(L) Studie toon Werkgeheue word aangedryf deur prefrontale korteks en dopamien (2012)

Desember 18, 2012

redOrbit Personeel- en draadverslae - u heelal aanlyn

Een van die unieke eienskappe van die menslike verstand is die vermoë om sy doelwitte en prioriteite te prioritiseer, aangesien situasies verander en nuwe inligting ontstaan. Dit gebeur wanneer jy 'n beplande cruise kanselleer omdat jy die geld nodig het om jou afgetrokke motor te herstel, of as jy jou oggendjog onderbreek omdat jou selfoon in jou sak bel.

in 'n nuwe studie gepubliseer in die Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe (PNAS), sê navorsers van die Princeton Universiteit dat hulle die meganismes ontdek het wat bepaal hoe ons brein nuwe inligting gebruik om ons bestaande prioriteite te verander.

Die span navorsers by Princeton se Neuroscience Institute (PNI) gebruik funksionele magnetiese resonansie beeldvorming (fMRI) om vakke te skandering en uit te vind waar en hoe die menslike brein reprioritiseer doelwitte. Onverrassend, het hulle gevind dat die verskuiwing van doelwitte in die prefrontale korteks, 'n streek van die brein, voorkom wat bekend is met 'n verskeidenheid hoër vlakke. Hulle het ook opgemerk dat die kragtige neurotransmitterdopamien - ook bekend as die "plesierchemiese" - 'n kritieke rol in hierdie proses speel.

Met behulp van 'n skadelose magnetiese pols het die wetenskaplikes aktiwiteit in die voorfrontale korteks van die deelnemers onderbreek terwyl hulle speletjies gespeel het en gevind dat hulle nie kon oorskakel na 'n ander taak in die spel nie.

"Ons het 'n fundamentele meganisme gevind wat bydra tot die brein se vermoë om op een taak te konsentreer en dan oor te skakel na 'n ander taak," verduidelik. Jonathan Cohen, mede-direkteur van PNI en die universiteit se Robert Bendheim en Lynn Bendheim Thoman Professor in Neurowetenskap.

"Wanfunksies in hierdie stelsel is sentraal vir baie kritiese afwykings van kognitiewe funksie, soos dié waargeneem word in skisofrenie en obsessiewe-kompulsiewe versteuring."

Vorige navorsing het reeds getoon dat wanneer die brein nuwe inligting gebruik om sy doelwitte of gedrag te verander, word hierdie inligting tydelik in die brein se werkgeheue, 'n soort korttermyn geheueberging, ingedien. Tot dusver het wetenskaplikes egter nie die meganismes verstaan ​​wat beheer het hoe hierdie inligting opgedateer word nie.

GEBRUIK VAN GAME OM PINPOINT BESLUIT TE MAAK

Saam met die studie se hoofskrywer Kimberlee D'Ardenne van Virginia Tech asook mede-navorsers Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz en Leight Nystrom, Cohen en sy span het 'n studie ontwerp wat hulle toegelaat het om die brein van hul vakke te skandeer terwyl hulle 'n wedstryd gespeel het. Die spel het die deelnemers vereis om spesifieke knoppies te druk, afhangende van verskillende visuele leidrade. As hulle die letter A voor die letter X getoon het, is hulle gevra om 'n knoppie met die naam "1" te druk. As hulle egter die letter B voor die X gesien het, moes hulle 'n knoppie met die naam "2" druk.

In 'n vorige weergawe van die taak is deelnemers egter eers gevra om die 1-knoppie te druk toe hulle X sien, ongeag watter letters dit voorafgegaan het. Die A en B-reël wat in die tweede rondte ingevoer is, het dus gedien as die 'nuwe inligting' wat die deelnemer moes gebruik om hul doel te verander om te besluit watter knoppie om te druk.

Nadat die fMRI ondersoek is, het die navorsers toenemende aktiwiteit in die regte prefrontale korteks gevind toe deelnemers die meer komplekse taak wat betrokke was, voltooi het 'n besluit neem tussen twee knoppies gebaseer op die visuele leidrade A en B. Dit was egter nie die geval vir die eenvoudiger weergawe van die taak nie.

Cohen se resultate bevestig die bevindinge van sy eie vorige navorsingsprojek van 2010, wat 'n ander skanderingmetode gebruik om die tydsberekening van breinaktiwiteit te meet.

In die huidige studie het die navorsingspan ook kort magnetiese pulse na die voorfrontale korteks gelewer om te bevestig dat dit eintlik die breinregio is wat betrokke is by die opdatering van werkgeheue. Met die tydsberekening van die pols op die vorige studie het die wetenskaplikes die magnetiese pols op die presiese oomblik gelewer toe hulle geglo het dat die regte prefrontale korteks die geheue moet opdateer. Hulle het bevind dat indien hulle die pols presies 0.15 sekondes afgelewer het nadat die deelnemers die letters A of B gesien het, kon hulle nie die korrekte knoppie tref nie. Hulle kon dus die magnetiese pols gebruik om die geheue-opdateringsproses te ontwrig.

"Ons het voorspel dat indien die pols afgelewer word aan die deel van die regte prefrontale korteks waargeneem word met behulp van fMRI, en in die tyd dat die brein sy inligting opdateer soos deur EEG onthul, sal die onderwerp nie die inligting oor A en B behou nie, inmeng met sy of haar vertoning op die knoppie-druk taak, "verduidelik Cohen.

DOPAMIEN AS DIE GATEKEEPER VAN ONS WERKGESKIEDENIS

In die laaste deel van die eksperiment wou Cohen se span hul teorie toets dat die neurotransmitterdopamien verantwoordelik is vir die nasien van nuwe inligting en belangrik vir die opdatering van werkgeheue en doelwitte soos dit in die prefrontale korteks betree. Dopamien is 'n natuurlike chemie wat bekend is om sleutelrolle in 'n aantal geestesprosesse te speel, soos dié wat motivering en beloning behels.

Om dit te doen, het die span weer die fMRI gebruik om 'n streek te noem wat die middellyn genoem word, wat digbevolkt is met gespesialiseerde senuweeselle - bekend as dopaminerge kerns - wat verantwoordelik is vir die vervaardiging van die meeste brein se dopamien seine. Die navorsers het die aktiwiteit van hierdie dopamien-uitstralende senuweeselle opgespoor terwyl deelnemers die take uitgevoer het en 'n beduidende verband tussen breinaktiwiteit in hierdie areas en in die regte prefrontale korteks gevind.

"Die merkwaardige deel was dat die dopamien seine korreleer met die gedrag van ons vrywilligers en hul breinaktiwiteit in die prefrontale korteks," verduidelik Cohen.

"Hierdie konstellasie van bevindings bied sterk bewyse dat die dopaminerge kerne die prefrontale korteks toelaat om vas te hou op inligting wat relevant is vir die opdatering van gedrag, maar nie inligting wat nie."

Professor David Badre van Brown Universiteit, 'n spesialis in kognitiewe, taal- en sielkundige wetenskappe, meen dat die werk van Cohen se span 'n groot stap vorentoe is in die wetenskap se poging om te verstaan ​​hoe ons brein sy werkgeheue opdateer.

Alhoewel nie direk by die studie betrokke was nie, het Badre 'n kommentaar gelewer oor die studie wat PNAS aanlyn vroeg in November gepubliseer het. Daarin het hy gesê: "Die meganismes waardeur die brein 'n aanpasbare balans tussen buigsaamheid en stabiliteit behaal, bly die basis van baie huidige ondersoek in kognitiewe neurowetenskap. Hierdie resultate bied 'n basis vir nuwe ondersoeke na die neurale meganismes van buigsame, doelgerigte gedrag. "