Een nieuw wiskundig model ontwikkeld door onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zou nieuwe inzichten kunnen verschaffen in hoe de menselijke geest het sequentiële geheugen verwerkt, een belangrijke cognitieve functie waarvan men denkt dat deze verstoord is bij psychiatrische stoornissen zoals schizofrenie.

Het model, beschreven in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift *Psychological Review*, is geïnspireerd op de theoretische neurowetenschappen, psychologie en kunstmatige intelligentie. Het biedt een uitgebreid raamwerk dat niet alleen simuleert hoe de hersenen sequentieel geheugen verwerken, maar ook uitlegt hoe geheugenfouten kunnen optreden.

"Het is het eerste model dat geheugenvervormingen en de kernprocessen die het sequentiële geheugen ondersteunen samenbrengt", zegt Mehrdad Jazayeri, universitair hoofddocent bij MIT's Department of Brain and Cognitive Sciences en het Picower Institute for Learning and Memory. "Het kan nieuwe inzichten opleveren in het begrijpen van cognitieve tekorten bij psychiatrische stoornissen waarvan bekend is dat het sequentiële geheugen aangetast is."

Sequentieel geheugen is van cruciaal belang voor dagelijkse activiteiten, zoals het onthouden van een lijst met items in de supermarkt of de stappen in een recept. Het is nauw verbonden met ons tijdsbesef en ons vermogen om door de wereld te navigeren.

Het nieuwe model omvat twee kernprocessen waarvan men denkt dat ze het sequentiële geheugen ondersteunen:het vermogen om komende items in een reeks te voorspellen, en het vermogen om de volgorde van items in een reeks te herinneren.

Om deze processen te bereiken, hebben de ‘hersencellen’ van het model – wiskundige eenheden die neuronen vertegenwoordigen – verschillende lagen van onderlinge verbondenheid, die de hiërarchische architectuur weerspiegelen van hersengebieden die betrokken zijn bij het geheugen. Het model omvat ook mechanismen voor het weergeven van tijd, het leren van ervaringen uit het verleden en het maken van fouten.

De onderzoekers testten het model door de prestaties ervan te vergelijken met menselijke geheugengegevens over verschillende sequentiële geheugentaken. De resultaten toonden aan dat het model de menselijke prestaties nauwkeurig vastlegde, niet alleen in termen van correcte reacties, maar ook in de soorten fouten die mensen maakten.

“Lang werd gedacht dat sequentieel geheugen voorspellingen inhoudt, maar ons model is een van de eerste kwantitatieve raamwerken die expliciet laat zien hoe voorspellingen bijdragen aan geheugenvervormingen en -fouten”, zegt hoofdauteur Mohammad Amin-Nouri, wetenschappelijk onderzoeker bij het Departement van Geneeskunde. Hersen- en cognitieve wetenschappen.

Het model voorspelt bijvoorbeeld dat mensen een item eerder zullen verwarren met een aangrenzend item in de reeks vanwege sterke voorspellende signalen tussen nabijgelegen items. Het legt ook uit hoe onze verwachtingen over de volgorde van items ons geheugen voor de volgorde kunnen beïnvloeden.

De onderzoekers geloven dat het nieuwe model mogelijk kan worden gebruikt om hulpmiddelen te ontwikkelen voor het beoordelen van geheugenstoornissen bij psychiatrische stoornissen en voor het begeleiden van de ontwikkeling van cognitieve revalidatie-interventies.

"We zouden dit model kunnen gebruiken om specifieke geheugenprocessen op te sporen die verstoord zijn bij verschillende psychiatrische stoornissen", zegt Amin-Nouri. "Dit zou ons kunnen helpen de cognitieve wortels van deze stoornissen te begrijpen en gerichte behandelingen te ontwerpen om het functioneren van het geheugen te verbeteren."

De onderzoekers zijn van plan het model verder te verfijnen door aanvullende cognitieve processen, zoals aandacht, op te nemen en door het te vergelijken met beeldgegevens van de hersenen om een ​​dieper inzicht te krijgen in de neurale mechanismen van sequentieel geheugen.