Decembra 18, 2012
Jedným z jedinečných znakov ľudskej mysle je jej schopnosť preorientovať svoje ciele a priority, keď sa menia situácie a vznikajú nové informácie. To sa stane, keď zrušíte plánovanú plavbu, pretože budete potrebovať peniaze na opravu rozbitého auta, alebo keď prerušíte ranný beh, pretože váš mobilný telefón zvoní vo vrecku.
V Nová štúdia publikované v Zborník Národnej akadémie vied (PNAS), výskumníci z Princetonskej univerzity hovoria, že objavili mechanizmy, ktoré kontrolujú, ako naše mozgy používajú nové informácie na zmenu našich existujúcich priorít.
Tím výskumníkov na Princetonskom Inštitúte neurológov (Pni) používa funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou (fMRI) na skenovanie subjektov a zisťovanie, kde a ako ľudský mozog prehodnocuje ciele. Prekvapujúco zistili, že presúvanie cieľov prebieha v prefrontálnom kortexe, v oblasti mozgu, o ktorej je známe, že súvisí s celým radom vyššieho správania. Pozorovali tiež, že silný neurotransmiter dopamín - známy tiež ako „potešujúca chemikália“ - zohráva v tomto procese rozhodujúcu úlohu.
Pri použití neškodného magnetického impulzu vedci prerušili činnosť v prefrontálnom kortexe účastníkov, keď hrali hry a zistili, že nie sú schopní prejsť na inú úlohu v hre.
"Našli sme základný mechanizmus, ktorý prispieva k schopnosti mozgu sústrediť sa na jednu úlohu a potom flexibilne prejsť na inú úlohu," vysvetlil. Jonathan Cohen, spolumajiteľ PNI a Robert Bendheim a profesor Lynn Bendheim Thoman profesor v Neuroscience.
„Poruchy v tomto systéme sú kľúčové pre mnohé kritické poruchy kognitívnych funkcií, ako sú poruchy pozorované pri schizofrénii a obsedantno-kompulzívnej poruche.“
Predchádzajúci výskum už ukázal, že keď mozog používa nové informácie na zmenu svojich cieľov alebo správania, tieto informácie sa dočasne ukladajú do pracovnej pamäte mozgu, čo je typ krátkodobej pamäte. Doteraz však vedci nepochopili mechanizmy, ktorými sa riadi, ako sa tieto informácie aktualizujú.
POUŽÍVANIE HRY NA ROZHODNUTIE NA PONUKU
Spolu s vedúcim autorom štúdie Kimberlee D'Ardenne Virginia Tech, rovnako ako kolegovia výskumníci Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz a Leight Nystrom, Cohen a jeho tím navrhli štúdiu, ktorá im umožnila skenovať mozgy svojich subjektov, zatiaľ čo oni hrali hru. Hra vyžaduje, aby účastníci stlačili konkrétne tlačidlá v závislosti od rôznych vizuálnych podnetov. Ak boli pred písmenom X zobrazené písmeno A, boli vyzvaní, aby stlačili tlačidlo označené „1“. Ak však videli písmeno B pred X, potom museli stlačiť tlačidlo označené „2“.
V skoršej verzii úlohy boli však účastníci najprv vyzvaní, aby stlačili tlačidlo 1, keď videli X bez ohľadu na to, ktoré písmená mu predchádzali. Pravidlo A a B, ktoré bolo zavedené v druhom kole, teda slúžilo ako „nové informácie“, ktoré účastník musel použiť na aktualizáciu svojho cieľa rozhodnúť, ktoré tlačidlo má stlačiť.
Skúmanie fMRI potom, výskumníci zistili zvýšenú aktivitu v pravej prefrontálnej kôry, keď účastníci dokončili zložitejšie úlohu, ktorá zahŕňala pri rozhodovaní medzi dvomi tlačidlami na základe vizuálnych podnetov A a B. Toto však nebol prípad jednoduchšej verzie úlohy.
Cohenove výsledky potvrdzujú zistenia jeho vlastného predchádzajúceho výskumného projektu od spoločnosti 2010, ktorý použil inú metódu skenovania na meranie načasovania mozgovej aktivity.
V súčasnej štúdii, výskumný tím tiež dodal krátke magnetické impulzy do prefrontálneho kortexu, aby sa potvrdilo, že toto je v skutočnosti oblasť mozgu zapojená do aktualizácie pracovnej pamäte. Na základe načasovania impulzu na predchádzajúcej štúdii, vedci dodali magnetický impulz v presnom momente, keď verili, že pravá prefrontálna kôra by mala aktualizovať pamäť. Zistili, že ak dodali impulz presne 0.15 sekúnd potom, čo účastníci videli písmená A alebo B, neboli schopní zasiahnuť správne tlačidlo. Boli tak schopné použiť magnetický impulz na prerušenie procesu aktualizácie pamäte.
„Predpovedali sme, že ak by bol pulz dodaný do časti pravého prefrontálneho kortexu pozorovaného pomocou fMRI, a v čase, keď mozog aktualizuje informácie, ako ich zistil EEG, subjekt by si nezachoval informácie o A a B, zasahuje do jeho výkonu pri tlači na tlačidlá, “vysvetľuje Cohen.
DOPAMÍN AKO GATEKEEPER NAŠEJ PRACOVNEJ PAMÄTI
V poslednej časti experimentu, Cohenov tím chcel otestovať svoju teóriu, že neurotransmiter dopamín je zodpovedný za označovanie nových informácií a dôležitosť pre aktualizáciu pracovnej pamäte a cieľov, keď vstupuje do prefrontálneho kortexu. Dopamín je prirodzene sa vyskytujúca chemikália, o ktorej je známe, že hrá kľúčovú úlohu v mnohých mentálnych procesoch, ako sú tie, ktoré zahŕňajú motiváciu a odmenu.
Na tento účel tím opäť použil fMRI na skenovanie oblasti nazývanej stredný mozog, ktorý je husto obývaný špecializovanými nervovými bunkami - známymi ako dopaminergné jadrá - ktoré sú zodpovedné za produkciu väčšiny dopamínových signálov mozgu. Výskumníci sledovali aktivitu týchto nervových buniek vyžarujúcich dopamín, zatiaľ čo účastníci vykonávali úlohy a zistili významnú koreláciu medzi aktivitou mozgu v týchto oblastiach a v pravom prefrontálnom kortexe.
„Pozoruhodnou časťou bolo, že dopamínové signály korelujú tak so správaním našich dobrovoľníkov, ako aj s ich mozgovou aktivitou v prefrontálnom kortexe,“ vysvetľuje Cohen.
"Táto konštelácia nálezov poskytuje silný dôkaz, že dopaminergné jadrá umožňujú prefrontálnemu kortexu držať sa informácií, ktoré sú relevantné pre aktualizáciu správania, ale nie informácií, ktoré nie sú."
Profesor David Badre z Brown University, špecialista na kognitívne, lingvistické a psychologické vedy, verí, že práca Cohenovho tímu predstavuje veľký krok vpred v pokuse vedy pochopiť, ako náš mozog aktualizuje svoju pracovnú pamäť.
;
