Flashbacks del que és virtual

La memòria episòdica (ME) es pot definir com la capacitat que permet recordar, de manera conscient i en primera persona, esdeveniments del passat en un temps i lloc determinat (Tulving, 1983). La ME es construeix agafant informacions de múltiples modalitats sensorials per compondre les dimensions què, quan i on, cohesionades de manera coherent (Eichenbaum, 2006; Tulving, 2002). El record episòdic es pot disparar per un so, una aroma o una imatge i desencadenar un fenomen que s’ha estat com un viatge mental en el temps (Tulving, 2002). A tall d’anècdota, aquesta representació del passat en primera persona pot ser tan intensa que pot tornar a invocar les emocions, com si es repetís l’esdeveniment, i de vegades interromp la percepció immediata. Una de les estructures més importants en l’estudi de l’EM és l’hipocamp (Burgess et al., 2002; Morris i Frey, 1997; O’Keefe i Nadel, 1978). El rol que té en la ME s’ha identificat des dels estudis pioners en ME (Scoville i Milner, 1957; Vargha-Khadem et al., 1997) i qualificat de decisiu en la ME per integrar informacions de diverses fonts en esdeveniments espacialment coherents (Rosenbaum et al., 2005; Schacter i Addis, 2009).

Una gran diversitat d’estudis han reportat pacients amb mal bilateral a l’hipocamp que no tan sols són profundament amnèsics, sinó que també són incapaços d’imaginar esdeveniments futurs (Hassabis et al., 2007). En aquest sentit, una part dels mecanismes de la ME proporcionen un escenari mental sobre el qual construir futurs possibles i comparar-los entre si per optimitzar la presa de decisions. Aquesta capacitat d’actuar tenint en compte esdeveniments futurs anticipats en primera persona pot explicar per què el comportament humà és tan immensament flexible. La naturalesa multisensorial i la rellevància del context espacial en els processos constructius de la ME ha demandat el desenvolupament d’entorns i tasques experimentals amb un alt nivell de similitud a les demandes del món real (Smith, 2019). La recerca de la ME en condicions de laboratori simplifica el problema per tal que es pugui estudiar d’una manera efectiva i controlar les variables rellevants i així revelar-ne relacions causals.

Desafortunadament, la generalització que es produeix des del laboratori fins al món real requereix un salt inferencial la legitimitat del qual depèn del grau de similitud entre les condicions del laboratori i les del món real (Barnier, 2012). Així, en les últimes dècades, les tecnologies de realitat virtual (RV) i realitat augmentada (RA) han aconseguit ocupar un espai cada vegada més rellevant en l’estudi de la ME (Reggente et al., 2018; Slater i Sánchez-Vives, 2016). En aquest pla s’han identificat la RV i la RA com a segments diferents en el continu virtual-real (Milgram et al., 1995), que es poden caracteritzar com dos casos d’experiències híbrides. Aquests dos tipus d’experiències híbrides negocien els aspectes espaciotemporals de l’experiència en dues formes diferents: la RA permet presentar tasques impregnades en el món real, combinant elements reals i sintètics; mentre que la RV ofereix l’oportunitat de remoure qualsevol rastre de la realitat i mostra una representació sintètica. En tots dos tipus d’experiència híbrida, els investigadors poden mantenir un alt nivell de control sobre els factors de l’experiment, així com assegurar una repetibilitat per administrar experiències comparables a tots els participants. Aquestes idees es van aplicaren un estudi pilot el 2015, en què la RA i la RV es van usar per administrar una tasca cognitiva en un espai públic –el Parc Central del Poblenou a Barcelona (Pastor, 2015)–. Participants voluntaris, dividits en dos grups, van completar dos tipus diferents de recorregut. En la condició RA, els participants van caminar per l’entorn experimental, mentre que en la condició RV els participants es van quedar asseguts a l’inici del recorregut. En totes dues condicions, cada participant va rebre ítems visuals idèntics, en ubicacions idèntiques de l’entorn experimental. En comparar la quantitat d’ítems i la manera en què es van ordenar durant el record lliure, es van trobar diferències significatives entre condicions, i això va confirmar estudis referencials (Miller et al., 2013). Els caminants no només van recordar més ítems, sinó que els van organitzar mentalment i van reflectir una estructura similar a l’organització dels elements en el món físic.

Aquests resultats van portar a aprofundir en la recerca sobre la ME fent servir aquests mètodes híbrids. El 2021, es va desenvolupar un experiment per entendre com la locomoció i les característiques del context espacial influeixen en la performance i l’organització de la ME (Pastor i Bourdin, 2022). Específicament, explorar la influència de la locomoció sobre els marcadors de la ME, i posar a prova tipus de característiques físiques de l’espai –arquitectures– que podrien influir en l’organització i l’efectivitat de la ME. Aquesta campanya experimental es va dur a terme a CaixaForum a Barcelona, entre el febrer i l’abril del 2022. L’edifici està dividit en dues plantes amb accés al públic i presenta una arquitectura rica, amb una gran varietat de perspectives i algunes fites rellevants. La tasca cognitiva va constar d’un recorregut del museu en el qual es van exhibir estímuls visuals en ubicacions distribuïdes a les dues plantes. Els participants voluntaris es van dividir en dos grups experimentals. En la condició RA, els participants van completar individualment el recorregut caminant, mentre que els participants de la condició RV el van dur a terme visualment i auditivament, gràcies a un casc de RV i asseguts al principi del recorregut. Per prevenir la memorització semàntica, es van fer servir rostres humans com a estímuls en l’experiment. Per garantir que cap dels estímuls l’havia vist abans cap dels participants, els rostres van ser generats de manera sintètica, amb un mètode validat amb anterioritat i basat en xarxes neurals (Karras et al., 2020). Cada rostre sintètic es va preparar com si fos un objecte 3D, per presentar-lo en ubicacions idèntiques en totes dues condicions experimentals. La ubicació de cada ítem es va estudiar amb cura, considerant el context espacial i la perspectiva de presentació. A més de la influència de la locomoció sobre la ME, aquest experiment va posar a prova la influència d’elements arquitectònics (Horner et al., 2016). Per fer-ho, es va plantejar la teoria que els elements arquitectònics actius des d’un punt de vista sensoriomotor poden ser els candidats per exercir influència en la ME (Radvansky et al., 2010). Així, es va comparar la influència de l’escala en l’organització dels models mentals de la ME respecte d’altres elements arquitectònics.

En aquest estudi, es van calcular mesures de la ME després de cada recorregut i després de 48 hores. Una vista general dels resultats va permetre reconèixer tendències en el rendiment de la ME que van afavorir els participants caminants, especialment en el mesurament que es va fer després de 48 hores. De manera consistent en els mesuraments immediats i després de 48 hores, la mesura de cohesió (binding) de la ME va ser significativament més elevada en els caminants. És a dir, els qui van caminar van construir un model mental de l’espai que va afavorir que establissin, significativament millor, associacions entre ítems i contextos espacials detallats apresos en conjunt. Així mateix, quan se’ls va preguntar sobre associacions i estimacions de proximitat espacial entre ítems i contextos que no s’havien vist junts durant l’aprenentatge, els caminants van ser capaços de navegar o manipular el model mental de l’episodi i trobar efectivament inferències associatives entre ítems i contextos que no havien vist mai junts. Quan es va comparar el rol de l’escala amb altres tipus d’elements arquitectònics oposats en els recorreguts de la RA i la RV, es va confirmar que l’escala havia operat com a segmentador de l’experiència i havia dividit el model mental de l’episodi. Es va teoritzar, en vista que una trobada amb un segmentador d’episodis podria demandar als sistemes de codificació episòdica que generessin un nou model mental i abandonessin l’anterior, sobre el fet que els ítems situats immediatament al costat del segmentador tinguessin més probabilitats de ser apresos que en altres ubicacions no crítiques. Els resultats de l’estudi van confirmar aquesta hipòtesi.

Amb aquests resultats, com és possible aplicar aquest coneixement? Sembla raonable explorar dos camps d’aplicació. El primer, en sistemes híbrids per a la rehabilitació de la memòria. Encara que aquests resultats necessiten més confirmació, s’apunta al fet que la locomoció en l’exploració espacial afavoreix el funcionament episòdic, si es compara amb experiències estacionàries administrades en modalitat visual o audiovisual; sembla important integrar la locomoció en entorns espacialment complexos en els protocols de rehabilitació i prevenció. El segon camp d’exploració serien els sistemes híbrids d’aprenentatge. En aquest cas, els resultats suggereixen que experiències actives d’exploració d’entorns amb el cos sencer poden afavorir l’activació dels sistemes episòdics, especialment la cohesió i la capacitat de fer inferències associatives. Si considerem les experiències híbrides revisades, sembla possible imaginar entorns híbrids per a l’aprenentatge. Com que s’escapen de les constriccions del món real, l’espai arquitectònic híbrid resulta potencialment tan ampli i mal·leable com l’episodi d’aprenentatge ho requereixi.

En resum, metodologies que incorporen experiències exploratòries actives i tecnologies que permeten modificar la representació de la realitat poden ser una combinació potent, tant per rehabilitar la ME com per l’aprenentatge individual i col·lectiu.

Bibliografia:

BARNIER, Amanda (2012). «Memory, ecological validity and a barking dog». Memory Studies, vol. 5, no. 4, pp. 351-359. DOI: https://doi.org/10.1177/1750698012461243

BURGESS, Neil; MAGUIRE, Eleanor; O’KEEFE, John (2002). «The human hippocampus and spatial and episodic memory». Neuron, vol. 35, no. 4, pp. 625-64. DOI: https://doi.org/10.1016/S0896-6273(02)00830-9

EICHENBAUM, Howard (2006). «Memory binding in hippocampal relationat networks». A: Hubert Zimmer, Axel Mecklinger y Ulman Lindenberger (eds.). Handbook of Binding and Memory. Oxford, Regne Unit: Oxford University Press. DOI: https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198529675.003.0002

HASSABIS, Demis; KUMARAN, Dharshan; VANN, Seralynne; MAGUIRE, Eleanor (2007). «Patients with hippocampal amnesia cannot imagine new experiences». Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 5, no. 104, pp. 1726-1731. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0610561104

HORNER, Aidan; BISBY, James; WANG, Aijing; BOGUS, Katrina; BURGESS, Neil (2016). «The role of spatial boundaries in shaping long-term event representations». Cognition, vol. 154, pp. 151-164. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cognition.2016.05.013

KARRAS, Tero; LAINE, Samuli; AITTALA, Miika; HELLSTEN, Janne; LEHTINEN, Jaakko; AILA, Timo (2020). «Analyzing and improving the image quality of StyleGAN». 2020 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), pp. 8107-8116. Seattle: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). DOI: https://doi.org/10.1109/CVPR42600.2020.00813

MILGRAM, Paul; TAKEMURA, Haruo; UTSUMI, Akira; KISHINO, Fumio (1995). «Augmented reality: a class of displays on the reality-virtuality continuum». Telemanipulator and Telepresence Technologies. DOI: https://doi.org/10.1117/12.197321

MILLER, Jonathan F.; EBEN, Lazarus; SEAN M., Polyn, KAHANA, Michael J. (2013). «Spatial clustering during memory search». Journal of experimental psychology. Learning, memory, and cognition, vol. 39, no. 3, pp. 773-781. DOI: https://doi.org/10.1037/a0029684

MORRIS, Richard; FREY, Urs (1997). «Hippocampal synaptic plasticity: role in spatial learning or the automatic recording of attended experience?». Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, vol. 352, no. 1360, pp. 1489-1503. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.1997.0136

O’KEEFE, John; NADEL, Lynn (1978). The hippocampus as a cognitive map. Clarendon.

PASTOR, Alvaro (2015). Assessing the influence of spatial clustering in free recall. Tesi doctoral. Universitat Pompeu Fabra.

PASTOR, Alvaro; BOURDIN, Pierre (2022). Building a framework allowing to compare augmented and virtual reality versions of an episodic memory task. Manuscrit inèdit, pp. 1-4.

RADVANSKY, Gabriel A.; TAMPLIN, Andrea; KRAWIETZ, Sabine A. (2010). «Walking through doorways causes forgetting: Environmental integration». Psychonomic Bulletin & Review, no. 17, pp. 900-904. DOI: https://doi.org/10.3758/PBR.17.6.900

REGGENTE, Nico; ESSOE, Joey. K.-Y.; AGHAJAN, Zahara M.; TAVAKOLI, Amir V.; MCGUIRE, Joseph F.; SUTHANA, Nanthia A.; RISSMAN, Jesse (2018). «Enhancing the ecological validity of fMRI memory research using virtual reality». Frontiers in Neuroscience, no.12. DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00408

ROSENBAUM, R. Shayna; KOHLER, Stefan; SCHACTER, Daniel L.; MOSCOVITCH, Morris; WESTMACOTT, Robyn; BLACK, Sandra E.; GAO, Fuqiang; TULVING, Endel (2005). «The case of K.C.: contributions of a memory-impaired person to memory theory». Neuropsychologia, vol. 43, no. 7, pp. 989-1021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2004.10.007

SCHACTER, Daniel L; ADDIS, Donna Rose (2009). «On the nature of medial temporal lobe contributions to the constructive simulation of future events». Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, no. 364, no. 1521, pp. 1245-1253. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0308

SCOVILLE, William B.; MILNER, Brenda (1957). «Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions». Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, no. 20, pp. 11-21. DOI: https://doi.org/10.1136/jnnp.20.1.11

SLATER, Mel; SANCHEZ-VIVES, Maria V. (2016). «Enhancing our lives with immersive virtual reality». Frontiers Robotics AI, vol. 3, p. 74. DOI: https://doi.org/10.3389/frobt.2016.00074

SMITH, S. Adam (2019). «Virtual reality in episodic memory research: A review». Psychonomic Bulletin & Review, no. 26, pp. 1-25. DOI: https://doi.org/10.3758/s13423-019-01605-w

TULVING, Endel (1983). Elements of episodic memory. Oxford University Press.

TULVING, Endel (2002). «Episodic memory: from mind to brain». Annual Review of Psychology, vol. 53, pp. 1-25. https://doi.org/10.1146/annurev.psych.53.100901.135114

VARGHA-KHADEM, Faraneh; GADIAN, David G.; WATKINS, Kate. E.; CONNELLY, A.; VAN PAESSCHEN, Wim; MISHKIN, Mortimer M. (1997). «Differential effects of early hippocampal pathology on episodic and semantic memory». Science, vol. 277, no. 5324, pp. 376-380. DOI: https://doi.org/10.1126/science.277.5324.376

Cita recomanada: PASTOR, Álvaro. Flashbacks del que és virtual. Mosaic [en línia], març 2023, no. 198. ISSN: 1696-3296. DOI: https://doi.org/10.7238/m.n198.2301