Kako možgani pri postavljanju ciljev priklopijo nove informacije
Z uporabo skeniranja možganov človeških prostovoljcev so raziskovalci na Princetonskem nevroznanstvenem inštitutu (PNI) ugotovili, da posodabljanje ciljev poteka v prefrontalni skorji in vključuje signale, povezane z možgansko kemikalijo dopaminom. Ko so raziskovalci uporabili magnetni impulz za prekinitev aktivnosti v tisti možganski regiji, se prostovoljci niso mogli preusmeriti na novo nalogo, ko so igrali igro, ki je od njih zahtevala, da so pritisnili gumb, ko so se na zaslonu pojavile črke.
"Ugotovili smo temeljni mehanizem, ki prispeva k sposobnosti možganov, da se osredotočijo na eno nalogo in nato fleksibilno preidejo na drugo nalogo," je povedal dr. Jonathan Cohen, sopredsednik PNI. "Motnje v tem sistemu so osrednjega pomena za številne kritične motnje kognitivnih funkcij, kot so tiste, ki jih opazimo pri shizofreniji in obsesivno-kompulzivni motnji."
Cohen je pojasnil, da so obstoječe raziskave pokazale, da se, kadar se nove informacije uporabljajo za posodobitev naloge, vedenja ali cilja, te informacije shranijo v vrsto kratkoročnega pomnilnika, znanega kot delovni pomnilnik. Raziskovalci pa niso vedeli, kateri mehanizmi so bili vključeni v posodabljanje teh informacij.
Da bi to ugotovili, je Cohenova raziskovalna skupina s funkcijskim slikanjem z magnetno resonanco (fMRI) skenirala možgane prostovoljcev, ki so igrali igro, v kateri so pritisnili določen gumb, odvisno od določenega vidnega znaka.
Če je prostovoljec videl črko A, preden je videl črko X, je moral pritisniti gumb 1. Če pa je prostovoljec videl črko B, preden je videl X, je moral udeleženec pritisniti tipko 2. A in B sta služila kot nove informacije, ki jih je oseba uporabila za posodobitev cilja odločitve, kateri gumb bo pritisnila. Druga različica naloge je od istih udeležencev zahtevala, da ob pogledu na X pritisnejo gumb 1, ne glede na to, ali je bil prikazan A ali B.
Z fMRI so raziskovalci zaznali aktivnost v desni predfrontalni skorji med nalogami, ki so od udeležencev zahtevale, da se spomnijo, ali so videli A ali B, preden pritisnejo pravi gumb, ne pa tudi med nalogami, kjer je moral udeleženec le pritisniti gumb, ko je bil pozvan z X.
Ti rezultati so potrdili ugotovitve iz prejšnje študije, ki jo je vodil Cohen, ki je uporabila drugo metodo skeniranja za merjenje časa možganske aktivnosti. Z uporabo elektroencefalografije (EEG) so raziskovalci ugotovili, da je prefrontalna skorja pokazala povečanje električne aktivnosti možganov 150 milisekund po tem, ko je udeleženec pogledal črko A ali B.
Za novo študijo so raziskovalci dokazali, da je prefrontalna skorja resnično področje možganov, ki sodeluje pri posodabljanju delovnega spomina s pošiljanjem kratkega magnetnega impulza v to regijo. Ta pulz je v določenem času motil delovanje skorje - kot je razkril EEG - so raziskovalci sumili, da prefrontalna skorja posodablja delovni spomin.
Ko so raziskovalci približno 150 milisekund po tem, ko so prostovoljci videli A ali B, impulz uvedli na desno stran prefrontalne skorje, udeleženci niso mogli pritisniti pravilnih gumbov, je dejal Cohen.
"Predvideli smo, da če bi bil impulz dostavljen na del desne predfrontalne skorje, opažen z uporabo fMRI, in v času, ko možgani posodabljajo svoje podatke, kot je razkril EEG, potem subjekt ne bi zadržal informacij o A in B, poseganje v njegovo uspešnost pri pritisku na gumb, «je dejal Cohen.
Na koncu so raziskovalci raziskali še svojo teorijo, da dopamin - naravno prisotna kemikalija, ki sodeluje pri motivaciji in nagrajevanju - označuje nove informacije, ki vstopajo v predfrontalno skorjo, kot pomembne za posodabljanje delovnega spomina in ciljev.
Cohen in njegova ekipa sta posnela možgansko regijo, imenovano srednji možgan, ki vsebuje grozde živčnih celic, imenovanih dopaminergična jedra, ki so vir večine dopaminskih signalov v možganih.
Z uporabo fMRI visoke ločljivosti so raziskovalci raziskali aktivnost teh celic, ki sproščajo dopamin, v možganih prostovoljcev, ki sodelujejo v igri. Raziskovalci so ugotovili, da je bila aktivnost na teh območjih povezana z aktivnostjo v desni predfrontalni skorji in s sposobnostjo prostovoljcev, da pritisnejo pravilne gumbe.
"Izjemen del je bil, da so dopaminski signali korelirali tako z vedenjem naših prostovoljcev kot z njihovo možgansko aktivnostjo v predfrontalni skorji," je dejal Cohen. "Ta konstelacija ugotovitev daje trdne dokaze, da dopaminergična jedra omogočajo predfrontalni skorji, da ohrani informacije, ki so pomembne za posodabljanje vedenja, ne pa tudi informacije, ki niso."
Študijo je objavil Zbornik Nacionalne akademije znanosti.
Vir: Univerza Princeton
