda da ölçülmüştür. Örneğin, matematiksel hesaplamalar yaparken, tekrarlanan uyaranlar bozulduğunda, geriye dönük maskeleme paradigmasını içeren çalışmalarda ve uyaranların önceden var olan ilişkileri veya anlamı olmadığında.