Možgansko slikanje pomaga določiti način razmišljanja
Človeški možgani so izredno zapleten organ s številnimi skrivnostmi. Da bi bolje razumeli, kako možgani ustvarjajo in nadzorujejo misli, so raziskovalci strukturne sisteme za slikanje možganov pretvorili v "ožične diagrame" povezav med možganskimi regijami.
Trije raziskovalci z Kalifornijskega oddelka za psihološke in možganske vede na Univerzi v Kaliforniji - Michael Miller, Scott Grafton in Matt Cieslak - so z uporabo strukture nevronskih mrež spoznali osnovna pravila, ki določajo, kateri deli možganov so najbolj sposobni izvajati kognitivni nadzor nad mislimi in dejanji.
Ta študija je prva, ki daje mehaničistično razlago, kako čelna skorja izvaja nadzor nad bilijoni posameznih nevronov, ki ljudem omogočajo, da ostanejo osredotočeni na eno nalogo ali preidejo na korenito drugačno.
Ugotovitve so objavljene v reviji Nature Communications.
"Določene regije možganov so nagnjene k nadzoru vaših misli glede na to, kje ležijo glede na druge regije," je dejal Miller, profesor psihologije UCSB in soavtor članka.
»Regije na" obrobju "lahko izvajajo zelo specifičen nadzor. Sistem lahko premaknejo v oddaljena stanja, kot je prehod z dela na vašem delovnem mestu na igranje z otroki. "
Ta nova raziskava združuje vrhunsko nevroznanost z nastajajočim področjem omrežne znanosti, ki se pogosto uporablja za preučevanje družbenih sistemov.
Z uporabo teorije nadzora - področja, ki se tradicionalno uporablja za preučevanje električnih in mehanskih sistemov - preiskovalci dokazujejo, da je na obrobju možganov potrebno, da čelna skorja dinamično nadzoruje smer misli in ciljno usmerjeno vedenje.
"Potrebujemo osnovno teorijo o tem, kako se možgani nadzorujejo, in da bi prišli tja, predlagamo, da možgane obravnavamo kot inženirski sistem," je povedala višja avtorica Danielle Bassett, docentka za inovacije na Univerzi v Pennsylvania School of Engineering and Applied Znanost.
»Kognitivni nadzor je zelo podoben inženirskemu nadzoru: dinamiko sistema modelirate tako, da določite ključne točke; če pritisnem na en kos ali potegnem ta vzvod, lahko ponudim napoved, kako bo vplival na druge dele omrežja. "
Z uporabo enačb nadzorne teorije na ožičnih diagramih, ustvarjenih s skeniranjem možganov, so raziskovalci pokazali, da so geografske in funkcionalne razlike med regijami možganov povezane.
Čeprav analiza ne more reči, ali se je lokacija čelne skorje najprej razvila, se kaže, da je del sposobnosti čelne skorje, da nadzoruje izvršilno funkcijo, odvisen od oddaljenosti od drugih delov možganske mreže.
"Ta študija napoveduje nov val omrežne znanosti, ki temelji na strogi teoriji nadzora," je dejal soavtor Grafton, direktor UCSB-jevega Centra za slikanje možganov.
"Ko jih uporabimo za najsodobnejše podatke o slikanju možganov, začnemo videti nekatere kompromise pri oblikovanju, ki so neločljivo povezani z arhitekturo možganskih povezav."
Regije, ki so med seboj najbolj povezane - in zato bolj povezane z omrežjem - zelo dobro prenašajo možgane v bližnja stanja - na primer od pisanja e-pošte nekomu do pogovora s to osebo po telefonu.
"Kar je še posebej zanimivo, če pogledamo, kje so ta notranja vozlišča, so vsa v regijah v" privzetem načinu ", to so regije, ki so aktivne, ko počivate," je dejal Bassett. "To je smiselno, kajti če bi izdelovali optimalen sistem, bi radi postavili njegovo izhodišče tako, da lahko pride do večine krajev, do katerih mora iti precej enostavno."
Po besedah soavtorja Cieslaka je tovrstno celostno razumevanje odnosa med lokacijami možganskih regij in njihovih vlog nujno za prilagajanje boljših načinov zdravljenja ljudi, ki so izgubili izvršilno funkcijo zaradi bolezni ali poškodbe.
Cieslak meni, da bi to temeljno razumevanje, kako možgani nadzorujejo svojo dejavnost, lahko pripomoglo k boljšim posegom v zdravstvena stanja, povezana z zmanjšanim kognitivnim nadzorom, kot so avtizem, shizofrenija ali demenca.
Vir: Kalifornijska univerza, Santa Barbara / EurekAlert
