Deficits in working memory, which includes both the ability to learn and to retain information short-term, are a hallmark of many cognitive disorders. Our study analyzes data from a neuroscience experiment on animal subjects, where performance on a working memory task was recorded as repeated binary success or failure data. We estimate continuous probability of success curves from this binary data in the context of functional data analysis, which is largely used in biological processes that are intrinsically continuous. We then register these curves to decompose each function into its amplitude, representing overall performance, and its phase, representing the speed of learning or response. Because we are able to separate speed from performance, we can address the crucial question of whether a cognitive disorder impacts not only how well subjects can learn and remember, but also how fast. This allows us to analyze the components jointly to uncover how speed and performance co-vary, and to compare them separately to pinpoint whether group differences stem from a deficit in peak performance or a change in speed.


翻译:工作记忆缺陷(包括学习能力和短期信息保持能力)是许多认知障碍的典型特征。本研究分析了一项动物受试者神经科学实验的数据,其中工作记忆任务的表现被记录为重复的二元成功或失败数据。我们在功能数据分析的框架下,从这些二元数据中估计连续的成功概率曲线——该方法广泛应用于本质上连续的生物过程。随后,我们通过曲线配准将每个函数分解为表征整体表现的幅度分量,以及表征学习或反应速度的相位分量。由于能够将速度与表现分离,我们可以探究一个关键问题:认知障碍是否不仅影响受试者学习与记忆的效果,还影响其速度。这使我们能够联合分析这两个分量,揭示速度与表现如何协同变化,并分别比较它们,以确定组间差异是源于峰值表现的缺陷还是速度的改变。

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