18 декабря 2012
Одной из уникальных особенностей человеческого разума является его способность переориентировать свои цели и приоритеты по мере изменения ситуаций и появления новой информации. Это происходит, когда вы отменяете запланированный круиз, потому что вам нужны деньги для ремонта вашего разломанного автомобиля или когда вы прерываете свой утренний толчок, потому что ваш мобильный телефон звонит в ваш карман.
В Новое исследование опубликовано в Труды Национальной академии наук (PNAS), исследователи из Принстонского университета говорят, что они обнаружили механизмы, которые контролируют, как наши мозги используют новую информацию для изменения наших существующих приоритетов.
Команда исследователей из Института нейронауки Принстона (PNI) использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (fMRI) для сканирования объектов и выяснения, где и как мозг человека изменяет цели. Неудивительно, что они обнаружили, что перемещение целей происходит в префронтальной коре, области мозга, которая, как известно, связана с различными поведениями более высокого уровня. Они также отметили, что мощный нейротрансмиттер-дофамин, также известный как «химикат удовольствия», играет важную роль в этом процессе.
Используя безвредный магнитный импульс, ученые прервали активность в префронтальной коре участников, когда они играли в игры, и обнаружили, что они не могут переключиться на другую задачу в игре.
«Мы нашли фундаментальный механизм, который способствует способности мозга сосредоточиться на одной задаче, а затем гибко переключиться на другую задачу», объяснил Джонатан Коэн, содиректор PNI и профессор Университета Роберта Бендхайма и Линн Бендхайм Томан в Neuroscience.
«Нарушения в этой системе играют центральную роль во многих критических нарушениях когнитивной функции, таких как наблюдаемые при шизофрении и обсессивно-компульсивном расстройстве».
Предыдущие исследования уже продемонстрировали, что, когда мозг использует новую информацию для изменения своих целей или поведения, эта информация временно откладывается в рабочую память мозга, тип краткосрочного хранения памяти. Однако до сих пор ученые не понимали механизмов контроля за обновлением этой информации.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИГРЫ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
Вместе с ведущим автором исследования Кимберли Д'Арденн из Virginia Tech, а также коллеги-исследователи Нейр Эшель, Джозеф Лука, Агата Ленартович и Лейт Нистром, Коэн и его команда разработали исследование, которое позволило им отсканировать мозги своих подданных, пока они играли в игру. Игра требовала от участников нажатия определенных кнопок в зависимости от разных визуальных сигналов. Если им была показана буква А перед буквой X, им было предложено нажать кнопку с надписью «1». Однако, если они увидели букву B перед X, тогда им пришлось нажать кнопку с надписью «2».
Однако в более ранней версии задачи участникам было предложено нажать кнопку 1, когда они увидели X, независимо от того, какие буквы ему предшествовали. Таким образом, правило A и B, которое было введено во втором раунде, служило «новой информацией», которую участник должен был использовать, чтобы обновить свою цель решить, какую кнопку нажать.
После изучения МРТ впоследствии исследователи обнаружили повышенную активность в правой префронтальной коре, когда участники завершили более сложную задачу, которая включала принятие решения между двумя кнопками на основе визуальных сигналов A и B. Однако это было не так для более простой версии задачи.
Результаты Коэна подтверждают результаты его собственного предыдущего исследовательского проекта от 2010, который использовал другой метод сканирования для измерения времени активности мозга.
В текущем исследовании исследовательская группа также подавала короткие магнитные импульсы в префронтальную кору, чтобы подтвердить, что это фактически область мозга, участвующая в обновлении рабочей памяти. Основываясь на времени импульса в предыдущем исследовании, ученые доставляли магнитный импульс в тот момент, когда полагали, что правильная префронтальная кора должна обновлять память. Они обнаружили, что если они поставили импульс ровно через 0.15 секунд после того, как участники увидели буквы A или B, они не смогли нажать правильную кнопку. Таким образом, они могли использовать магнитный импульс, чтобы нарушить процесс обновления памяти.
«Мы предсказывали, что если импульс доставлялся части правой префронтальной коры, наблюдаемой с использованием МРТ, и в то время, когда мозг обновляет свою информацию, как было обнаружено ЭЭГ, субъект не сохранил информацию об А и В, мешая его или ее выступлению на задаче нажатия кнопки », - объяснил Коэн.
ДОПАМИН КАК ГАТЕКЕПЕР НАШЕЙ РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ
В последней части эксперимента команда Коэна захотела проверить свою теорию о том, что нейротрансмиттер-допамин отвечает за пометку новой информации и важную для обновления рабочей памяти и целей, когда она входит в префронтальную кору. Допамин является естественным химическим веществом, которое, как известно, играет ключевую роль в ряде психических процессов, таких как те, которые включают мотивацию и вознаграждение.
Для этого команда снова использовала МРМ для сканирования региона, называемого средним мозгом, который плотно заселен специализированными нервными клетками, известными как допаминергические ядра, которые отвечают за производство большинства сигналов дофамина головного мозга. Исследователи отслеживали активность этих допаминовых излучающих нервных клеток, в то время как участники выполняли задачи и находили значительную корреляцию между активностью мозга в этих областях и в правой префронтальной коре.
«Замечательная роль заключалась в том, что сигналы допамина коррелировали как с поведением наших добровольцев, так и с их мозговой активностью в префронтальной коре», - пояснил Коэн.
«Это созвездие находки дает убедительные доказательства того, что допаминергические ядра позволяют префронтальной коре содержать информацию, которая имеет отношение к обновлению поведения, но не информация, которая не является».
Профессор Дэвид Бадре из Университета Брауна, специалист по когнитивным, лингвистическим и психологическим наукам, считает, что работа команды Коэна представляет собой большой шаг вперед в попытке науки понять, как наш мозг обновляет свою рабочую память.
;
