Desember 18, 2012
RedOrbit Staff & Wire Reports - Your Universe Online
Salah satu fitur unik dari pikiran manusia adalah kemampuannya memprioritaskan kembali tujuan dan prioritasnya saat situasi berubah dan informasi baru muncul. Ini terjadi ketika Anda membatalkan pelayaran yang direncanakan karena Anda memerlukan uang untuk memperbaiki mobil mogok Anda, atau ketika Anda mengganggu joging pagi Anda karena ponsel Anda berdering di saku Anda.
Di sebuah baru studi diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences (PNAS), peneliti dari Universitas Princeton mengatakan bahwa mereka telah menemukan mekanisme yang mengontrol bagaimana otak kita menggunakan informasi baru untuk mengubah prioritas kita yang ada.
Tim peneliti di Princeton's Neuroscience Institute (PNI) menggunakan fungsional magnetic resonance imaging (fMRI) untuk memindai subjek dan mencari tahu di mana dan bagaimana otak manusia memprioritaskan ulang tujuan. Tidak mengherankan, mereka menemukan bahwa pergeseran tujuan terjadi di korteks prefrontal, wilayah otak yang diketahui terkait dengan berbagai perilaku tingkat yang lebih tinggi. Mereka juga mengamati bahwa dopamin neurotransmitter yang kuat - juga dikenal sebagai "bahan kimia kesenangan" - tampaknya memainkan peran penting dalam proses ini.
Menggunakan pulsa magnetik yang tidak berbahaya, para ilmuwan menghentikan aktivitas di korteks prefrontal para peserta saat mereka sedang bermain game dan menemukan mereka tidak dapat beralih ke tugas yang berbeda dalam permainan.
"Kami telah menemukan mekanisme fundamental yang berkontribusi pada kemampuan otak untuk berkonsentrasi pada satu tugas dan kemudian secara fleksibel beralih ke tugas lain," jelasnya. Jonathan Cohen, co-direktur PNI dan profesor universitas Robert Bendheim dan Lynn Bendheim Thoman di Neuroscience.
"Kerusakan dalam sistem ini adalah pusat dari banyak gangguan kritis fungsi kognitif seperti yang diamati pada skizofrenia dan gangguan obsesif-kompulsif."
Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa ketika otak menggunakan informasi baru untuk mengubah tujuan atau perilakunya, informasi ini sementara disimpan ke dalam memori kerja otak, sejenis penyimpanan memori jangka pendek. Namun, sampai sekarang, para ilmuwan belum memahami mekanisme yang mengendalikan bagaimana informasi ini diperbarui.
MENGGUNAKAN GAMES UNTUK MEMBUAT PENGAMBILAN KEPUTUSAN PINPOINT
Bersama dengan penulis utama studi ini Kimberlee D'Ardenne dari Virginia Tech serta rekan peneliti Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz dan Leight Nystrom, Cohen dan timnya menyusun penelitian yang memungkinkan mereka memindai otak subjek mereka saat mereka bermain. Permainan mengharuskan peserta untuk menekan tombol tertentu tergantung pada isyarat visual yang berbeda. Jika mereka ditunjukkan huruf A sebelum huruf X, mereka diminta untuk menekan tombol berlabel "1". Namun, jika mereka melihat huruf B sebelum X, maka mereka harus menekan tombol berlabel "2".
Namun, dalam versi tugas sebelumnya, para peserta pertama-tama diminta untuk menekan tombol 1 ketika mereka melihat X terlepas dari huruf mana yang mendahuluinya. Jadi aturan A dan B yang diperkenalkan pada putaran kedua berfungsi sebagai 'informasi baru' yang harus digunakan peserta untuk memperbarui tujuan mereka memutuskan tombol mana yang akan ditekan.
Setelah memeriksa fMRI setelah itu, para peneliti menemukan peningkatan aktivitas di korteks prafrontal kanan ketika peserta menyelesaikan tugas yang lebih kompleks yang melibatkan Membuat keputusan antara dua tombol berdasarkan isyarat visual A dan B. Namun, ini bukan masalahnya, untuk versi tugas yang lebih sederhana.
Hasil Cohen menguatkan temuan proyek penelitian sebelumnya dari 2010 yang menggunakan metode pemindaian yang berbeda untuk mengukur waktu aktivitas otak.
Dalam studi saat ini, tim peneliti juga mengirimkan pulsa magnetik pendek ke korteks prefrontal untuk mengkonfirmasi bahwa ini sebenarnya wilayah otak yang terlibat dalam memperbarui memori yang bekerja. Berdasarkan waktu nadi pada penelitian sebelumnya, para ilmuwan menyampaikan nadi magnetik pada saat yang tepat ketika mereka percaya bahwa korteks prefrontal yang tepat harus memperbarui memori. Mereka menemukan bahwa jika mereka mengirimkan pulsa tepat 0.15 detik setelah para peserta melihat huruf A atau B, mereka tidak dapat menekan tombol yang benar. Dengan demikian mereka dapat menggunakan pulsa magnetik untuk mengganggu proses pembaruan memori.
"Kami memperkirakan bahwa jika pulsa dikirim ke bagian korteks prafrontal kanan yang diamati menggunakan fMRI, dan pada saat otak memperbarui informasi seperti yang diungkapkan oleh EEG, maka subjek tidak akan menyimpan informasi tentang A dan B," mengganggu kinerjanya pada tugas menekan tombol, ”jelas Cohen.
DOPAMIN SEBAGAI GATEKEEPER OF MEMORY KERJA KAMI
Pada bagian terakhir percobaan, tim Cohen ingin menguji teori mereka bahwa neurotransmitter dopamin bertanggung jawab untuk menandai informasi baru dan penting untuk memperbarui memori dan tujuan yang bekerja ketika memasuki korteks prefrontal. Dopamin adalah bahan kimia alami yang dikenal memainkan peran penting dalam sejumlah proses mental seperti yang melibatkan motivasi dan penghargaan.
Untuk melakukan ini, tim kembali menggunakan fMRI untuk memindai wilayah yang disebut otak tengah yang padat dengan sel-sel saraf khusus - yang dikenal sebagai nukleus dopaminergik - yang bertanggung jawab untuk memproduksi sebagian besar sinyal dopamin otak. Para peneliti melacak aktivitas sel-sel saraf pemancar dopamin ini sementara para peserta melakukan tugas-tugas tersebut dan menemukan korelasi yang signifikan antara aktivitas otak di daerah-daerah ini dan di korteks prefrontal kanan.
"Bagian yang luar biasa adalah bahwa sinyal dopamin berkorelasi baik dengan perilaku sukarelawan kami dan aktivitas otak mereka di korteks prefrontal," jelas Cohen.
"Konstelasi temuan ini memberikan bukti kuat bahwa inti dopaminergik memungkinkan korteks prefrontal untuk mempertahankan informasi yang relevan untuk memperbarui perilaku, tetapi bukan informasi yang tidak."
Profesor David Badre dari Brown University, seorang spesialis dalam ilmu kognitif, linguistik dan psikologis, percaya bahwa karya tim Cohen mewakili langkah besar ke depan dalam upaya sains untuk memahami bagaimana otak kita memperbarui memori kerjanya.
Meskipun tidak terlibat langsung dengan penelitian ini, Badre menulis komentar tentang studi yang dipublikasikan secara online pada awal November oleh PNAS. Di dalamnya ia menyatakan bahwa: “Mekanisme di mana otak mencapai keseimbangan adaptif antara fleksibilitas dan stabilitas tetap menjadi dasar dari banyak penyelidikan saat ini dalam ilmu saraf kognitif. Hasil ini memberikan dasar untuk penyelidikan baru ke dalam mekanisme saraf fleksibel, perilaku yang diarahkan pada tujuan. "
;