Desember 18, 2012
Einn sérstaða mannshugans er hæfileiki hans til að forgangsraða markmiðum sínum og forgangsröðun þegar aðstæður breytast og nýjar upplýsingar koma upp. Þetta gerist þegar þú hættir við fyrirhugaða skemmtisiglingu vegna þess að þú þarft peninga til að gera við bilaða bílinn þinn eða þegar þú truflar morgunskokkið vegna þess að farsíminn þinn hringir í vasanum.
Í Ný rannsókn birt í Málsmeðferð um National Academy of Sciences (PNAS) segja vísindamenn frá Princeton háskólanum að þeir hafi uppgötvað fyrirkomulag sem stjórna því hvernig gáfur okkar nota nýjar upplýsingar til að breyta núverandi forgangsröð.
Teymi vísindamanna við Taugavísindastofnun Princeton (PNI) notaði hagnýtur segulómun (fMRI) til að skanna einstaklinga og komast að því hvar og hvernig heilinn í mönnum endurprógræðir markmið. Óvart komust þeir að því að markmiðaskipting fer fram í forstilla heilaberkinum, svæði heilans sem vitað er að tengist margvíslegri hegðun á hærra stigi. Þeir tóku einnig fram að öflugur taugaboðefni dópamín - einnig þekktur sem „ánægjuefnið“ - virðist gegna mikilvægu hlutverki í þessu ferli.
Með því að nota skaðlausan segulpúls truflaðu vísindamennirnir virkni í forstilltu heilaberki þátttakendanna meðan þeir voru að spila leiki og komust að því að þeir gátu ekki skipt yfir í annað verkefni í leiknum.
„Við höfum fundið grundvallaratriði sem stuðlar að getu heilans til að einbeita sér að einu verkefni og síðan sveigjanlega yfir í annað verkefni,“ útskýrði Jonathan Cohen, meðstjórnandi PNI og háskólans Robert Bendheim og Lynn Bendheim Thoman prófessor í taugavísindum.
„Skertir í þessu kerfi eru mikilvægir í mörgum mikilvægum röskunum á vitsmunalegum aðgerðum, svo sem hjá geðklofa og þráhyggju.“
Fyrri rannsóknir höfðu þegar sýnt fram á að þegar heilinn notar nýjar upplýsingar til að breyta markmiðum sínum eða hegðun, eru þessar upplýsingar tímabundið settar inn í vinnsluminni heilans, tegund skammtímageymslu. Fram til þessa hafa vísindamenn hins vegar ekki skilið þá leið sem stjórna því hvernig þessar upplýsingar eru uppfærðar.
Að nota leiki til að ákvarða ákvarðanatöku
Ásamt aðalhöfundi rannsóknarinnar Kimberlee D'Ardenne frá Virginia Tech auk fræðimanna Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz og Leight Nystrom, Cohen og teymi hans hugsuðu rannsókn sem gerði þeim kleift að skanna heila þegna sinna meðan þeir léku leik. Leikurinn krafðist þess að þátttakendur ættu að ýta á ákveðna hnappa eftir mismunandi sjónrænu vísbendingum. Ef þeim var sýnt stafinn A fyrir stafinn X voru þeir beðnir um að ýta á hnapp sem var merktur „1“. Hins vegar, ef þeir sáu stafinn B fyrir X, þá yrðu þeir að ýta á hnapp sem var merktur „2“.
Í eldri útgáfu af verkefninu voru þátttakendur hins vegar fyrst beðnir um að ýta á 1 hnappinn þegar þeir sáu X óháð því hvaða stafir voru á undan. Þannig virkuðu A og B reglan sem kynnt var í annarri umferð sem „nýju upplýsingarnar“ sem þátttakandinn þurfti að nota til að uppfæra markmið sitt um að ákveða hvaða hnapp á að ýta á.
Rannsakendur fundu eftir fMRI í kjölfarið og fundu aukna virkni í réttum forstillta heilaberki þegar þátttakendur voru að ljúka flóknara verkefni sem fólst í taka ákvörðun milli tveggja hnappa byggða á sjónrænu vísunum A og B. Þetta var þó ekki raunin varðandi einfaldari útgáfu verkefnisins.
Niðurstöður Cohen staðfesta niðurstöður fyrri rannsóknarverkefnis hans frá 2010 sem notaði aðra skannunaraðferð til að mæla tímasetningu heilastarfsemi.
Í núverandi rannsókn afhenti rannsóknarteymið einnig stuttar segulpúlsar í forstilla heilaberki til að staðfesta að þetta væri í raun heila svæðið sem tekur þátt í að uppfæra vinnsluminni. Miðað við tímasetningu púlsins á fyrri rannsókninni skiluðu vísindamenn segulpúlsinum á nákvæmu augnabliki þegar þeir töldu að rétti forstilltu heilaberki ætti að uppfæra minni. Þeir komust að því að ef þeir afhentu púlsinn nákvæmlega 0.15 sekúndum eftir að þátttakendur sáu stafina A eða B, gátu þeir ekki slegið á réttan hnapp. Þeir gátu þannig notað segulpúlsinn til að trufla minnisuppfærsluferlið.
„Við spáðum því að ef púlsinn væri afhentur þeim hluta hægri forstilltu heilabarka sem sást með fMRI og á þeim tíma þegar heilinn er að uppfæra upplýsingar sínar eins og kom fram af EEG, þá myndi einstaklingurinn ekki halda upplýsingum um A og B, að trufla frammistöðu sína með því að ýta á hnappinn, “útskýrði Cohen.
DOPAMINE SEM GATEKEEPER VINNU Minning okkar
Í síðasta hluta tilraunarinnar vildi teymi Cohen prófa kenningar sínar um að taugaboðefnið dópamín beri ábyrgð á því að merkja nýjar upplýsingar og mikilvægar fyrir að uppfæra vinnuminnið og markmiðin þar sem þau koma inn í forrontale heilaberki. Dópamín er náttúrulegt efni sem vitað er að gegna lykilhlutverkum í ýmsum andlegum ferlum eins og þeim sem fela í sér hvatningu og umbun.
Til að gera þetta notaði teymið aftur fMRI til að skanna svæði sem kallast miðhjálp og er þétt byggð með sérhæfðum taugafrumum - þekktar sem dópamínvirkar kjarnar - sem bera ábyrgð á að framleiða flest dópamínmerki heilans. Vísindamennirnir fylgdust með virkni þessara dópamínlosandi taugafrumna meðan þátttakendur framkvæmdu verkefnin og fundu veruleg fylgni milli heilastarfsemi á þessum svæðum og í réttum forstilltu heilaberki.
„Merkilegi hlutinn var að dópamínmerkin voru bæði í samræmi við hegðun sjálfboðaliða okkar og heilastarfsemi þeirra í forstilltu heilaberkinum,“ útskýrði Cohen.
„Þessi stjörnumerki niðurstaðna veitir sterkar vísbendingar um að dópamínvirka kjarninn gerir kleift að forstilla heilaberki til að halda í upplýsingar sem skipta máli fyrir uppfærslu hegðunar, en ekki upplýsingar sem eru það ekki.“
Prófessor David Badre við Brown-háskólann, sérfræðingur í vitsmuna-, málvísinda- og sálfræðivísindum, telur að starf liðs Cohen tákni stórt skref fram á við tilraun vísindanna til að skilja hvernig heili okkar uppfærir vinnsluminnið.
;