December 18, 2012
redOrbit Staff & Wire Reports - Your Universe Online
หนึ่งในคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของจิตใจมนุษย์คือความสามารถในการจัดลำดับเป้าหมายและลำดับความสำคัญใหม่เมื่อสถานการณ์เปลี่ยนแปลงและมีข้อมูลใหม่เกิดขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณยกเลิกการล่องเรือที่วางแผนไว้เพราะคุณต้องการเงินเพื่อซ่อมแซมรถที่ชำรุดหรือเมื่อคุณขัดจังหวะการเขย่าเบา ๆ ในตอนเช้าเพราะโทรศัพท์มือถือของคุณดังขึ้นในกระเป๋าของคุณ
ใน การศึกษาใหม่ ตีพิมพ์ใน กิจการของ National Academy of Sciences นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าวว่าพวกเขาค้นพบกลไกที่ควบคุมวิธีการที่สมองของเราใช้ข้อมูลใหม่เพื่อปรับเปลี่ยนลำดับความสำคัญที่มีอยู่ของเรา
ทีมนักวิจัยของสถาบันประสาทวิทยาศาสตร์พรินซ์ตัน (PNI) ใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชั่น (fMRI) เพื่อสแกนวัตถุและค้นหาว่าสมองของมนุษย์กลับมาทำงานตามเป้าหมายได้อย่างไร น่าแปลกใจที่พวกเขาพบว่าการขยับของเป้าหมายเกิดขึ้นในสมองส่วน prefrontal cortex ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองซึ่งเป็นที่ทราบกันว่ามีความสัมพันธ์กับพฤติกรรมระดับสูงต่าง ๆ พวกเขายังตั้งข้อสังเกตว่าสารสื่อประสาทที่มีประสิทธิภาพโดปามีน - ที่รู้จักกันว่า“ สารเคมีเพื่อความสุข” ดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้
การใช้ชีพจรแม่เหล็กที่ไม่เป็นอันตรายนักวิทยาศาสตร์ขัดจังหวะกิจกรรมในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าของผู้เข้าร่วมในขณะที่พวกเขากำลังเล่นเกมและพบว่าพวกเขาไม่สามารถสลับไปใช้งานอื่นในเกม
“ เราได้พบกลไกพื้นฐานที่เอื้อต่อความสามารถของสมองในการตั้งสมาธิกับงานหนึ่งและจากนั้นสลับไปใช้งานอื่นได้อย่างยืดหยุ่น” โจนาธานโคเฮนผู้อำนวยการร่วมของ PNI และ Robert Bendheim ของมหาวิทยาลัยและ Lynn Bendheim Thoman ศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาศาสตร์
“ การด้อยค่าในระบบนี้เป็นหัวใจสำคัญของความผิดปกติที่สำคัญหลายประการของการทำงานทางปัญญาเช่นสิ่งที่สังเกตได้ในโรคจิตเภทและโรคย้ำคิดย้ำทำ”
การวิจัยก่อนหน้าได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเมื่อสมองใช้ข้อมูลใหม่เพื่อปรับเปลี่ยนเป้าหมายหรือพฤติกรรมข้อมูลนี้จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำที่ใช้งานได้ชั่วคราวของสมองซึ่งเป็นหน่วยความจำระยะสั้นประเภทหนึ่ง จนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจกลไกในการควบคุมวิธีการอัพเดทข้อมูลนี้
การใช้เกมเพื่อระบุการตัดสินใจ
ร่วมกับผู้เขียนหลักของการศึกษา Kimberlee D'Ardenne จากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทคและนักวิจัยเพื่อน Neir Eshel, Joseph Luka, Agatha Lenartowicz และ Leight Nystrom, Cohen และทีมของเขาวางแผนการศึกษาที่อนุญาตให้พวกเขาสแกนสมองของพวกเขาขณะที่เล่นเกม เกมนี้ต้องให้ผู้เข้าร่วมกดปุ่มเฉพาะขึ้นอยู่กับสัญญาณภาพที่แตกต่างกัน หากพวกเขาแสดงตัวอักษร A ก่อนตัวอักษร X พวกเขาจะถูกขอให้กดปุ่มชื่อ“ 1” อย่างไรก็ตามหากพวกเขาเห็นตัวอักษร B ก่อน X พวกเขาจะต้องกดปุ่มชื่อ“ 2”
อย่างไรก็ตามในเวอร์ชันก่อนหน้าของงานผู้เข้าร่วมจะถูกขอให้กดปุ่ม 1 ก่อนเมื่อพวกเขาเห็น X โดยไม่คำนึงว่าตัวอักษรใดนำหน้า ดังนั้นกฎ A และ B ที่นำมาใช้ในรอบที่สองทำหน้าที่เป็น 'ข้อมูลใหม่' ที่ผู้เข้าร่วมต้องใช้เพื่ออัปเดตเป้าหมายของการตัดสินใจว่าจะกดปุ่มใด
การตรวจสอบ fMRI หลังจากนั้นนักวิจัยพบกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นในเยื่อหุ้มสมอง prefrontal ที่ถูกต้องเมื่อผู้เข้าร่วมทำภารกิจที่ซับซ้อนมากขึ้นที่เกี่ยวข้อง การตัดสินใจ ระหว่างสองปุ่มโดยยึดตามสัญญาณภาพ A และ B นี่ไม่ใช่กรณีอย่างไรก็ตามสำหรับรุ่นที่ง่ายกว่าของงาน
ผลลัพธ์ของ Cohen ยืนยันผลการวิจัยของโครงการวิจัยก่อนหน้าของเขาจาก 2010 ซึ่งใช้วิธีการสแกนที่แตกต่างกันในการวัดระยะเวลาของการทำงานของสมอง
ในการศึกษาในปัจจุบันทีมวิจัยได้ส่งพัลส์แม่เหล็กสั้นไปยังเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าเพื่อยืนยันว่านี่เป็นความจริงแล้วบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงความจำในการทำงาน จากการศึกษาจังหวะก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้ส่งชีพจรแม่เหล็กในช่วงเวลาที่แม่นยำเมื่อพวกเขาเชื่อว่าเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า prefrontal ที่ถูกต้องควรปรับปรุงหน่วยความจำ พวกเขาพบว่าหากพวกเขาส่งชีพจรวินาที 0.15 วินาทีหลังจากผู้เข้าร่วมเห็นตัวอักษร A หรือ B พวกเขาไม่สามารถกดปุ่มที่ถูกต้อง พวกเขาจึงสามารถใช้ชีพจรแม่เหล็กเพื่อขัดขวางกระบวนการปรับปรุงหน่วยความจำ
“ เราคาดการณ์ว่าหากชีพจรถูกส่งไปยังส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า prefrontal ด้านขวาที่ตรวจพบโดยใช้ fMRI และในเวลาที่สมองกำลังอัปเดตข้อมูลตามที่ EEG เปิดเผยแล้วผู้ทดสอบจะไม่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับ A และ B รบกวนการทำงานของเขาหรือเธอในงานกดปุ่ม” โคเฮนอธิบาย
โดปามีนเป็นผู้ให้บริการของหน่วยความจำในการทำงานของเรา
ในส่วนสุดท้ายของการทดลองทีมของโคเฮนต้องการทดสอบทฤษฎีของพวกเขาว่าสารสื่อประสาทโดปามีนมีหน้าที่รับผิดชอบในการติดแท็กข้อมูลใหม่และมีความสำคัญในการปรับปรุงความจำและเป้าหมายในการทำงานเมื่อเข้าสู่เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า โดปามีนเป็นสารเคมีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งเป็นที่รู้กันว่ามีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางจิตจำนวนมากเช่นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับแรงจูงใจและรางวัล
ในการทำเช่นนี้ทีมใช้ fMRI อีกครั้งเพื่อสแกนบริเวณที่เรียกว่าสมองส่วนกลางที่มีประชากรหนาแน่นด้วยเซลล์ประสาทเฉพาะที่รู้จักกันในชื่อ dopaminergic nuclei ซึ่งมีหน้าที่ผลิตสัญญาณโดปามีนส่วนใหญ่ในสมอง นักวิจัยติดตามกิจกรรมของเซลล์ประสาทโดปามีนที่เปล่งออกมาในขณะที่ผู้เข้าร่วมปฏิบัติงานและพบว่ามีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างการทำงานของสมองในพื้นที่เหล่านี้และในคอร์เทกซ์ prefrontal ด้านขวา
“ ส่วนที่น่าทึ่งคือสัญญาณโดพามีนมีความสัมพันธ์กับพฤติกรรมของอาสาสมัครของเราและการทำงานของสมองในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า” โคเฮนอธิบาย
“ กลุ่มของการค้นพบนี้ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่านิวเคลียสโดปามีนจะทำให้คอร์เทกซ์ prefrontal เก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงพฤติกรรม แต่ไม่ใช่ข้อมูลที่ไม่ใช่”
ศาสตราจารย์เดวิดบาเดรแห่งมหาวิทยาลัยบราวน์ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์พุทธิปัญญาภาษาศาสตร์และจิตวิทยาเชื่อว่าการทำงานของทีมของโคเฮนแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในความพยายามของวิทยาศาสตร์ในการทำความเข้าใจว่าสมองของเราปรับปรุงหน่วยความจำในการทำงานอย่างไร
แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษา Badre เขียนความเห็นเกี่ยวกับการศึกษาที่ตีพิมพ์ออนไลน์ในต้นเดือนพฤศจิกายนโดย PNAS ในนั้นเขากล่าวว่า:“ กลไกที่สมองได้รับความสมดุลการปรับตัวระหว่างความยืดหยุ่นและความมั่นคงยังคงเป็นพื้นฐานของการสอบสวนในปัจจุบันมากในระบบประสาทองค์ความรู้ ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการสืบสวนใหม่เกี่ยวกับกลไกประสาทของพฤติกรรมที่ยืดหยุ่นและมุ่งเป้าหมาย
;
