Earticle

Specific responses in the fusiform face area (FFA) and the parahippocampal place area (PPA) presumably underlie visual object recognition, with the relative strength of neural activity coding for the object class. However, the issue of whether these areas rest on fundamentally distinct computational processes is an unexplored area. In this study, we examined whether object-class specificity is modifiable by the long-term learning of tasks that involve faces or buildings. The experiment consisted of four fMRI sessions over eight weeks. Eleven participants were involved in two novel tasks in which faces were arbitrarily associated with two-dimensional coordinates, and buildings were associated with architectural styles. As the learning progressed, BOLD responses at the FFA significantly decreased in the associative learning tasks regardless of the object class, while no such change was observed for brain activity at the PPA. These findings suggest that the FFA plays a role in visual associative memory. As the associations grow more efficient as the result of repeated experience, the neural activity required for retrieval may decrease in strength and/or in duration, leading to less BOLD activation.

장기 기억 과제에서 연합쌍을 부호화하거나 인출할 때 항목들의 범주 관계가 해마의 신경 활동에 미치는 영향을 관찰하기 위해 기능성 자기공명영상(fMRI) 연구를 수행하였다. 뇌영상을 촬영하는 동안 학습 단계와 검사 단계로 구성된 실험 절차를 총 여덟 차례 반복 실시하였다. 각 단계마다 12개의 연합쌍이 화면에 출현하였다. 학습 단계의 연합쌍 중 절반은 검사 단계에서 그대로 제시되었고 나머지 절반은 재조합되어 제시되었다. 참가자들은 학습 단계에서 연합쌍을 외웠고 검사 단계에서 연합 재인 과제를 수행하였다. 범주 간 연합 조건의 연합쌍은 얼굴과 건물로 구성되었고 범주 내 연합 조건의 연합쌍은 얼굴과 얼굴, 또는 건물과 건물로 구성되었다. 실험 결과, 얼굴-건물 연합쌍에 대한 재인율은 얼굴-얼굴 연합쌍과 건물-건물 연합쌍에 대한 재인율과 다르지 않았다. 그러나 학습 및 검사 단계에서 범주 간 연합 조건에 대해 더 많이 활성화된 덩이소들이 해마를 비롯한 여러 뇌 영역에서 발견되었다. 학습 단계와 검사 단계에서 발견된 해마 덩이소들의 위치는 대체로 겹치지 않았지만, 학습 단계에서 발견된 우반구 해마의 덩이소들은 검사 단계에서도 비슷한 패턴으로 활성화되었다. 이러한 결과는 기억 항목의 지각적, 개념적 유사성이 해마 신경 활동에 영향을 끼친다는 점을 의미하며, 해마의 연합 기능을 규명하기 위해 범주에 대한 이해가 선행되어야 함을 시사한다.

An event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment was conducted to test the effects of categorical relationship between memory items on hippocampal activation during encoding and retrieval of long-term associative memory. The experiment alternated a learning and a test phase eight times in the scanner. Each phase presented 12 associative pairs. During a test phase, a half of the learned pairs were repeated and the other half were rearranged. Participants determined if each pair was intact or rearranged. The between-domain association condition presented face-building pairs and the within-domain association condition presented either face-face or building-building pairs. As results, although behavioral performance of associative recognition was not different between the two conditions, many clusters in the hippocampus and the other brain areas showed greater activation in the between-domain association condition both during learning and test phases, confirming and extending a previous observation (Piekema et al., 2009). In the hippocampus, while such clusters were not spatially overlapped between learning and test phases, the clusters defined in the learning phase produced patterns of activation similar to the test phase. Overall, the current study demonstrates that perceptual and conceptual similarity of memory items affects hippocampal activity and suggests that theoretical and empirical understanding about domain is useful to investigate binding functions in the hippocampus.

본 연구는 해마가 관여하는 연합기억의 유형을 규명하고자 두 종류의 서로 다른 연합기억 과제를 비교하여, 해마가 활성화 되는 연합기억 과제가 어떤 과제인가를 알아보고자 하였다. 연합 기억의 부호화와 재인 동안 활성화 되는 영역을 정상 성인들(N=16)을 대상으로 fMRI를 이용하여 연구하였다. 연합 기억 과제의 유형에 따라, 명명가능한 선형그림 자극을 그 자극이 제시되었던 위치(좌/우)와 함께 기억하여야 하거나(그림-위치 과제), 인위적으로 짝지워진 다른 선형그림과 함께 기억(그림-그림 과제) 기억 할 것이 요구되었다. 응시 기저 조건에 비하여, 해마는 그림-그림 과제 동안 부호화와 인출 중에 활성화 되었으나 그림-위치 과제 동안은 활성화 되지 않았다. 시각피질과 좌측 전전두엽 및 두정엽의 활성화가 두 과제 모두에서 관찰되었으나 공간적 주의, 또는 탐색이 요구되었을 그림-위치 과제동안에만 우측 상소구에서 활성화가 관찰되었다. 본 연구의 결과는 기억해야 할 정보의 유형의 특성에 따라 해마가 연합기억에 선택적으로 관여함을 시사한다.

In this study, two different associative memory tasks were compared in order to elucidate the types of associative memory in which hippocampus is involved. Brain regions activated during encoding and/or recognition of associative memories were investigated with fMRI in two different associative memory tasks with normal heathy volunteers (N=16). Depending on the types of the task, an namable line-drawing object was to be remembered with its presentation position (left/right) (object-position task) or with arbitrarily paired another object (object-object task). In comparison to fixation rest condition, hippocampus was activated both during encoding and recognition of the object-object associative memory task, but not during the object-position associative memory task. Various cortical regions were activated in both associative tasks, including visual cortex, parietal and prefrontal regions, and cingulate. However, the superior colliculus activation was found in the right hemisphere only during the object-position associative memory task, in which spatial attention or search might be required. These findings suggested that hippocampus is selectively involved in associative memory tasks depending on the types of information to be memorized.

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노년기에는 부정적인 정보보다 긍정적인 정보에 편향을 보이는 긍정성효과(Positivity effect)가 나타난다. 본 연구는 노인에게서 흔히 발견되는 긍정성 효과가 방해자극의 주의획득과 주의유지, 그리고 차후의 연합기억에서 나타나는지를 확인하였다. 지금까지의 선행연구들은 처리목표 혹은 단서로 긍정적 자극을 제시하여 초기의 주의과정에서 긍정성효과를 꾸준히 입증해왔으며, 항목기억에서 긍정성이 미치는 영향을 연구해왔다. 본 연구는 청년(20-25세) 31명과 노인(61-85세) 31명을 대상으로 주의획득과 유지과정을 분리하여 정서적 방해자극에 대한 주의편향을 살펴보고, 차후의 연합기억과제를 실시하여 연합기억에의 효과를 관찰하였다. 실험 결과, 노인은 방해자극의 정서가에 상관없이 초기 주의획득을 보이지 않고, 4초가 지난 후 긍정적 자극에 주의편향을 보였다. 차후의 연합기억검사에서 노인은 부정적 정서와 얼굴의 연합보다 긍정적 정서와의 연합을 더 잘 재인하였다. 즉, 노인은 주의과정과 차후의 연합기억에서 긍정성효과를 보였다. 본 연구는 시간적 주의 과정을 주의획득과 주의유지로 나누어 노인의 주의편향을 관찰하였고, 차후의 연합기억과제를 통해 연합기억에서의 긍정성효과를 입증한 것에 의의가 있다. 나아가 본 연구결과는 노인에게서 나타나는 긍정성효과의 기제 전반을 이해하는데 도움이 될 것이다.

Positivity effect, which is a bias toward positive information rather than negative, appears during old age. Prior studies have demonstrated positivity effects in the initial attention process by presenting positive stimuli with processing goals or clues and have studied the effect of those positivity effects on item memory. The purpose of this study is twofold: 1) to investigate whether positivity effects are also found in attentional bias to distractors and 2) to study whether the attentional bias influences a subsequent associative memory task. Both young (aged 20-25 years) and older (aged 61-85 years) adults participated in this study. Older adults showed initial attentional capture effects to the positive distractor after four seconds, confirming the positivity effect in older adults. Further, older adults performed better on the association memory task for happy faces. In sum, this study demonstrated older adults' attentional bias toward positive emotional information by dividing the attention process into attention capture and holding for the first time. Moreover, we found a positivity effect in the subsequent associative memory through incidental learning.

본 연구의 목적은 조현병 환자를 대상으로 망상 유무에 따른 연합 재인 기억 과제에서의 수행 수준 및 반응편향, 오기억에 대한 확신을 탐색하기 위한 것이다. 이를 위하여 망상을 지닌 조현병 환자집단(이하 망상집단), 망상을 지니지 않은 조현병 환자집단(이하 비망상집단), 과거 및 현재에 정신과적 장애를 진단받지 않은 통제집단을 대상으로 Jacoby 등(1993)이 제안한 과정 분리 절차(process dissociation procedure), 즉, 연합재인 과제(associative recognition task)와 항목재인 과제(item recognition task)를 실시하였다. 각 과제 당 32개의 단어쌍 중 16개의 학습 단어쌍(old)과 16개의 시험 단어쌍(new)에 대하여 정반응과 오반응 및 오기억에 대한 확신 정도를 집단 간 비교한 결과, 첫째, 연합재인 과정에서는 통제집단이 조현병집단보다 높은 재인 정확성을 보였으며, 조현병집단 내에서 망상집단 및 비망상집단 간 차이는 관찰되지 않았다. 항목재인 과정에서는 통제집단과 비망상집단이 망상집단에 비해 높은 정확성을 보였으며, 이 때 통제집단과 비망상집단 간에는 유의미한 차이가 확인되지 않았다. 둘째, 반응편향과 관련하여 망상집단은 항목재인 과정에서만 보수적 반응편향, 즉 학습자극을 시험자극이라고 반응하는 경향을 보였으며, 연합재인 과정에서는 반응편향을 보이지 않았다. 마지막으로 오기억에 대한 기억확신은 연합재인 과정에서 망상집단이 비망상집단보다 높은 수준을 보였다. 본 연구의 결과는 조현병의 망상이 연합재인 뿐만 아니라 항목재인 과정의 결손 및 오기억에 대한 확신에 기인할 수 있음을 시사하며, 그 이론적, 실제적 의의 및 제한점, 후속 연구에 대한 제안을 추가적으로 논의하였다.

This study compared performance level, response bias and confidence of false memory on associative recognition tasks in schizophrenia patients currently experiencing delusions(EDs), patients not experiencing delusions(NDs) and healthy control participants(HCs). Utilizing a process dissociation procedure(PDP) suggested by Jacoby et al.(1993), the study investigated differences among EDs, NDs, and HCs of associative recognition, response bias, and memory confidence. The assessment consisted of an associative recognition task and an item recognition task, with 16 old items and 16 new items each. The number of correct and incorrect responses in each task from EDs, NDs, and HCs were compared. As a result, first, during the associative recognition process, recognition accuracy in HCs was significantly higher than EDs and NDs, whereas there was negligible difference between EDs and NDs. In the item recognition process, recognition accuracy in HCs and NDs was significantly higher than EDs, with no significant difference between HCs and NDs. Second, EDs demonstrated conservative bias during item recognition process and no response bias in associative recognition process. Finally, confidence level in false memory was significantly higher in EDs than NDs in the associative recognition process, but not in the item recognition process. The results suggest that the item recognition process deficit and false memory confidence can be closely related to the formation of delusion. The limitations of the present study and suggestions for further studies were discussed.

본 연구는 연합결핍가설과 이중처리모델을 바탕으로 학습유형과 연합증강 유형이 청년과 노인의 연합기억에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 실험 1에서 청년과 노인을 대상으로 연합재인과제를 사용하여 학습유형(단일학습, 반복학습, 학습-검사 반복)에 따른 수행 차이를 확인하였다. 그 결과 청년은 반복학습과 학습-검사 반복 수행 조건에서 연합재인율의 상승을 나타내었고, 노인은 반복학습에서는 연합재인율이 상승을 보였지만 학습-검사 반복 조건에서는 오경보의 증가를 나타내었다. 실험 2에서는 변형된 연합재인과제를 사용하여 연합증강의 유형에 따른 수행 차이를 알아보았다. 연구 결과 연령에 관계없이 항목증강은 오경보율을, 연합증강은 정확재인율을 상승시켰다. 종합하여 볼 때 학습유형의 경우 청년은 모든 반복조건에서, 노인은 반복학습 조건만 연합재인기억 수행이 증진되는 것으로 나타났으며 증강 유형에 따른 연합기억 수행의 증진에 있어서는 조건에 따른 연령차가 나타나지 않았다.

The purpose of the study was to examine how age affects associative memory performance for different types of learning and associative strengthening. In study 1, after the participants of young and old group studied a list of paired-associates in one of three study types (simple, repeat, and repeat-test), the recognition test was given for a total of 48 paired-associates immediately after the study. The results showed that young participants’ recognition memory was highest in the repeat-test condition, whereas the old counterparts performed best in the repeat condition. And in study 2, accuracy and false alarm rates were analyzed for recognition memory performance between the two age groups for paired items of varied associative strengthening levels. It was shown that item-strengthening increases false alarm rates, while associative-strengthening facilitates correct recognition in both age groups. The limitations and further implications of these findings were discussed.

현재 인터넷상에서 개개인의 정보 덩어리들이 자유롭게 전달되고 있다. 그러나 정보 패킷이 제3자에 의해 패킷 스니핑이 빈번히 야기되고 있는 실정이다. 그래서 전송되는 패킷에 많은 방법으로 암호화가 되고 있다. 본 논문에서는 이 같은 문제를 간단한 방법으로 해결하기 위해 Associative memory기법을 이용하여 구현하였다. 적용사례로 클라이언트/서버 환경 상에 암호화 기법의 적용을 위한 모델을 구현하고, 시뮬레이션을 통해서 이를 검증 하였다.

Today there are unrestrictedly transmitted an enormous amount of individual information on the Interne. But it was frequently happened to steal information with packet sniffing by 3rd party. So the transmitted information was made packet encryption with various methods. this paper shows one simple method for solving packet sniffing attack through implementing encryption with associative memory mechanism. As this application case, we implement the model for applying this encryption method on client/server environment, and show to verify this model through simulation

Neurodegeneration can result in memory loss in the central nervous system (CNS) and impairment of taste and smell in the peripheral nervous system (PNS). The neurodegeneration seen in Parkinson's disease (PD) is characterized by functional loss of dopaminergic neurons. Recent studies have also found a role for dopaminergic neurons in regulating taste memory rewards in insects. To investigate how taste memories and sugar sensitivity can be affected in PD, we utilized the $DJ-1{\beta}$ mutant fruit fly, $DJ-1{\beta}^{ex54}$, as a PD model. We performed binary choice feeding assays, electrophysiology and taste-mediated memory tests to explore the function of the $DJ-1{\beta}$ gene in terms of sugar sensitivity as well as associative taste memory. We found that PD flies exhibited an impaired ability to discriminate sucrose across a range of sugar concentrations, with normal responses at only very high concentrations of sugar. They also showed an impairment in associative taste memory. We highlight that the taste impairment and memory defect in $DJ-1{\beta}^{ex54}$ can be recovered by the expression of wild-type $DJ-1{\beta}$ gene in the dopaminergic neurons. We also emphasized the role of dopaminergic neurons in restoring taste memory function. This impaired memory property of $DJ-1{\beta}^{ex54}$ flies also allows them to be used as a model system for finding supplementary dietary foods that can improve memory function. Here we provide evidence that the associative taste memory of both control and $DJ-1{\beta}^{ex54}$ flies can be enhanced with dietary supplementation of the medicinal plant, omija.

IC-implementations provide high performance for solving the high computational cost of pattern matching but have relative low flexibility for satisfying different applications. In this paper, we report an associative memory architecture for k nearest neighbor (KNN) search, which is one of the most basic algorithms in pattern matching. The designed architecture features reconfigurable vector-component parallelism enabled by programmable switching circuits between vector components, and a dedicated majority vote circuit. In addition, the main time-consuming part of KNN is solved by a clock mapping concept based weighted frequency dividers that drastically reduce the in principle exponential increase of the worst-case search-clock number with the bit width of vector components to only a linear increase. A test chip in 180 nm CMOS technology, which has 32 rows, 8 parallel 8-bit vector-components in each row, consumes altogether in peak 61.4 mW and only 11.9 mW for nearest squared Euclidean distance search (at 45.58 MHz and 1.8 V).

A Walsh function based associative memory is capable of storing m patterns in a single pattern storage space with Walsh encoding of each pattern. Furthermore, each stored pattern can be matched against the stored patterns extremely fast using algorithmic parallel processing. As such, this special type of memory is ideal for real-time processing of large scale information. However this incredible efficiency generates large amount of crosstalk between stored patterns that incurs mis-recognition. This crosstalk is a function of the set of different sequencies [number of zero crossings] of the Walsh function associated with each pattern to be stored. This sequency set is thus optimized in this paper to minimize mis-recognition, as well as to maximize memory saying. In this paper, this Walsh memory has been applied to the problem of face recognition, where PCA is applied to dimensionality reduction. The maximum Walsh spectral component and genetic algorithm (GA) are applied to determine the optimal Walsh function set to be associated with the data to be stored. The experimental results indicate that the proposed methods provide a novel and robust technology to achieve an error-free, real-time, and memory-saving recognition of large scale patterns.

In this paper, the real-time optical associative memory using multiple hologram which is generated with two angular multiplexed reference beams and Fourier transformed object beam in the $BaTiO_{3}$ crystal based on DFWM mechanism. When one image is recorded in the $BaTiO_{3}$ crystal, complete image can be recalled by 9 % partial input of the stored original image without any additional thresholding and optical feedback process. As an experimental result of multiple Fourier hologram which is recorded with two binary images, OHCHAS and PARKHK, we can obtain complete image recalled by 1/6 partial input of the stored image.

일반 컴퓨터에서 중앙처리장치와 메모리 사이의 병목현상인 "Von Neumann Bottleneck"을 보이는데 본 논문에서는 이러한 문제점을 해소하고 검색위주의 응용분야에서 우수한 성능을 보이는 Content-addressable memory(CAM) 기반의 확장 가능한 범용 Associative Processor(AP) 구조를 제안하였다. 본 연구에서는 Associative computing을 효율적으로 수행할 수 있는 명령어 세트를 제안하였으며 다양하고 대용량 응용분야에도 적용할 수 있도록 구조를 확장 가능하게 설계함으로써 유연한 구조를 갖는다. 12 가지의 명령어가 정의되었으며 프로그램이 효율적으로 수행될 수 있도록 명령어 셋을 구성하고 연속된 명령어를 하나의 명령어로 구현함으로써 처리시간을 단축하였다. 제안된 프로세서는 bit-serial, word-parallel로 동작하며 대용량 병렬 SIMD 구조를 갖는 32 비트 범용 병렬 프로세서로 동작한다. 포괄적인 검증을 위하여 명령어 단위의 검증 뿐 아니라 최대/최소 검색, 이상/이하 검색, 병렬 덧셈 등의 기본적인 병렬 알고리즘을 검증하였으며 알고리즘은 처리 데이터의 개수와는 무관한 상수의 복잡도 O(k)를 갖으며 데이터의 비트 수만큼의 이터레이션을 갖는다.

Von Neumann architecture suffers from the interface between the central processing unit and the memory, which is called 'Von Neumann bottleneck' In this paper, we propose a scalable general-purpose associative processor (AP) based on content-addressable memory (CAM) which solves this problem and is suitable for the search-oriented applications. We propose an efficient instruction set and a structural scalability to extend for larger applications. We define twelve instructions and provide some reduced instructions to speed up which execute two instructions in a single instruction cycle. The proposed AP performs in a bit-serial, word-parallel fashion and can be considered as a 32-bit general-purpose parallel processor with a massively parallel SIMD structure. We design and simulate a maximum/minumum search greater-than/less-than search, and parallel addition to verify the proposed architecture. The algorithms are executed in a constant time O(k) regardless of the number of input data.

본 논문에서는 신경회로망을 이용하여 아날로그 시 계열정보를 직접 처리할 수 있는 연상기억 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 시 계열정보를 상기할 때 현재의 정보와의 일치 결과만으로 출력(상기결과)을 결정하는 것 외에 과거의 일치결과도 고려한 상태에서 출력을 결정하는 시스템이다. 시스템의 기본적인 능력을 조사하기 위하여 기억패턴을 주기계열로 그리고 하중은 전부 고정하는 조건으로 단순화하여 시뮬레이션을 행하여 오류정정 능력을 갖는 것을 확인하였다. 시간축 방향의 하중을 적절하게 설정하면 기억용량의 증대나 상기 오류의 저감 등의 효과가 기대된다.

In this paper, a new associative memory system for analog time-sequential data processing is proposed. This system effectively associate time-sequential data using not only matching with present data but also matching with past data. Furthermore in order to improve error correction ability, weight varying in time domain is introduced in this system. The network is simulated with several periodic time-sequential input patterns including noise. The results show that the proposed system has ability to correct input errors. We expect that the proposed system may be applied for a real time processing of analog time-sequential information.

본 논문에서는 종래의 정적인 디지털 패턴 매칭을 행하는 연상메모리와는 달리 아놀로그의 시계열정보를 직접 처리하여 시간축 방향으로 설정하는 것으로 강인성이 뛰어난 연상기억시스템을 제안하였다. 시스템의 기본적인 능력을 조사하기 위하여 기억패턴을 주기계열로 그리고 하중은 전부 고정하는 조건으로 단순화하여 시뮬레이션을 행하여 오류 정정능력을 갖는 것을 확인하였다. 시간축 방향의 하중을 적절하게 설정하면 기억용량의 증대나 상기 오류의 저감 등의 효과가 기대된다.

Many of the existing neural associative memories are trained and recalled in separate modes and are not suitable for temporal pattern storage and classification in that user must specify the time and length of input patterns. In this paper, a new on-line temporal associative memory model is presented. This memory is structured in layers of neurons and each neuron has limited number of weights so that calculation complexity can be considerably reduced and processing of patterns can be achieved in real time.

Hopfield's suggestion of a neural network model for associative memory aroused the interest of many scientists and led to efforts of mathematical analyses. But the Hopfield Network has several disadvantages such as spurious states and capacity limitation. In that sense many scientists and engineers are trying to use a new optimization algorithm called genetic algorithm. But it is hard to use this algorithm in Hopfileld Network because of the fixed architecture. In this paper we introduce another method to determine the weight of Hopfield type network using Genetic Algorithm.

A new associative memory model using the SDF filter, one of the multiple filter for pattern recognition, is suggested in this paper. The SDF filter characteristics such as pattern classification lets the memorized patterns have orthogonal characteristics one another, so that enhances the associative memory's retrieval ability to the original pattern. The computer simulation shows that this new model is very useful in case that the imput patterns are seriously distorted and the cross-correlation between the memorized patterns is very high.

Optical implementation of adaptive quadratic associative memory for two-dimensional patterns is described by using holographic lenslet arrays and spatial light modulators. Basic experimental results demonstrating its feasibility are reported.