Kaip smegenys įtraukia naują informaciją į tikslo nustatymą
Prinstono neuromokslų instituto (PNI) mokslininkai, naudodami savanorių žmonių smegenų tyrimus, nustatė, kad tikslai atnaujinami prefrontalinėje žievėje ir, atrodo, apima signalus, susijusius su smegenų cheminiu dopaminu. Kai mokslininkai naudojo magnetinį impulsą, norėdami nutraukti veiklą tame smegenų regione, savanoriai negalėjo pereiti prie naujos užduoties žaisdami žaidimą, reikalaudami paspausti mygtuką, pamatę, kad ekrane pasirodo raidės.
"Mes radome pagrindinį mechanizmą, kuris prisideda prie smegenų gebėjimo susikoncentruoti ties viena užduotimi ir tada lanksčiai pereiti prie kitos užduoties", - sakė Ph.D. Jonathanas Cohenas, PNI direktorius. "Šios sistemos pažeidimai yra svarbiausi daugeliui kritinių kognityvinių funkcijų sutrikimų, pavyzdžiui, tų, kurie pastebimi esant šizofrenijai ir obsesiniam-kompulsiniam sutrikimui."
Cohenas paaiškino, kad esami tyrimai parodė, kad kai užduočiai, elgesiui ar tikslui atnaujinti naudojama nauja informacija, ši informacija laikoma trumpalaikės atminties saugykloje, vadinamoje darbine atmintimi. Tačiau mokslininkai nežinojo, kokie mechanizmai buvo susiję su šios informacijos atnaujinimu.
Norėdami sužinoti, Coheno tyrimų grupė naudojo funkcinį magnetinio rezonanso vaizdą (fMRI), norėdama nuskaityti savanorių, žaidžiančių žaidimą, kuriame jie paspaudė konkretų mygtuką, priklausomai nuo konkretaus vaizdinio ženklo, smegenis.
Jei savanoris pamatė raidę A prieš pamatydamas raidę X, jis turėjo paspausti mygtuką 1. Bet jei savanoris matė raidę B prieš pamatydamas X, dalyvis turėjo paspausti mygtuką 2. A ir B tarnavo kaip naują informaciją, kurią asmuo naudojo atnaujindamas tikslą nuspręsti, kurį mygtuką paspausti. Kitoje užduoties versijoje tiems patiems dalyviams reikėjo paspausti mygtuką 1, pamatę X, neatsižvelgiant į tai, ar rodomas A, ar B.
Atlikdami fMRI, tyrėjai nustatė aktyvumą dešinėje prefrontalinėje žievėje atlikdami užduotis, kurių metu dalyviams reikėjo prisiminti, ar jie matė A ar B, prieš paspausdami teisingą mygtuką, bet ne atlikdami užduotis, kai dalyvis turėjo paspausti mygtuką tik paragintas pateikė X.
Šie rezultatai patvirtino ankstesnio Coheno vadovaujamo tyrimo išvadas, kuriose buvo naudojamas kitas nuskaitymo metodas smegenų veiklos laikui įvertinti. Naudodamiesi elektroencefalografija (EEG), mokslininkai nustatė, kad prefrontalinė žievė parodė smegenų elektrinio aktyvumo šuolį 150 milisekundžių po to, kai dalyvis peržiūrėjo A arba B raidę.
Naujam tyrimui mokslininkai parodė, kad prefrontalinė žievė iš tikrųjų yra smegenų sritis, susijusi su darbinės atminties atnaujinimu, siunčiant į regioną trumpą magnetinį impulsą. Šis impulsas sutrikdė žievės veiklą tiksliai tuo metu, kaip atskleidė EEG, mokslininkai įtarė, kad prefrontalinė žievė atnaujina darbinę atmintį.
Kai mokslininkai įvedė impulsą į dešinę prefrontalinės žievės pusę apie 150 milisekundžių po to, kai savanoriai pamatė A arba B, dalyviai negalėjo paspausti teisingų mygtukų, sakė Cohenas.
„Mes numatėme, kad jei impulsas būtų nukreiptas į dešinės prefrontalinės žievės dalį, stebimą naudojant fMRI, ir tuo metu, kai smegenys atnaujina savo informaciją, kaip atskleidė EEG, tiriamasis nelaikytų informacijos apie A ir B, kištis į jo pasirodymą atliekant mygtuko paspaudimo užduotį “, - sakė Cohenas.
Galiausiai mokslininkai ištyrė savo teoriją, kad dopaminas - natūraliai atsirandanti cheminė medžiaga, susijusi su motyvacija ir atlygiu - žymi naują informaciją, patenkančią į prefrontalinę žievę, kaip svarbią darbinei atminčiai ir tikslams atnaujinti.
Cohenas ir jo komanda vaizdavo smegenų sritį, vadinamą vidurinėmis smegenimis, kurioje yra nervinių ląstelių sankaupos, vadinamos dopaminerginiais branduoliais, iš kurių daugumoje smegenyse esančių dopamino signalų yra šaltinis.
Naudodami didelės skiriamosios gebos fMRI, mokslininkai ištyrė šių dopaminą išskiriančių ląstelių aktyvumą žaidime dalyvaujančių savanorių smegenyse. Tyrėjai nustatė, kad veikla šiose srityse koreliuoja su veikla dešinėje prefrontalinėje žievėje ir su savanorių galimybe paspausti teisingus mygtukus.
"Puiki dalis buvo ta, kad dopamino signalai koreliuoja ir su mūsų savanorių elgesiu, ir su jų smegenų veikla prefrontalinėje žievėje", - sakė Cohenas. "Šis radinių konsteliacija pateikia tvirtų įrodymų, kad dopaminerginiai branduoliai leidžia prefrontalinei žievei išlaikyti informaciją, kuri yra svarbi atnaujinant elgesį, bet ne informaciją, kuri nėra tinkama."
Tyrimą paskelbė Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
Šaltinis: Prinstono universitetas
