2012 년 12 월 18 일
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인간 마음의 독특한 특징 중 하나는 상황이 바뀌고 새로운 정보가 발생할 때 그 목표와 우선 순위를 다시 우선시 할 수있는 능력입니다. 이것은 계획된 크루즈를 취소 할 때 발생합니다. 왜냐하면 파산 한 차를 수리하기 위해 돈이 필요하거나 휴대 전화가 주머니에서 울리므로 아침 조깅을 방해 할 때입니다.
안에 새로운 연구 에 게시 과학 국립 아카데미의 절차 (PNAS)의 프린스턴 대학 (Princeton University) 연구자들은 우리의 두뇌가 우리의 기존 우선 순위를 수정하기 위해 새로운 정보를 사용하는 방식을 제어하는 메커니즘을 발견했다고 말합니다.
Princeton의 Neuroscience Institute의 연구원 팀 (PNI)는 피험자를 스캔하고 인간의 두뇌가 목표를 다시 우선 순위 화하는 방법과 장소를 찾기 위해 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)을 사용했습니다. 당연히, 그들은 목표의 변화가 전두엽 피질, 다양한 상위 행동과 관련이있는 것으로 알려진 뇌 영역에서 일어난다는 것을 발견했습니다. 또한 강력한 신경 전달 물질 인 도파민 ( "즐거움 화학 물질"이라고도 함)이이 과정에서 중요한 역할을하는 것으로 나타났습니다.
무자비한 자기 펄스를 사용하여 과학자들은 참가자가 게임을하는 동안 전두엽 피질에서 활동을 중단하고 게임에서 다른 작업으로 전환 할 수 없다는 것을 발견했습니다.
"우리는 한 가지 과제에 집중하고 다른 과제로 유연하게 전환 할 수있는 뇌의 능력에 기여하는 근본적인 메커니즘을 발견했습니다." 조나단 코헨, PNI의 공동 책임자이자 대학의 로버트 벤드 하임 (Robert Bendheim)과 린 벤드 하임 (Lynn Bendheim Thoman) 교수가 신경 과학 분야의 교수이다.
"이 체계에있는 손상은 정신 분열증과 강박 관념 장애에서 관찰 된 것과 같은인지 기능의 많은 긴요 한 무질서에 중앙이다."
이전의 연구는 이미 뇌가 새로운 정보를 사용하여 목표 또는 행동을 수정하면이 정보가 일시적으로 단기 기억 기억 장치의 일종 인 뇌의 작업 기억 장치에 저장된다는 것을 보여주었습니다. 그러나 지금까지 과학자들은이 정보가 어떻게 업데이트되는지를 제어하는 메커니즘을 이해하지 못했습니다.
결정을 내리려고 게임을 사용함
연구의 수석 저자와 함께 킴벌리 다르덴 버지니아 공대의 Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz, Leight Nystrom 등 동료 연구자들과 함께 Cohen과 그의 팀은 게임을하는 동안 피험자의 뇌를 스캔 할 수있는 연구를 고안했습니다. 게임은 다른 시각적 단서에 따라 참가자가 특정 버튼을 눌러야했습니다. 문자 X 앞에 문자 A가 표시되면 "1"이라고 표시된 버튼을 누르라는 요청을 받았습니다. 그러나 X 앞에 문자 B가 보이면 "2"이라고 표시된 버튼을 눌러야합니다.
그러나 이전 버전의 작업에서는 1 단추를 어떤 문자 앞에 놓고 X를 보았을 때 XNUMX 단추를 먼저 눌러야했습니다. 따라서 두 번째 라운드에서 소개 된 A와 B 규칙은 참여자가 어떤 버튼을 눌러야 할지를 결정하는 목표를 업데이트하기 위해 사용해야했던 '새로운 정보'로 사용되었습니다.
연구자들은 fMRI를 조사한 결과, 참여자가 더 복잡한 작업을 완료 할 때 오른쪽 전두엽 피질에서 증가 된 활동을 발견했다 결정을 내리다 그러나 시각적 단서 A와 B에 따라 두 개의 단추 사이에서 작동합니다. 그러나이 작업은 단순한 버전의 경우에는 해당되지 않습니다.
코헨의 결과는 뇌 활동의 타이밍을 측정하기 위해 다른 스캐닝 방법을 사용했던 2010의 이전 연구 프로젝트의 결과를 뒷받침합니다.
현재의 연구에서, 연구팀은 이것이 실제로 작업 기억을 업데이트하는 데 관련된 뇌 영역임을 확인하기 위해 전전두엽 피질에 짧은 자기 펄스를 전달했습니다. 이전 연구의 맥박 타이밍을 바탕으로 과학자들은 정확한 전전두엽 피질이 기억을 업데이트해야한다고 생각한 순간에 자기 펄스를 전달했습니다. 참가자들이 문자 A 또는 B를 본 후 정확히 0.15 초 후에 맥박을 전달하면 올바른 버튼을 누르지 못하는 것으로 나타났습니다. 따라서 메모리 업데이트 프로세스를 중단시키기 위해 자기 펄스를 사용할 수있었습니다.
“우리는 fMRI를 사용하여 관찰 된 오른쪽 전전두엽 피질의 일부로 맥박이 전달되고 뇌가 뇌파로 밝혀진 정보를 업데이트 할 때 피험자가 A와 B에 대한 정보를 보유하지 않을 것이라고 예측했습니다. 버튼 푸싱 작업에서 자신의 성과를 방해하는 것”이라고 Cohen은 설명했습니다.
작업 메모리의 게이터로서의 도파민
실험의 마지막 부분에서, Cohen의 팀은 신경 전달 물질 도파민이 새로운 정보에 태그를 달고 전두엽 피질에 들어갈 때 작업 기억과 목표를 업데이트하는 데 중요한 역할을한다는 이론을 테스트하기를 원했습니다. 도파민은 동기 부여와 보상을 포함하는 많은 정신 과정에서 중요한 역할을하는 것으로 알려진 자연 발생 화학 물질입니다.
이를 위해 연구팀은 fMRI를 다시 사용하여 뇌의 대부분의 도파민 신호를 생성하는 역할을하는 특수한 신경 세포 (도파민 성 핵이라고도 함)로 채워진 중뇌라고 불리는 영역을 스캔했습니다. 연구자들은 이러한 도파민 방출 신경 세포의 활동을 추적하는 동안 참가자는 작업을 수행하고 이러한 영역과 오른쪽 전두엽 피질에서의 뇌 활동 사이에 중요한 상관 관계를 발견했습니다.
코헨은“도파민 신호는 우리의 지원자들의 행동과 전두엽 피질에서의 뇌 활동과 상관 관계가 있다는 점에서 주목할 만하다”고 설명했다.
"이 발견의 별자리는 도파민 성 핵이 전두엽 피질이 행동 업데이트와 관련이 있지만 정보가 아닌 정보를 유지할 수있게한다는 강력한 증거를 제공합니다."
인지, 언어 및 심리 과학 전문가 인 브라운 대학교의 데이비드 바 드레 (David Badre) 교수는 코헨 팀의 연구가 뇌가 어떻게 작업 기억을 업데이트하는지 이해하려는 과학의 시도에서 큰 진전을 나타낸다고 믿고있다.
이 연구에 직접 관여하지는 않았지만, Badre는 PNAS에 의해 11 월 초에 온라인으로 출판 된 연구에 대한 논평을 썼다. 그는 이렇게 설명했다.“뇌가 유연성과 안정성 사이의 적응 균형을 이루는 메커니즘은인지 신경 과학에 대한 현재의 많은 연구의 기초로 남아 있습니다. 이러한 결과는 유연하고 목표 지향적 인 행동의 신경 메커니즘에 대한 새로운 연구의 기초를 제공합니다. "
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