December 18, 2012
redOrbit személyzeti és vezetékes jelentések - az univerzum online
Az emberi elme egyik egyedülálló jellemzője annak képessége, hogy a helyzetek megváltozása és az új információk felmerülése során újra meghatározza céljait és prioritásait. Ez akkor következik be, amikor visszavonja a tervezett körutazást, mert szüksége van a pénzre a törött autó javításához, vagy ha megszakítja a reggeli kocogását, mert a mobiltelefonja zsebében van.
egy Új tanulmány a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a Princetoni Egyetem kutatói azt mondják, hogy felfedezték azokat a mechanizmusokat, amelyek szabályozzák, hogyan használják az agyunk új információkat, hogy módosítsuk a meglévő prioritásainkat.
A Princetoni Idegtudományi Intézet kutatócsoportja (PNI) funkcionális mágneses rezonanciás képalkotást (fMRI) használt az alanyok szkenneléséhez, és megtudta, hol és hogyan alakítja át az emberi agy a célokat. Meglepő módon azt találták, hogy a célok eltolódása a prefrontális kéregben, az agy azon régiójában történik, amelyről ismert, hogy számos magasabb szintű viselkedéshez kapcsolódik. Megfigyelték továbbá, hogy a dopamin - az ún. „Örömkémiai” néven ismert - erőteljes neurotranszmitter kritikus szerepet játszik ebben a folyamatban.
Egy ártalmatlan mágneses impulzust használva a tudósok megszakították a résztvevők prefrontális kéregében a játékot, és megállapították, hogy nem tudnak más feladatra váltani a játékban.
„Megtaláltunk egy olyan alapvető mechanizmust, amely hozzájárul az agy azon képességéhez, hogy egy feladatra koncentráljon, majd rugalmasan váltson egy másik feladatra,” magyarázta Jonathan Cohen, a PNI társigazgatója és az egyetem Robert Bendheim és Lynn Bendheim Thoman Neuroscience professzora.
„Ennek a rendszernek a károsodása központi szerepet játszik a kognitív funkciók számos kritikus rendellenességében, mint például a skizofrénia és az obszesszív-kompulzív zavarok esetében.”
A korábbi kutatások már kimutatták, hogy amikor az agy új információkat használ a célok vagy viselkedésmódok megváltoztatására, ezt az információt átmenetileg elhelyezik az agy munkamemóriájába, egy rövid távú memória tárolására. A mai napig azonban a tudósok nem értették meg az ezen információ aktualizálását szabályozó mechanizmusokat.
A JÁTÉKOK FELHASZNÁLÁSA A HATÁROZAT MEGHATÁROZÁSÁRA
A tanulmány vezető szerzőjével együtt Kimberlee D'Ardenne Virginia Tech és Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz és Leight Nystrom munkatársai, Cohen és csapata egy olyan tanulmányt dolgozott ki, amely lehetővé tette számukra, hogy a játék során játszhassanak. A játék megkövetelte a résztvevőknek, hogy a különböző vizuális jelzések függvényében nyomják meg a konkrét gombokat. Ha az A betűt az X betű előtt jelezték, akkor megkérdezték, hogy nyomjon meg egy „1” feliratú gombot. Ha azonban az X betű előtt látják a B betűt, akkor meg kellett nyomniuk egy „2” feliratú gombot.
A feladat egy korábbi változatában azonban először megkérdezték a résztvevőket, hogy lássák az 1 gombot, amikor látták az X-et, függetlenül attól, hogy melyik betűket használták előtte. Így a második fordulóban bevezetett A és B szabály az „új információ” volt, amelyet a résztvevőnek fel kellett használnia annak érdekében, hogy frissítse célját, hogy melyik nyomógombot nyomja meg.
Az fMRI utólagos vizsgálata során a kutatók megnövekedett aktivitást találtak a jobb prefrontális kéregben, amikor a résztvevők befejezték a bonyolultabb feladatot. döntést hoz Az A és B vizuális jelek alapján két gomb között lehetett. Ez azonban nem volt így a feladat egyszerűbb változatához.
Cohen eredményei alátámasztják az 2010 saját korábbi kutatási projektjének eredményeit, amelyek különböző vizsgálati módszereket alkalmaztak az agyi aktivitás időzítésének mérésére.
A jelenlegi vizsgálatban a kutatócsoport rövid mágneses impulzusokat is szállított a prefrontális kéregbe annak megerősítése érdekében, hogy ez valójában az agy régió, amely részt vesz a munkamemória frissítésében. Az előző tanulmány pulzusának időzítése alapján a tudósok a mágneses impulzust abban a pillanatban adták meg, amikor azt hitték, hogy a jobb prefrontális kéreg frissíti a memóriát. Megállapították, hogy ha az impulzusokat pontosan 0.15 másodperccel a résztvevők látják az A vagy B betűket, akkor nem tudták elérni a megfelelő gombot. Így képesek voltak használni a mágneses impulzust a memóriafrissítési folyamat megszakítására.
„Azt jósoltuk, hogy ha az impulzust a jobb prefrontális kéregnek az fMRI használatával észlelt részébe juttattuk, és amikor az agy az EEG által feltárt információkat frissíti, akkor az alany nem tartaná meg az A és B adatait, zavarja a gombnyomással kapcsolatos feladatát ”- magyarázta Cohen.
DOPAMINE MŰKÖDÉSI MEMÓRIA GATEKEEPERÉNEK
A kísérlet utolsó részében Cohen csapata megpróbálta kipróbálni elméletüket, hogy a dopamin neurotranszmitter felelős az új információk címkézéséért, és fontos a munkamemória és a célok frissítéséhez, mivel belép a prefrontális kéregbe. A dopamin egy természetesen előforduló vegyi anyag, amelyről ismert, hogy kulcsfontosságú szerepet tölt be számos mentális folyamatban, mint amilyenek a motiváció és a jutalom.
Ehhez a csapat ismét használta az fMRI-t egy olyan közepén, amelyet sűrűn lakottak a speciális idegsejtek - ismert dopaminerg magok -, amelyek felelősek a legtöbb agy dopamin jelének előállításáért. A kutatók nyomon követték ezen dopamin-kibocsátó idegsejtek aktivitását, míg a résztvevők elvégezték a feladatokat, és szignifikáns összefüggést találtak az agyi aktivitás között ezeken a területeken és a jobb prefrontális kéregben.
„A figyelemreméltó rész az volt, hogy a dopamin jelek korrelálnak önkénteseink magatartásával és a prefrontális kéregben lévő agyi aktivitással” - magyarázta Cohen.
„Ez a konstelláció bizonyíték arra, hogy a dopaminerg magok lehetővé teszik, hogy a prefrontális kéreg tartsa be a magatartás frissítéséhez releváns információkat, de nem olyan információkat, amelyek nem.”
David Badre professzor, a Brown Egyetem, a kognitív, nyelvi és pszichológiai tudományok szakembere úgy véli, hogy Cohen csapatának munkája nagy előrelépést jelent a tudomány kísérletében, hogy megértse, hogyan frissíti az agyunk munkamemóriáját.
Noha Badre nem foglalkozott közvetlenül a tanulmánysal, a PNAS által november elején közzétett tanulmányról írt egy megjegyzést. Megállapította, hogy: „A mechanizmusok, amelyek révén az agy adaptív egyensúlyt ér el a rugalmasság és a stabilitás között, a kognitív idegtudományi kutatás jelenlegi alapját képezik. Ezek az eredmények alapul szolgálnak a rugalmas, célirányos viselkedés neurális mechanizmusainak új vizsgálatához.
;
