Visual working memory resource allocation is affected by stimulus-related and individuals' state- and trait-related factors

Abstract

Visual working memory (VWM) is a system to actively maintain visual information to meet the needs of ongoing cognitive tasks. There is a trade-off between the precision of each representation stored in VWM and the number of representations due to the VWM resource limit. VWM resource allocation can be studied in two ways: one way is to investigate the ability to voluntarily trade off VWM precision and representation number stored in VWM; the other way is to investigate the ability to filter task-irrelevant information. The factors that influence these two aspects remain unclear. I investigated the influence of stimulus presentation time, VWM capacity, and emotional state on this trade-off ability attributed to VWM (Study I and Study II). In addition, I investigated the influence of facial expression of distractor stimuli, VWM capacity, and depressive symptoms on filtering ability (Study III and Study IV). Study I demonstrated that there is a positive relationship between VWM capacity and voluntary trade-off ability only when stimulus presentation time is long. Study II found that participants can improve VWM precision in a negative emotional state by reducing the number of representations stored in VWM when the stimulus presentation time is long. Study III found that face distractors could be filtered by participants with high VWM capacity, while low capacity participants had difficulties in filtering both angry and neutral face distractors. Study IV found that dysphoric participants could filter both sad and fearful face distractors. In contrast, non-dysphoric participants failed to filter fearful face distractors, but they could filter sad face distractors efficiently. Overall, the results of these studies suggest that VWM resource allocation is affected by stimulus-related and individuals' state- and trait-related factors (i.e., stimulus presentation time, VWM capacity, emotional state, facial expression, and depressive symptoms). These findings provide a better understanding of VWM resource allocation, which can possibly be applied in the future when developing methods for cognitive training and clinical purposes.

Visuaalinen työmuisti on systeemi, jota käytetään ylläpitämään näköinformaatiota muistissa, jotta pystytään vastaamaan meneillään olevien kognitiivisten tehtävien tarpeisiin. Koska visuaalisen työmuistin resurssit ovat rajalliset, on tehtävä kompromissi jokaisen työmuistiin tallennettavan edustuksen tarkkuuden ja edustuksien määrän välillä. Visuaalisen työmuistin resurssien suuntaamista voidaan tutkia kahdesta näkökulmasta: toinen on tutkia kykyä kohdentaa resurssit tehtävän kannalta oleelliseen informaatioon, ja toinen on tutkia kykyä suodattaa tehtävälle epäoleellista tietoa. On kuitenkin epäselvää, mitkä tekijät vaikuttavat kykyyn kohdentaa työmuistiresursseja. Tässä väitöskirjatutkimuksessa selvitin ärsykkeen esittämisajan, yksilöllisen visuaalisen työmuistin kapasiteetin ja tunnetilan vaikutusta työmuistiin liittyvään kompromissikykyyn (osatutkimukset I ja II). Lisäksi tutkin häiritsevien ärsykkeiden tunnepitoisuuden, yksilöllisen työmuistikapasiteetin ja masennusoireiden vaikutusta kykyyn suodattaa tietoa työmuistista (osatutkimukset III ja IV). Tutkimus I osoitti, että visuaalisen työmuistikapasiteetin ja omaehtoisen kompromissikyvyn välillä on yhteys vain silloin kun ärsykkeen esittämisaika on pitkä. Tutkimus II taas osoitti, että negatiivinen tunnetila vaikuttaa kompromissiin työmuistin tarkkuuden ja edustusten määrän välillä, kun ärsykkeen esittämisaika on pitkä. Tutkimus III osoitti, että ihmiset, joilla on suuri työmuistikapasiteetti, kykenevät suodattamaan epäoleellisia kasvokuvia työmuistista, kun taas niillä, joilla on pieni työmuistikapasiteetti, on vaikeuksia suodattaa neutraaleja ja vihaisia kasvoja. Tutkimus IV osoitti, että tutkittavat, joilla on masennusoireita, kykenevät suodattamaan työmuistista häiritseviä surullisia ja pelokkaita kasvoja. Sen sijaan kontrollikoehenkilöt epäonnistuivat pelokkaiden kasvojen suodattamisessa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että visuaalisen työmuistin resurssien kohdentaminen on riippuvainen sekä yksilön tilaan ja piirteisiin liittyvistä tekijöistä, että ärsykkeisiin liittyvistä tekijöistä. Tulokset lisäävät ymmärrystämme visuaalisen työmuistin resurssien jakamisesta, ja niitä voidaan mahdollisesti käyttää tulevaisuudessa kehitettäessä menetelmiä kliinisiin tarkoituksiin.