(L) Tyrimų parodymai Darbinės atminties varomoji jėga yra „Prefrontal Cortex“ ir „Dopamine“ (2012)

Gruodis 18, 2012

„redOrbit“ darbuotojų ir laidų ataskaitos - jūsų visata internete

Vienas iš unikalių žmogaus proto bruožų yra jo sugebėjimas iš naujo nustatyti savo tikslus ir prioritetus, kai situacijos pasikeičia ir atsiranda nauja informacija. Tai atsitinka, kai atšaukiate planuojamą kruizą, nes jums reikia pinigų, kad galėtumėte ištaisyti nulaužtą automobilį, arba kai nutraukiate savo rytinį bėgimą, nes jūsų mobilusis telefonas skamba kišenėje.

A Naujas tyrimas paskelbta Bylos Nacionalinės mokslų akademijos (PNAS), Princetono universiteto mokslininkai teigia, kad jie atrado mechanizmus, kurie kontroliuoja, kaip mūsų smegenys naudoja naują informaciją, kad pakeistų esamus prioritetus.

Prinstono Neurologijos instituto mokslininkų komanda (PNI) naudojo funkcinį magnetinio rezonanso tyrimą (fMRI), kad būtų galima nuskaityti objektus ir sužinoti, kur ir kaip žmogaus smegenys perorientuoja tikslus. Nenuostabu, kad jie nustatė, kad tikslų perkėlimas vyksta prefrontalinėje žievėje - smegenų regione, kuris, kaip žinoma, siejamas su įvairiais aukštesnio lygio elgesiais. Jie taip pat pastebėjo, kad galingas neurotransmiteris dopaminas - taip pat žinomas kaip „pramoginė chemija“ - vaidina lemiamą vaidmenį šiame procese.

Naudojant nekenksmingą magnetinį impulsą, mokslininkai, žaisdami žaidimus, nutraukė veiklą dalyvių prefrontiniame žieve ir nustatė, kad jie negalėjo pereiti į kitą žaidimo užduotį.

„Mes radome pagrindinį mechanizmą, kuris prisideda prie smegenų gebėjimo sutelkti dėmesį į vieną užduotį ir po to lanksčiai pereiti prie kitos užduoties“, - aiškino Jonathan CohenPNI direktorius ir universiteto Robert Bendheim ir Lynn Bendheim Thoman Neuroscience profesorius.

„Šios sistemos sutrikimai yra svarbūs daugeliui kritinių kognityvinės funkcijos sutrikimų, pvz., Stebint šizofreniją ir obsesinį-kompulsinį sutrikimą.“

Ankstesni tyrimai jau parodė, kad, kai smegenys naudoja naują informaciją, siekdamos pakeisti savo tikslus ar elgesį, ši informacija laikinai pašalinama į smegenų darbo atmintį - trumpalaikio atminties saugojimo tipą. Tačiau iki šiol mokslininkai nesuprato mechanizmų, kuriais kontroliuojama, kaip ši informacija atnaujinama.

ŽAIDIMŲ NAUDOJIMAS, NUSTATYTI SPRENDIMŲ PRIĖMIMO

Kartu su tyrimo vadovu Kimberlee D'Ardenne Virginia Tech, taip pat kolegos mokslininkai Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz ir Leight Nystrom, Cohen ir jo komanda sukūrė tyrimą, leidžiantį nuskaityti savo dalykų smegenis, kai jie žaidė. Žaidimas pareikalavo, kad dalyviai spustelėtų konkrečius mygtukus, priklausomai nuo skirtingų vizualinių ženklų. Jei jie buvo pažymėti raide A prieš raidę X, jie buvo paprašyti paspausti mygtuką „1“. Tačiau, jei jie pamatė raidę B prieš X, tada jie turėjo paspausti mygtuką „2“.

Tačiau ankstesnėje užduoties versijoje dalyviai pirmą kartą buvo paprašyti paspausti 1 mygtuką, kai jie pamatė X, nepaisant to, kurios raidės prieš tai. Taigi antrajame etape pradėta taikyti A ir B taisyklė buvo „nauja informacija“, kurią dalyvis turėjo naudoti siekdamas atnaujinti savo tikslą nuspręsti, kurį mygtuką spausti.

Išnagrinėję fMRI po to, tyrėjai nustatė, kad aktyviau dalyvauja dešinėje prefrono žievėje, kai dalyviai baigė sudėtingesnę užduotį. priimant sprendimą tarp dviejų mygtukų, pagrįstų vaizdiniais A ir B ženklais. Tačiau tai nebuvo taip paprasta užduoties versija.

Coheno rezultatai patvirtina savo ankstesnio 2010 tyrimo projektą, kuriame buvo naudojamas kitoks nuskaitymo metodas smegenų veiklos laiko nustatymui.

Šiame tyrime tyrimo grupė taip pat pristatė trumpus magnetinius impulsus prefrontalinei žievei, kad patvirtintų, jog tai yra smegenų sritis, dalyvaujanti atnaujinant darbo atmintį. Remdamiesi ankstesnio tyrimo impulso laiku, mokslininkai davė magnetinį impulsą tuo momentu, kai tikėjo, kad dešinioji prefroninė žievė turėtų atnaujinti atmintį. Jie nustatė, kad jei jie pristatė impulsą tiksliai 0.15 sekundžių po to, kai dalyviai pamatė raides A arba B, jie negalėjo paspausti teisingo mygtuko. Taigi jie galėjo naudoti magnetinį impulsą, kad sutrikdytų atminties atnaujinimo procesą.

„Mes prognozavome, kad jei impulsas buvo pristatytas dešinėje prefroninės žievės dalyje, stebėtoje naudojant fMRI, ir tuo metu, kai smegenys atnaujina savo informaciją, kaip atskleidė EEG, tada subjektas nesaugotų informacijos apie A ir B, trukdo jo darbui, atliekamam mygtuko paspaudimu “, - paaiškino Cohen.

DOPAMINAS - MŪSŲ DARBO ATMINTINĖS GATEKEEPERIS

Paskutinėje eksperimento dalyje Coheno komanda norėjo išbandyti savo teoriją, kad neurotransmiteris dopaminas yra atsakingas už naujos informacijos žymėjimą ir yra svarbus atnaujinant darbo atmintį ir tikslus, kai jis patenka į prefrontalinę žievę. Dopaminas yra natūraliai atsirandanti cheminė medžiaga, kuri, kaip žinoma, atlieka pagrindinius vaidmenis daugelyje psichikos procesų, tokių kaip motyvacija ir atlygis.

Norėdami tai padaryti, komanda vėl naudojo fMRI nuskaityti regioną, vadinamą vidutinio smegenų, kuris yra tankiai apgyvendintas su specializuotomis nervų ląstelėmis, žinomomis kaip dopaminerginiai branduoliai, kurie yra atsakingi už daugumos smegenų dopamino signalų gamybą. Mokslininkai stebėjo šių dopamino išskiriančių nervų ląstelių veiklą, o dalyviai atliko užduotis ir nustatė reikšmingą koreliaciją tarp smegenų veiklos šiose srityse ir dešinėje prefroninės žievės dalyje.

„Svarbi dalis buvo ta, kad dopamino signalai siejasi su mūsų savanorių elgesiu ir jų smegenų veikla prefrono žievėje“, - aiškino Cohen.

„Ši rezultatų konstelacija suteikia tvirtų įrodymų, kad dopaminerginiai branduoliai leidžia prefrontalinei žievei išlaikyti informaciją, kuri svarbi atnaujinant elgesį, bet ne informacija, kuri nėra.“

Browno universiteto profesorius Davidas Badre, kognityvinių, kalbinių ir psichologinių mokslų specialistas, mano, kad Coheno komandos darbas yra didelis žingsnis į priekį mokslo bandyme suprasti, kaip mūsų smegenys atnaujina savo darbo atmintį.

Nors „Badre“ tiesiogiai nedalyvavo tyrime, jis parašė komentarą apie tyrimą, kurį PNAS paskelbė lapkričio pradžioje internete. Jame jis teigė, kad „mechanizmai, kuriais smegenys pasiekia adaptyvią pusiausvyrą tarp lankstumo ir stabilumo, yra daugelio dabartinio kognityvinio neurologijos tyrimo pagrindas. Šie rezultatai suteikia pagrindą naujiems tyrimams, susijusiems su lanksčios, tikslinės elgsenos neuronų mechanizmais. “