Self-generation effects: beyond sensory processing

Abstract

[eng] Our actions shape our everyday experience: what we experience, how we perceive and remember it, is deeply affected by how we interact with the world. Performing an action to deliver a stimulus engages neurophysiological processes which are reflected in the modulation of sensory and pupil responses. Furthermore, research shows that the sensory modulation of those self-generated (SG) stimuli may have an impact on higher order cognitive processes such as memory and personality. The present thesis attempts to elucidate whether actions have an impact on memory encoding and retrieval as well as examining whether the self-generation effects correlate with personality traits. Study I tested whether actions alone are a pivotal part of the production effect, a widely studied phenomenon that shows an increase of memory performance through active learning. Participants (N= 19) listened to sounds presented either during or in between their actions while the event related potentials (ERP) to the sounds were recorded and memory performance was assessed. Results showed attenuation of ERP sensory responses for action-coinciding sounds. However, there was no significant effect on memory performance. Study II went a step further looking into contingent action-sound relationships discerning whether the self-generation of sounds shape memory encoding, parsing the experience by grouping self- and externally generated (EG) stimuli into differentiated events. Participants (N = 25) encoded short sound sequences, in which either the first or last few sounds were SG and the rest EG while ERPs, pupil dilation and memory performance were recorded. Recall of the sequential order of sounds that had originated from within the same event was not higher than from across events, suggesting that the memory representation was not structured by actions. Recall of the sequential order of sounds between EG and SG remained similar, not evidencing a production effect. However, during encoding, we replicated the well-known electrophysiological response attenuation, together with increased pupil dilation for self-generated sounds. Moreover, we found that at the boundary between events, the pupil and electrophysiological responses to the first sound originating from the new source were determined by the direction of the source switch. The results suggest that introducing actions, acts as a stronger contextual shift than removing them, despite not directly contributing to memory performance. Finally, Study III ventured into the realm of individual variability exploring the relationship between personality traits and the self-generation effects. The analysis was performed using data from four experiments (N = 87) from our laboratory, including data from Study II. Electrophysiological measures of self-generation effects on various ERP components, pupil dilation and memory performance, were analyzed along with scores from four personality questionnaires that assessed schizotypal traits and sense of agency. Findings suggest that individuals with higher schizotypal traits exhibit reduced self-generation effects on the Tb ERP component. However, our results challenge previous findings showing a correlation of schizotypal traits with the N1 ERP component. There was no relationship of personality with the pupil response or the memory performance. The findings contribute to our understanding of how interacting with sensory input shapes our experiences, by addressing the unexplored relationships between action effects on sensory responses, pupil dilation and memory. This thesis concludes that: 1) low-level neurophysiological mechanisms tied to action execution do not seem to significantly contribute to the modulation of memory; 2) the introduction of actions appears to exert a more powerful contextual shift compared to removing them; 3) no direct relationship was found between the neuromodulatory mechanisms of action, as reflected by pupil dilation, and the electrophysiological self-generation effects; and 4) individuals with higher schizotypal traits demonstrate reduced self-generation effects in electrophysiological sensory responses; however the N1 may not be the perfect candidate to mirror the underlying prediction deficit.

[cat] Les nostres accions configuren la nostra experiència quotidiana: el que experimentem, com ho percebem i com ho recordem, està profundament afectat per com interactuem amb el món. Realitzar una acció per a generar un estímul posa en marxa processos neurofisiològics que es reflecteixen en la modulació de les respostes sensorials i de la pupil·la. A més, la recerca mostra que la modulació sensorial d'aquests estímuls autogenerats pot tenir un impacte en processos cognitius de nivell superior com la memòria i la personalitat. Aquesta tesi intenta esbrinar si les accions tenen un impacte en la codificació i la recuperació de la memòria, així com intenta examinar si els efectes d'autogeneració es correlacionen amb trets de personalitat. L'Estudi I va provar si les accions per si soles són una part cabdal de l'efecte de producció, un fenomen àmpliament estudiat que mostra un augment en el rendiment de la memòria mitjançant l'aprenentatge actiu. Els participants (N = 19) van escoltar sons presentats durant o entre les seves accions mentre es registraven els potencials evocats (PE) dels sons i es valorava el rendiment de la memòria. Els resultats mostren una atenuació de les respostes sensorials dels PE pels sons coincidents amb l'acció. No obstant això, no hi va haver un efecte significatiu en el rendiment de la memòria. L'Estudi II va anar un pas més enllà investigant les relacions d'acció-sons contingents, discernint si l'autogeneració de sons dóna forma a la codificació de la memòria, segmentant l'experiència agrupant els estímuls autogenerats (SG) i els generats externament (EG) en esdeveniments diferenciats. Els participants (N = 25) van codificar seqüències curtes de sons, en què els primers o els darrers sons eren SG i la resta EG, mentre es registraven els PE, la dilatació de la pupil·la i el rendiment de la memòria. La memòria de l'ordre seqüencial dels sons que provenien del mateix esdeveniment no va ser més alta que la dels esdeveniments diferents, suggerint que la representació de la memòria no estava estructurada per les accions. La memòria de l'ordre seqüencial dels sons entre EG i SG va romandre similar, sense evidenciar un efecte de producció. No obstant això, durant la codificació, es va replicar la coneguda atenuació de la resposta electrofisiològica, juntament amb una dilatació major de la pupil·la pels sons autogenerats. A més, vam trobar que en el llindar entre esdeveniments, les respostes de la pupil·la i electrofisiològiques al primer so que provenia de la nova font estaven determinades per la direcció del canvi de font. Els resultats suggereixen que introduir les accions actua com un canvi contextual més potent que eliminar-les, tot i no contribuir directament al rendiment de la memòria. Finalment, l'Estudi III es va aventurar al món de la variabilitat individual explorant la relació entre els trets de personalitat i els efectes d'autogeneració. L'anàlisi es va realitzar amb dades de quatre experiments (N = 87) del nostre laboratori, incloent dades de l'Estudi II. Les mesures electrofisiològiques dels efectes d'autogeneració en diversos components dels PE, la dilatació de la pupil·la i el rendiment de la memòria, es van analitzar juntament amb les puntuacions de quatre qüestionaris de personalitat que avaluen trets esquizotípics i el sentit d'agència. Els resultats suggereixen que les persones amb trets esquizotípics més alts mostren efectes d'autogeneració reduïts en el component del PE Tb. No obstant això, els nostres resultats qüestionen les troballes anteriors que mostren una correlació dels trets esquizotípics amb el component del PE N1. No es va trobar una relació entre la personalitat i la resposta de la pupil·la o el rendiment de la memòria. Els resultats contribueixen a la nostra comprensió de com la interacció amb l'entrada sensorial dóna forma a les nostres experiències, abordant les relacions inexplorades entre els efectes de les accions en les respostes sensorials, la dilatació de la pupil·la i la memòria. Aquesta tesi conclou que: 1) els mecanismes neurofisiològics de baix nivell vinculats a l'execució d'accions no semblen contribuir significativament a la modulació de la memòria; 2) la introducció de les accions sembla exercir un canvi contextual més potent en comparació viii amb la seva eliminació; 3) no hi ha una relació directa entre els mecanismes neuromoduladors de les accions, tal com es reflecteix en la dilatació de la pupil·la, i els efectes d'autogeneració electrofisiològics; i 4) les persones amb trets esquizotípics més alts mostren efectes d'autogeneració reduïts en les respostes sensorials electrofisiològiques; no obstant això, l’N1 potser no és el candidat perfecte per reflectir un dèficit subjacent en la predicció.