Smegenų vaizdavimas padeda atvaizduoti mąstymo būdą

Žmogaus smegenys yra nepaprastai komplikuotas organas, turintis daug paslapčių. Siekdami geriau suprasti, kaip smegenys kuria ir valdo mintis, mokslininkai struktūrines smegenų vaizdavimo sistemas pavertė smegenų regionų jungčių „laidų schemomis“.

Trys mokslininkai iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaros Psichologinių ir smegenų mokslų katedros (UCSB) - Michaelas Milleris, Scottas Graftonas ir Mattas Cieslakas - naudojo neuroninių tinklų struktūrą, kad sužinotų pagrindines taisykles, kurios reguliuoja, kurios smegenų dalys yra pajėgiausios daryti pažintinę minčių ir veiksmų kontrolę.

Šis tyrimas pirmasis pateikia mechanistinį paaiškinimą, kaip priekinė žievė kontroliuoja trilijonus atskirų neuronų, leidžiančių žmonėms susitelkti ties viena užduotimi arba pereiti prie radikaliai kitokios.

Rezultatai pateikiami žurnale Gamtos komunikacijos.

"Tam tikri jūsų smegenų regionai yra linkę valdyti jūsų mintis pagal tai, kur jos yra kitų regionų atžvilgiu", - sakė Milleris, UCSB psichologijos profesorius ir šio straipsnio bendraautorius.

„„ Pakraščio “regionai gali atlikti labai specifinę kontrolę. Jie gali perkelti sistemą į tolimas valstybes, pavyzdžiui, pereiti nuo darbo savo darbe prie žaidimo su vaikais “.

Šis naujas tyrimas sujungia pažangiausius neuromokslus su besiformuojančia tinklo mokslo sritimi, kuri dažnai naudojama socialinėms sistemoms tirti.

Taikydami valdymo teoriją - lauką, tradiciškai naudojamą elektrinėms ir mechaninėms sistemoms tirti - tyrėjai parodo, kad buvimas smegenų pakraštyje yra būtinas, kad priekinė žievė galėtų dinamiškai valdyti minčių ir tikslo siekiančio elgesio kryptį.

"Mums reikia pagrindinės teorijos, kaip smegenys kontroliuoja save, ir norėdami ten patekti, mes siūlome smegenis traktuoti kaip inžinerinę sistemą", - sakė vyresnysis autorius Danielle Bassett, Pensilvanijos universiteto inžinerijos ir taikomosios mokyklos naujovių profesoriaus padėjėja. Mokslas.

„Pažintinė kontrolė yra labai panaši į inžinerinę kontrolę: Jūs modeliuojate sistemos dinamiką, nustatydami pagrindinius taškus; jei paspausiu tą vieną gabalą ar patrauksiu šį svirtį, galiu pasiūlyti, kaip tai paveiks kitas tinklo dalis “.

Taikydami valdymo teorijos lygtis laidų schemoms, gautoms iš smegenų nuskaitymo, mokslininkai parodė, kad geografiniai ir funkciniai smegenų regionų skirtumai yra susiję.

Nors analizė negali pasakyti, ar priekinės žievės vieta ar jos vaidmuo išsivystė pirmiausia, ji rodo, kad dalis priekinės žievės gebėjimo kontroliuoti vykdomąją funkciją priklauso nuo jos atstumo nuo kitų smegenų tinklo dalių.

"Šis tyrimas skelbia naują tinklo mokslo bangą, pagrįstą griežta valdymo teorija", - sakė bendraautorius Graftonas, UCSB smegenų vaizdavimo centro direktorius.

„Pritaikius naujausius smegenų vaizdavimo duomenis, mes matome kai kuriuos dizaino kompromisus, būdingus smegenų jungčių architektūrai.“

Labiausiai tarpusavyje susiję regionai, taigi labiau tinklo vidiniai, gali gerai perkelti smegenis į netoliese esančias valstybes, pavyzdžiui, rašyti kam nors el. Laišką iki kalbėti su tuo asmeniu telefonu.

"Kas yra ypač įdomu, jei pažvelgsime, kur yra tie vidiniai mazgai, visi jie yra" numatytojo režimo "regionuose, kurie yra aktyvūs, kai jūs ilsitės", - sakė Bassettas. "Tai prasminga, nes jei jūs suprojektuotumėte optimalią sistemą, jūs norėtumėte įdėti jos pradinę padėtį ten, kur ji gali patekti į daugumą vietų, kuriose ji turi eiti gana lengvai".

Pasak bendraautoriaus Cieslako, tokio tipo holistinis supratimas apie smegenų regionų vietų ir jų vaidmenų santykį yra būtinas, norint pritaikyti geresnį gydymą žmonėms, praradusiems vykdomąją funkciją dėl ligų ar traumų.

Cieslakas mano, kad šis pagrindinis supratimas apie tai, kaip smegenys kontroliuoja savo veiklą, gali padėti geriau įsikišti į sveikatos sutrikimus, susijusius su sumažėjusia kognityvine kontrole, pavyzdžiui, autizmu, šizofrenija ar demencija.

Šaltinis: Kalifornijos universitetas, Santa Barbara / „EurekAlert“