Desember 18, 2012
Een van die unieke kenmerke van die menslike verstand is sy vermoë om sy doelwitte en prioriteite te herprioritiseer soos situasies verander en nuwe inligting ontstaan. Dit gebeur wanneer jy 'n beplande vaart kanselleer omdat jy die geld nodig het om jou stukkende motor te herstel, of wanneer jy jou oggenddraf onderbreek omdat jou selfoon in jou sak lui.
in 'n nuwe studie gepubliseer in die Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe (PNAS), navorsers van Princeton Universiteit sê dat hulle die meganismes ontdek het wat beheer hoe ons brein nuwe inligting gebruik om ons bestaande prioriteite te verander.
Die span navorsers by Princeton's Neuroscience Institute (PNI) het funksionele magnetiese resonansiebeelding (fMRI) gebruik om vakke te skandeer en uit te vind waar en hoe die menslike brein doelwitte herprioritiseer. Dit is nie verbasend dat hulle gevind het dat die verskuiwing van doelwitte in die prefrontale korteks plaasvind, 'n streek van die brein wat bekend is dat dit geassosieer word met 'n verskeidenheid van hoër-vlak gedrag. Hulle het ook opgemerk dat die kragtige neuro-oordragstof dopamien – ook bekend as die “plesierchemikalie” – blykbaar 'n kritieke rol in hierdie proses te speel.
Met behulp van 'n onskadelike magnetiese pols het die wetenskaplikes aktiwiteit in die prefrontale korteks van die deelnemers onderbreek terwyl hulle speletjies gespeel het en gevind dat hulle nie na 'n ander taak in die speletjie kon oorskakel nie.
"Ons het 'n fundamentele meganisme gevind wat bydra tot die brein se vermoë om op een taak te konsentreer en dan buigsaam na 'n ander taak oor te skakel," verduidelik Jonathan Cohen, mede-direkteur van PNI en die universiteit se Robert Bendheim en Lynn Bendheim Thoman Professor in Neurowetenskap.
"Gestremdhede in hierdie stelsel is sentraal tot baie kritieke afwykings van kognitiewe funksie, soos dié wat waargeneem word in skisofrenie en obsessief-kompulsiewe versteuring."
Vorige navorsing het reeds getoon dat wanneer die brein nuwe inligting gebruik om sy doelwitte of gedrag te verander, hierdie inligting tydelik in die brein se werkgeheue, 'n tipe korttermyngeheueberging, weggelê word. Tot nou toe het wetenskaplikes egter nie die meganismes verstaan wat beheer hoe hierdie inligting bygewerk word nie.
GEBRUIK SPELETJIES OM BESLUITNEMING TE KEN
Saam met die studie se hoofskrywer Kimberlee D'Ardenne van Virginia Tech sowel as medenavorsers Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz en Leight Nystrom, Cohen en sy span het 'n studie bedink wat hulle in staat gestel het om die brein van hul proefpersone te skandeer terwyl hulle 'n speletjie speel. Die speletjie het vereis dat die deelnemers spesifieke knoppies druk, afhangende van verskillende visuele leidrade. As hulle die letter A voor die letter X gewys is, is hulle gevra om 'n knoppie gemerk "1" te druk. As hulle egter die letter B voor die X gesien het, moes hulle 'n knoppie druk gemerk "2".
In 'n vorige weergawe van die taak is deelnemers egter eers gevra om die 1-knoppie te druk wanneer hulle X sien, ongeag watter letters dit voorafgaan. Die A- en B-reël wat in die tweede rondte ingestel is, het dus gedien as die 'nuwe inligting' wat die deelnemer moes gebruik om hul doelwit om te besluit watter knoppie om te druk, by te werk.
Deur die fMRI daarna te ondersoek, het die navorsers verhoogde aktiwiteit in die regter prefrontale korteks gevind toe deelnemers die meer komplekse taak voltooi het wat betrokke was '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 staaf die bevindinge van sy eie vorige navorsingsprojek van 2010 wat 'n ander skanderingmetode gebruik het om die tydsberekening van breinaktiwiteit te meet.
In die huidige studie het die navorsingspan ook kort magnetiese pulse aan die prefrontale korteks afgelewer om te bevestig dat dit in werklikheid die breinstreek is wat betrokke is by die opdatering van werkgeheue. Deur die tydsberekening van die pols op die vorige studie te baseer, het die wetenskaplikes die magnetiese pols afgelewer op die presiese oomblik toe hulle geglo het dat die regte prefrontale korteks geheue moet opdateer. Hulle het gevind dat as hulle die pols presies 0.15 sekondes nadat die deelnemers die letters A of B gesien het, hulle nie die regte knoppie kon druk nie. Hulle kon dus die magnetiese puls gebruik om die geheue-opdateringsproses te ontwrig.
"Ons het voorspel dat as die polsslag afgelewer word aan die deel van die regter prefrontale korteks wat met behulp van fMRI waargeneem word, en op die tydstip wanneer die brein sy inligting opdateer soos deur EEG onthul, dan sal die proefpersoon nie die inligting oor A en B behou nie, inmeng met sy of haar prestasie op die knoppie-druktaak,” verduidelik Cohen.
DOPAMINE AS DIE HEKWAARDER VAN ONS WERKGEHEUENIE
In die laaste deel van die eksperiment wou Cohen se span hul teorie toets dat die neurotransmitter dopamien verantwoordelik is vir die merk van nuwe inligting en belangrik is vir die opdatering van werkgeheue en doelwitte soos dit die prefrontale korteks binnedring. Dopamien is 'n natuurlike chemikalie wat bekend is om sleutelrolle te speel in 'n aantal geestelike prosesse soos dié wat motivering en beloning behels.
Om dit te doen, het die span weer die fMRI gebruik om 'n streek genaamd die middelbrein te skandeer wat dig bevolk is met gespesialiseerde senuweeselle – bekend as dopaminerge kerne – wat verantwoordelik is vir die vervaardiging van die meeste van die brein se dopamienseine. Die navorsers het die aktiwiteit van hierdie dopamien-emitterende senuweeselle opgespoor terwyl deelnemers die take uitgevoer het en 'n beduidende korrelasie gevind het tussen breinaktiwiteit in hierdie areas en in die regter prefrontale korteks.
"Die merkwaardige deel was dat die dopamien seine beide met die gedrag van ons vrywilligers en hul breinaktiwiteit in die prefrontale korteks gekorreleer," het Cohen verduidelik.
"Hierdie konstellasie van bevindinge bied sterk bewyse dat die dopaminerge kerne die prefrontale korteks in staat stel om vas te hou aan inligting wat relevant is vir die opdatering van gedrag, maar nie inligting wat dit nie is nie."
Professor David Badre van Brown Universiteit, 'n spesialis in kognitiewe, linguistiese en sielkundige wetenskappe, glo dat die werk van Cohen se span 'n groot stap vorentoe verteenwoordig in die wetenskap se poging om te verstaan hoe ons brein sy werkgeheue bywerk.
;