Relaties tussen expertise en onderscheidend vermogen: abnormale medische beelden leiden alleen bij experts tot betere geheugenprestaties, deel 1

Abstract

Herinneringen worden gecodeerd op een manier die afhangt van onze kennis en verwachtingen ("schema's"). In overeenstemming hiermee heeft expertise de neiging het geheugen te verbeteren: experts hebben schema's uitgewerkt in hun vakgebied, waardoor ze op efficiënte wijze informatie in dit domein kunnen weergeven (schaakexperts hebben bijvoorbeeld een verbeterd geheugen voor realistische schaakindelingen).

Het coderen van geheugen verwijst naar het omzetten van informatie in een vorm die de hersenen kunnen begrijpen en onthouden. Geheugen verwijst daarentegen naar het vermogen om gecodeerde informatie te gebruiken en te gebruiken. De twee zijn onafscheidelijk en de codering van het geheugen is cruciaal voor het verbeteren van het geheugen.

Hoe kunnen we effectieve geheugencodering uitvoeren? Ten eerste vereist geheugencodering aandacht voor de kenmerken van de informatie. We moeten de informatie in meerdere delen opsplitsen, en elk deel moet een duidelijk concept hebben, waardoor de hersenen de informatie kunnen opslaan als een blijvende herinnering.

Ten tweede is het effectiever om informatie op onze manier te coderen. U kunt informatie bijvoorbeeld relateren aan een eerdere ervaring, of aan een situatie. Deze methoden kunnen ons helpen informatie dieper te begrijpen en op te slaan.

Besteed daarnaast aandacht aan het oefenen van het geheugen, wat zeer nuttig is voor het verbeteren van de geheugencodering en -retentie. Om uw geheugenvaardigheden te verbeteren, kunt u bijvoorbeeld verschillende geheugenspellen gebruiken, zoals geheugenkaarten, cijfers, verhaallijnen enz.

Kortom, geheugencodering en geheugen zijn complementair aan elkaar. Alleen door effectieve codering kunnen herinneringen van hoge kwaliteit worden gevormd, waardoor het geheugen wordt verbeterd. Een positieve houding en oefening zijn de sleutels tot het verbeteren van het geheugen. Laten we hard werken om ons geheugenvermogen te versterken, meer nuttige kennis en vaardigheden onder de knie te krijgen en een solide basis voor de toekomst te leggen. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is dat veel unieke effecten heeft, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van Cistanche deserticola komt voort uit de vele actieve ingrediënten die het bevat, waaronder looizuur, polysachariden, flavonoïde glycosiden, enz. Deze ingrediënten kunnen de gezondheid van de hersenen via verschillende routes bevorderen.

Klik op 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

Aan de andere kant hebben mensen in de meeste situaties de neiging om abnormale of verrassende items het beste te onthouden, die ook zeldzame of ongewone gebeurtenissen zijn (bijvoorbeeld verrassende, maar niet willekeurige schaakbordconfiguraties).

Dit komt gedeeltelijk doordat dergelijke afbeeldingen onderscheidend zijn ten opzichte van andere afbeeldingen. In het huidige werk vragen we ons af hoe deze factoren op elkaar inwerken in een bijzonder interessant geval: het domein van de radiologie, waar experts actief zoeken naar afwijkingen.

Afwijkingen in mammografieën zijn doorgaans focaal, maar kunnen worden waargenomen in de globale ‘kern’ van het beeld. We vragen ons af of deskundige radiologen, vergeleken met nieuwelingen, een beter geheugen voor mammografieën laten zien.

We testen ook op eventuele extra voordelen voor abnormale mammografieën die tijdens de screening als onverwachte of zeldzame stimuli kunnen worden beschouwd. We ontdekken dat experts een verbeterd geheugen hebben voor focaal abnormale beelden in vergelijking met normale beelden.

Radiologen toonden echter geen geheugenvoordeel voor beelden van de borst die niet focaal abnormaal waren, maar alleen abnormaal in hun essentie. Onze resultaten spreken over de rol van schema's en afwijkingen in expertise; de noodzaak van ruimtelijk gelokaliseerde afwijkingen versus afwijkingen in de essentie bij het verbeteren van het geheugen; en de aard van het geheugen en de besluitvorming bij radiologen.

Trefwoorden Expertise. Radiologie. Herkenning geheugen. Lange termijn geheugen.

Ons vermogen om informatie te onthouden is sterk afhankelijk van onze bestaande kennisstructuren of schema’s (Bartlett, 1932; Hintzman, 1986). Zelfs oppervlakkig identieke informatie wordt beter onthouden als deze wordt geïntegreerd in een geheel van kennis, dan dat deze eenvoudigweg als willekeurig wordt gezien.

Mensen kunnen bijvoorbeeld beter onthouden dat iemand een bakker is dan dat iemands naam Baker is, omdat het beroep van bakker een rijke reeks betekenisvolle associaties activeert die de naam Baker niet heeft (McWeeny et al., 1987); en mensen onthouden visuele beelden beter als ze deze herkennen als gezichten dan wanneer identieke beelden niet worden herkend, maar gezien als betekenisloze textuur (bijv. Brady et al., 2019).

Verschillende mensen hebben verschillende kennis en schema's, deels gebaseerd op hun expertise, en dit heeft consequenties voor het geheugen: stel je voor dat je na het spelen van een schaakpartij vroeg om het bord opnieuw te creëren vanaf een kritiek moment in het spel.

Voor de meeste mensen zou deze taak erg moeilijk blijken. Als je echter een schaker van wereldklasse zou zijn, zou dit heel gemakkelijk kunnen zijn. Door een expert te worden in een domein als schaken, verandert ons geheugen voor items in dat expertisedomein (Chase & Simon, 1973; de Groot, 1946), waardoor we meer informatie kunnen opslaan zolang deze informatie consistent is met de verwachtingen die we als een expert hebben gevormd. resultaat van onze expertise (Gobet & Simon, 1996).

Er is een grote literatuur gewijd aan het kwantificeren van de geheugenvoordelen bij experts vergeleken met beginners (bijv. Ericsson & Kintsch, 1995; Engle & Bukstel, 1978; Gobet & Simon, 1996; Vincente & Wang, 1998).

Auto-experts kunnen bijvoorbeeld meer autobeelden onthouden in het visuele werkgeheugen (Curby et al., 2009); honkbalexperts kunnen meer honkbalgerelateerde informatie in het langetermijngeheugen onthouden (Voss et al., 1980); en deskundige radiologen hebben een beter langetermijngeheugen voor mammografieën – maar geen natuurlijke scènes of objecten uit de echte wereld – vergeleken met controles (Evans et al., 2011).

Waarom laten experts deze toename in geheugenprestaties zien voor hun vakgebied? In de literatuur over expertise stellen veel auteurs dat geheugenverbetering optreedt omdat bestaande kennis experts in staat stelt te weten welke variatie ze kunnen verwachten voor informatie in het domein van een expert (bijv. Vincente & Wang, 1998). Dat wil zeggen dat bestaande schema's het relevante deel van de informatie voorspelbaar maken en dus gemakkelijker te coderen en te onthouden zijn (Graesser & Nakamura, 1982).

In veel opzichten kunnen geheugenvoordelen bij experts dus worden beschouwd als een manifestatie van een breder fenomeen waarbij informatie die als betekenisvol wordt begrepen – en dus in een schema wordt geïntegreerd – gemakkelijker correct te herkennen of te herinneren is (Bartlett, 1932).

Voor experts kan er eenvoudigweg een grotere verscheidenheid aan betekenisvolle concepten en schema's bestaan, wat resulteert in een rijker vermogen om stimuli in hun vakgebied te begrijpen en te onthouden (bijv. Ericsson & Kintsch, 1995).

Dit staat ook wel bekend als een organisatorisch verwerkingsverslag van expertise: experts kunnen een beter geheugen hebben omdat ze deze informatie beter in stukjes kunnen verdelen en op een andere manier effectieve kennisstructuren kunnen creëren (Ericsson & Kintsch, 1995;Rawson & Van Overschelde, 2008). Is een betere organisatie de enige reden? voor beter geheugen onexperts? Naast schema's en kennisorganisatie kunnen experts in sommige domeinen – vooral die waar de expertise meer perceptueel is, zoals radiologen die naar mammografieën kijken of auto-experts die zich concentreren op de details van auto's – voor hun expertisedomein gespecialiseerde verwerkingsmechanismen hebben ontwikkeld die voordeel halen uit de manier waarop stimuli worden gebruikt. variëren op dat gebied.

Experts in sommige domeinen gebruiken bijvoorbeeld meer holistische verwerkingsstrategieën voor objecten van hun expertise (Bilalić et al., 2011; Gauthier et al., 2000; Gauthier et al.,1999; Richler et al., 2011; Watson & Robbins, 2014). ).

Verbeterde perceptuele expertise kan experts in staat stellen meer informatie over een item te verwerken, zelfs in dezelfde hoeveelheid tijd, en tot rijkere geheugensporen leiden (Ericsson & Kintsch,1995). Naast het opbouwen van rijkere kennisstructuren en betere perceptuele codering is er nog een derde factor die zou de verbeterde geheugenprestaties van experts op expertisedomeinen kunnen verklaren, wat vaak over het hoofd wordt gezien in geheugenstudies: een groter onderscheidend vermogen van items wanneer het expertise-items zijn (Rawson & Van Overschelde, 2008).

In tegenstelling tot de opvattingen die beweren dat memorabiliteit een intrinsiek aspect van een stimulus is (bijv. Bainbridge et al., 2013), betoogt een aanzienlijke hoeveelheid literatuur in plaats daarvan dat de cruciale factor voor hoe memorabel een item in een bepaalde context is, het onderscheidend vermogen ervan is ten opzichte van andere items die momenteel in de handel zijn. opgeslagen in het geheugen. Stel je voor dat je bijvoorbeeld een lijst krijgt om te onthouden met 30 dierennamen en ook het woord 'brood' erop.

Mensen hebben de neiging dit kenmerkende woord ("brood") het meest nauwkeurig te onthouden - en dit is waar, zelfs als het als eerste op de lijst voorkomt, dus de unieke status ervan is nog niet bekend en het wordt niet op verschillende manieren bijgewoond of verwerkt (Calkins, 1894; Hunt, 2006). ). Geheugenmodellen voorspellen dit effect uiteraard omdat de meeste geheugenmodellen veronderstellen dat het geheugen sterk wordt beperkt door interferentie bij het ophalen, en dat het hebben van meer unieke kenmerken het terugvinden gemakkelijker maakt (bijv. Shiffrin & Steyvers, 1997).

Dit komt in grote lijnen overeen met het idee dat abnormale of schema-inconsistente items doorgaans beter worden onthouden dan verwachte, schema-consistente items (Friedman, 1979;Hollingworth & Henderson, 2003; Light et al., 1979;McDaniel & Einstein, 1986; Pedzek et al., 1979;McDaniel & Einstein, 1986; Pedzek et al., 1979; al., 1989).

Mensen hebben bijvoorbeeld de neiging om onverwachte aspecten van beelden beter te onthouden (Friedman, 1979). Hoe staat zo'n onderscheidend vermogen in wisselwerking met expertise? Voor experts kunnen veel items uniek zijn ten opzichte van andere items op een manier die niet door niet-experts zou worden opgemerkt, waardoor het geheugen voor die items wordt verbeterd, omdat ze dan voor experts unieker in de set zouden zijn dan niet-experts (Rawson & Van Overschelde, 2008).

Kortom, experts zijn vaak beter in het accuraat herkennen of herinneren van informatie op hun vakgebied. Dit kan voortkomen uit ten minste drie factoren, die elk afzonderlijk zijn bestudeerd: experts kunnen perceptuele verwerkingsstrategieën hebben veranderd; kan baat hebben bij algemeen gebruik van schema's om het geheugen te ordenen; of kunnen profiteren van een groter onderscheidend vermogen van items in het geheugen.

De manier waarop deze effecten op elkaar inwerken is echter zelden onderzocht, en vele daarvan zijn voornamelijk onderzocht in domeinen waar beperkte of geen perceptuele expertise beschikbaar was (bijvoorbeeld in woordenlijsten).

De huidige experimenten: Geheugen voor mammogrammen bij beginners en deskundige radiologen

Om te begrijpen hoe expertise het geheugen beïnvloedt, en hoe elk van deze drie factoren een rol kan spelen, vragen de huidige experimenten zich af hoe expertise het geheugen voor mammografieën beïnvloedt (waarbij beginners en deskundige radiologen worden vergeleken) en testen of deskundige radiologen een beter geheugen hebben voor abnormale beelden (dat wil zeggen kankermammografieën). ) in vergelijking met normale beelden (dwz niet-kankerachtige mammografieën).

Terwijl bij normale mammografieën de perceptuele coderingsvoordelen, schema's en onderscheidend vermogen waarschijnlijk allemaal een rol spelen in het geheugen van een expert, bieden abnormale mammografieën een unieke casestudy. Abnormale mammogrammen zijn niet in strijd met het schema van een radioloog (omdat ze zijn getraind om naar afwijkingen te zoeken), maar abnormale gevallen bieden wel onderscheidende aanwijzingen voor het ophalen (dit mammogram heeft bijvoorbeeld verkalkingen op deze locatie) die niet beschikbaar zouden zijn voor niet-experts die geen idee hebben dat die kleine witte vlekjes significant zijn. . Deze aanwijzingen zouden ook niet beschikbaar zijn in normale mammografieën.

Abnormale mammografieën vormen daarom een ​​interessant geval; ze zijn schema-consistent, terwijl ze potentieel ook een uniek inzicht bieden in de rol van onderscheidend vermogen in het geheugen van een expert. Om de geheugenprestaties te meten, zullen we gebruik maken van receiver-operating karakteristieken (ROC)-analyse om rekening te houden met de mogelijkheid van verschillende valse alarmen en differentiële responscriteria. , wat van cruciaal belang is om te begrijpen of de effecten die we waarnemen werkelijk veranderingen in de geheugensterkte zijn. 

We voorspellen dat experts betere prestaties zullen leveren vergeleken met niet-experts voor zowel normale als abnormale mammografieën vanwege hun perceptuele expertise en omdat ze in de loop van de tijd schema's hebben ontwikkeld om deze complexe beelden weer te geven. We voorspellen ook dat abnormale items zelfs nog meer voordeel voor radiologen kunnen opleveren dan voor niet-experts, omdat deze beelden, alleen al voor radiologen en radiologen, over unieke en onderscheidende zoekaanwijzingen beschikken.

We concentreren ons om twee redenen op het geheugen van radiologen voor mammografieën: Ten eerste impliceert de zoektocht naar tekenen van borstkanker een zeer specifieke perceptuele expertise. Op abnormale mammografieën zijn bijvoorbeeld doorgaans slechts twee tot drie soorten lokale afwijkingen aanwezig, en radiologen beschikken over aanzienlijke perceptuele expertise, ongeacht of ze naar normale of abnormale medische beelden kijken.

Ten tweede zijn er twee manieren waarop een mammogram als ‘abnormaal’ kan worden beschouwd: (1) Het kan een focale afwijking bevatten. In ons onderzoek zijn dit massa’s of architecturale vervormingen waarvan achteraf bewezen is dat ze kwaadaardig zijn. (2) Gegeven een massa (bijvoorbeeld) in de ene borst, kan de andere borst als abnormaal worden beschouwd in de zin dat het beeld afkomstig is van een patiënt met kanker.

We beoordelen de impact van elk van deze twee soorten afwijkingen op het geheugen. Houd er rekening mee dat een mammogram als ‘abnormaal’ kan worden beschouwd als het een goedaardige massa vertoont. In dit onderzoek hebben we dergelijke stimuli niet gebruikt. Radiologen zijn expliciet getraind om een ​​beeld als abnormaal te herkennen als ze de aanwezigheid van een zichtbare, gelokaliseerde afwijking, zoals een massa of verkalking, detecteren.

Bovendien heeft recent onderzoek aangetoond dat radiologen, indien gevraagd in een experimentele setting, een "kern" van een afwijking in de borst contralateraal van de laesie kunnen detecteren. Ze presteren op niveaus die boven de kans liggen wanneer hen wordt gevraagd beelden te categoriseren als afkomstig van normale of abnormale patiënten (Evans et al., 2016). Met andere woorden: dit onderzoek suggereert dat radiologen niet altijd een gelokaliseerde fysieke laesie hoeven te zien om te weten dat een beeld abnormaal is.

Dit mondiale signaal van abnormaliteit is relatief subtiel. Belangrijker nog is dat het werk aan dit kernsignaal voor de huidige doeleinden zo nieuw is dat de meeste radiologen niet bekend zijn met het concept. Elke impact op de herinnering kan dus worden beschouwd als het resultaat van een impliciet effect van een abnormaliteit. Gepubliceerde onderzoeken naar de essentie van een abnormaliteit hebben ertoe geleid dat radiologen slechts een korte blik (250-500 ms) naar een beeld kregen. Hoewel dit voor deskundige radiologen voldoende lijkt om enig bewijs van afwijkingen te verkrijgen, blijft het onbekend of dit vermogen invloed heeft op het geheugen van radiologen voor normale versus abnormale beelden.

Samenvattend zijn de vragen die dit experiment leiden de volgende: Laten radiologen verbeterde geheugenprestaties zien voor abnormale beelden vergeleken met normale beelden? Als dat zo is, levert de globale kern dan een beter geheugen op voor beelden van de borst contralateraal aan de borst die focale tekenen van kanker bevat? Is het voordeel van een abnormaliteit in het geheugen ook afhankelijk van het hebben van een focale afwijking die ruimtelijke aandacht kan trekken?

Experiment 1 is een basisonderzoek met beginnende waarnemers, wier prestaties kunnen worden vergeleken met de prestaties van radiologen in Experiment 2. Bovendien stelt Experiment 1 ons in staat te bepalen of onze stimulusset beelden bevat die memorabel zijn, ongeacht hun expertise. Experiment 2 beoordeelt de geheugenprestaties bij deskundige radiologen.

Om op onze resultaten te anticiperen, onthult Experiment 1 patronen in onze beeldset waarmee we rekening houden in Experiment 2. In Experiment 2 vinden we een groot geheugenvoordeel voor radiologen ten opzichte van beginners, evenals een abnormaliteitsvoordeel voor radiologen voor focale afwijkingen. We vinden geen bewijs dat experts gebruik maken van de anonfocale kern van abnormaliteit, noch in oordeel, noch in het geheugen.

Experiment 1: Beginners

Methode

Deelnemers

Zestig deelnemers (23 vrouwelijke deelnemers, gemiddelde leeftijd 38 jaar) werden voor dit experiment gerekruteerd via Mechanical Turk van Amazon, dat een geldelijke compensatie biedt voor deelname aan online taken. Mechanische Turkse werknemers zijn redelijk representatief voor de Amerikaanse volwassen bevolking (Berinsky et al., 2012; Buhrmester et al., 2011; Difallah et al., 2018), en leveren gegevens op die vergelijkbaar zijn met gegevens die worden verkregen wanneer deelnemers worden getest in experimentele psychologische laboratoria ( zie bijvoorbeeld Brady & Alvarez, 2011, voor een vergelijking in een visuele geheugencontext).

Alle deelnemers gaven geïnformeerde toestemming, werden gecompenseerd met een tarief van ongeveer $ 10/uur, bevonden zich in de Verenigde Staten en hadden een hitapproval-percentage van meer dan 95%. Procedures voor geïnformeerde toestemming zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Universiteit van Californië, San Diego.

Stimuli en procedure

In dit onderzoek bekeken de deelnemers mammografieën van één borst. De stimulusset bestond uit 80 abnormale gevallen (kanker) en 40 normale gevallen (niet-kanker). Alle afbeeldingen waren niet geïdentificeerd.

Alle beelden werden geclassificeerd door een groep getrainde radiologen die niet aan het onderzoek deelnamen. Normale beelden waren niet-kankerachtig en bevatten geen goedaardige laesies. Abnormale beelden bestonden uit histologisch geverifieerde kwaadaardige massa's of architecturale vervormingen (zie Evans et al., 2016, voor een meer gedetailleerde beschrijving van deze stimulusset). De helft van de abnormale beelden bevatte een zichtbare afwijking (dwz er was een laesie aanwezig) en de helft waren beelden van de borst contralateraal aan de borst met de laesie (dwz nog steeds een abnormaal geval, maar zonder focale indicatie van die afwijking).

De hele set bestond dus uit 40 normale beelden, 40 beelden met focale afwijkingen (hier abnormaal genoemd) en 40 beelden met niet-focale afwijkingen (beelden contralateraal van de borst met de focale afwijking), hierna aangeduid als contralateraal-abnormaal. . Elk beeld omvatte een visuele hoek van ongeveer 16 x 20 graden op een geschatte kijkafstand van ongeveer 60 cm van het scherm.

Bij elke proef was één afbeelding gedurende 3 seconden aanwezig, gevolgd door een nieuw scherm met antwoordvragen. Het mammogram werd willekeurig gekozen als normaal, abnormaal of contralateraal-abnormaal. Cruciaal was dat elke afbeelding ook een nieuwe afbeelding was (voor de eerste keer in het experiment gepresenteerd) of een herhaalde afbeelding van 3 pogingen terug of 30 pogingen terug (respectievelijk 3-terug en 30-terug).

Van de afbeeldingen die later werden herhaald, werd 50% herhaald 3-achteraan, en 50% werd herhaald 30-achteraan. Het experiment was zo uitgebalanceerd dat ~20% van de onderzoeken in de eerste en tweede helft van het onderzoek respectievelijk 3-backs en 30-backs waren.

Door het verzamelen van verschillende beeldenstromen voor elke deelnemer, in onze exacte pool van radiologen, was 18% van de onderzoeken zelfs 3-terug in de eerste helft van de onderzoeken, tegenover 23% in de tweede helft van de onderzoeken, en 22% was 30-back in de eerste helft van de proeven, en 20% in de tweede helft. In totaal waren er, met herhalingen, 210 proeven: 120 nieuwe afbeeldingen (40 per conditie), plus 90 herhaalde afbeeldingen (30 per conditie, gelijkmatig verdeeld over 3-rug en 30-rug).

For more information:1950477648nn@gmail.com