December 18, 2012
redOrbit Staff & Wire Reports - vaše vesolje na spletu
Ena od edinstvenih značilnosti človeškega uma je njena zmožnost ponovno določiti prednostne cilje in prednostne naloge, ko se situacije spremenijo in nastanejo nove informacije. To se zgodi, ko prekličete načrtovano križarjenje, ker potrebujete denar za popravilo pokvarjenega avtomobila ali ko prekinete jutranji tek, ker vaš mobilni telefon zvoni v žepu.
V Nova študija objavljen v Zbornik National Academy of Sciences (PNAS), raziskovalci s Princetonske univerze pravijo, da so odkrili mehanizme, ki nadzorujejo, kako naši možgani uporabljajo nove informacije za spremembo naših obstoječih prednostnih nalog.
Skupina raziskovalcev na Inštitutu za nevroznanost Princetona (PNI) je uporabila funkcijsko magnetno resonančno slikanje (fMRI) za skeniranje predmetov in ugotovitev, kje in kako človeški možgani ponovno določajo cilje. Ni presenetljivo, da so ugotovili, da premikanje ciljev poteka v prefrontalni skorji, regiji možganov, za katero je znano, da je povezana z različnimi vedenjami višje ravni. Ugotovili so tudi, da ima močan nevrotransmiter dopamin - znan tudi kot »kemikalija užitka«, ključno vlogo v tem procesu.
Z uporabo neškodljivega magnetnega impulza so znanstveniki prekinili aktivnost v prefrontalnem korteksu udeležencev, ko so igrali igre in ugotovili, da ne morejo preiti na drugo nalogo v igri.
»Našli smo temeljni mehanizem, ki prispeva k zmožnosti možganov, da se osredotočijo na eno nalogo in nato prožno preidejo na drugo nalogo,« je pojasnila. Jonathan Cohen, so-direktor PNI in univerzitetni Robert Bendheim in Lynn Bendheim Thoman profesor za nevroznanost.
"Okvare v tem sistemu so osrednjega pomena za mnoge kritične motnje kognitivne funkcije, kot so tiste, ki jih opazimo pri shizofreniji in obsesivno-kompulzivni motnji."
Prejšnje raziskave so že pokazale, da ko možgani uporabljajo nove informacije za spreminjanje svojih ciljev ali vedenja, se te informacije začasno odnesejo v delovni spomin možganov, kar je vrsta shranjevanja kratkotrajnega spomina. Do sedaj pa znanstveniki niso razumeli mehanizmov, ki nadzorujejo, kako se te informacije posodabljajo.
UPORABA IGRO ZA IZDELAVO ODLOČANJA PINPOINT
Skupaj z glavnim avtorjem študije Kimberlee D'Ardenne iz Virginia Techa, kot tudi kolegi raziskovalci Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz in Leight Nystrom, Cohen in njegova ekipa so izdelali študijo, ki jim je omogočila skeniranje možganov svojih subjektov, ko so igrali igro. Igra je zahtevala od udeležencev, da pritisnejo določene tipke glede na različne vizualne napotke. Če so bili pred črko X prikazani črka A, so morali zapisati gumb »1«. Če pa so pred X videli črko B, morajo pritisniti gumb z oznako »2«.
V prejšnji različici naloge pa so bili udeleženci najprej pozvani, da pritisnejo gumb 1, ko so videli X, ne glede na to, katere črke so pred njim. Tako je bilo pravilo A in B, ki je bilo uvedeno v drugem krogu, služilo kot "nova informacija", ki jo je udeleženec moral uporabiti za posodobitev svojega cilja odločanja, kateri gumb pritisniti.
Po pregledu fMRI so raziskovalci odkrili povečano aktivnost v desnem prefrontalnem korteksu, ko so udeleženci zaključili bolj zapleteno nalogo, ki je vključevala odločitev med dvema gumboma, ki temeljijo na vizualnih znakih A in B. Vendar ni bilo tako za enostavnejšo različico naloge.
Cohenovi rezultati potrjujejo ugotovitve njegovega prejšnjega raziskovalnega projekta 2010, ki je uporabil drugačno metodo skeniranja za merjenje časa možganske aktivnosti.
V sedanji študiji so raziskovalne skupine prav tako dostavile kratke magnetne impulze v prefrontalni korteks, da bi potrdile, da je to dejansko regija možganov, ki sodeluje pri posodabljanju delovnega spomina. Na podlagi časa pulza na prejšnji študiji so znanstveniki dali magnetni impulz v trenutku, ko so verjeli, da bi moral biti desni prefrontalni korteks posodabljanje spomina. Ugotovili so, da če so dali impulz točno 0.15 sekund, potem ko so udeleženci videli črke A ali B, niso mogli pritisniti na pravilen gumb. Tako so lahko uporabili magnetni impulz za prekinitev procesa posodabljanja pomnilnika.
»Predvidevali smo, da če je pulz dostavljen na del desne prefrontalne skorje, ki ga opazimo z uporabo fMRI, in v času, ko možgani posodabljajo svoje informacije, kot jih je razkril EEG, potem subjekt ne bo obdržal informacij o A in B, vmešavanje v njegovo delo pri nalogi, ki pritiska na gumb, «je pojasnil Cohen.
DOPAMIN KOT GATEKEEPER NAŠEGA DELOVNEGA SPOMINA
V zadnjem delu poskusa je Cohenova ekipa želela preizkusiti svojo teorijo, da je nevrotransmiter dopamin odgovoren za označevanje novih informacij in pomemben za posodabljanje delovnega spomina in ciljev, ko vstopi v prefrontalni korteks. Dopamin je naravna kemikalija, za katero je znano, da igra ključno vlogo v številnih duševnih procesih, kot so tisti, ki vključujejo motivacijo in nagrado.
V ta namen je ekipa ponovno uporabila fMRI za skeniranje regije, imenovane srednji možgani, ki je gosto poseljena s specialnimi živčnimi celicami - znanimi kot dopaminergična jedra -, ki so odgovorne za proizvodnjo večine dopaminskih signalov možganov. Raziskovalci so spremljali aktivnost teh živčnih celic, ki oddajajo dopamin, medtem ko so udeleženci opravljali naloge in ugotovili pomembno povezavo med možgansko aktivnostjo na teh območjih in v desnem prefrontalnem korteksu.
"Izjemen del je bil, da so dopaminski signali korelirali tako z obnašanjem naših prostovoljcev kot z njihovo možgansko aktivnostjo v prefrontalnem korteksu," je pojasnil Cohen.
"Ta konstelacija ugotovitev zagotavlja trdne dokaze, da dopaminergična jedra omogočajo, da se prefrontalni korteks drži informacij, ki so pomembne za posodabljanje vedenja, ne pa tudi informacij, ki niso."
Profesor David Badre z univerze Brown, specialist za kognitivne, jezikovne in psihološke znanosti, meni, da delo Cohenove ekipe predstavlja velik korak naprej v poskusu znanosti, da bi razumeli, kako naši možgani posodabljajo svoj delovni spomin.
Čeprav ni neposredno vpleten v študijo, je Badre napisal komentar o študiji, ki je bila objavljena na spletu v začetku novembra z PNAS. V njem je izjavil: »Mehanizmi, s katerimi možgani dosežejo prilagodljivo ravnotežje med fleksibilnostjo in stabilnostjo, ostajajo osnova za veliko raziskav v kognitivni nevrologiji. Ti rezultati so osnova za nove raziskave nevronskih mehanizmov fleksibilnega, ciljno usmerjenega vedenja. «
;
