Kā smadzenes iekļauj jaunu informāciju mērķu noteikšanā
Izmantojot cilvēku brīvprātīgo smadzeņu skenēšanu, Prinstonas neirozinātņu institūta (PNI) pētnieki atklāja, ka mērķu atjaunināšana notiek prefrontālās garozā un, šķiet, ka tajā ir signāli, kas saistīti ar smadzeņu ķīmisko dopamīnu. Kad pētnieki izmantoja magnētisko impulsu, lai pārtrauktu darbību šajā smadzeņu reģionā, brīvprātīgie nevarēja pārslēgties uz jaunu uzdevumu, spēlējot spēli, pieprasot viņiem nospiest pogu pēc tam, kad ekrānā parādījās burti.
"Mēs esam atraduši fundamentālu mehānismu, kas veicina smadzeņu spēju koncentrēties uz vienu uzdevumu un pēc tam elastīgi pāriet uz citu uzdevumu," sacīja Džonatans Koens, Ph.D., PNI līdzdirektors. "Šīs sistēmas traucējumi ir centrāli daudzos kritiskos kognitīvās funkcijas traucējumos, piemēram, šizofrēnijas un obsesīvi-kompulsīvo traucējumu gadījumos."
Koens paskaidroja, ka esošie pētījumi ir parādījuši, ka, ja uzdevuma, uzvedības vai mērķa atjaunināšanai tiek izmantota jauna informācija, šī informācija tiek glabāta īstermiņa atmiņas krātuvē, kas pazīstama kā darba atmiņa. Pētnieki tomēr nezināja, kādi mehānismi ir saistīti ar šīs informācijas atjaunināšanu.
Lai to uzzinātu, Koena pētnieku grupa izmantoja funkcionālo magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (fMRI), lai skenētu brīvprātīgo smadzenes, spēlējot spēli, kurā viņi nospieda noteiktu pogu atkarībā no konkrētās vizuālās norādes.
Ja brīvprātīgais pirms burta X redzēšanas redzēja burtu A, viņam vai viņai bija jānospiež poga 1. Bet, ja brīvprātīgais pirms X redzēšanas ieraudzīja burtu B, dalībniekam bija jānospiež poga 2. A un B kalpoja kā jauno informāciju, kuru persona izmantoja, lai atjauninātu savu mērķi - izlemt, kuru pogu nospiest. Citā uzdevuma versijā tiem pašiem dalībniekiem bija jānospiež poga 1, redzot X, neatkarīgi no tā, vai tika parādīts A vai B.
Veicot fMRI, pētnieki uzdevumu laikā atklāja aktivitāti labajā prefrontālajā garozā, kuru laikā dalībniekiem pirms pareizās pogas nospiešanas bija jāatceras, vai viņi redzēja A vai B, bet ne uzdevumu laikā, kad dalībniekam bija jānospiež poga tikai pēc uzvednes ar X.
Šie rezultāti apstiprināja secinājumus no iepriekšējā Koena vadīta pētījuma, kurā tika izmantota cita skenēšanas metode, lai novērtētu smadzeņu darbības laiku. Izmantojot elektroencefalogrāfiju (EEG), pētnieki atklāja, ka prefronta garozā smadzeņu elektriskās aktivitātes pieaugums parādījās 150 milisekundes pēc tam, kad dalībnieks apskatīja burtu A vai B.
Jaunajam pētījumam pētnieki parādīja, ka prefrontālā garoza patiešām ir smadzeņu zona, kas saistīta ar darba atmiņas atjaunināšanu, nosūtot uz reģionu īsu magnētisko impulsu. Šis impulss izjauca garozas darbību precīzā laikā - kā atklāja EEG - pētniekiem bija aizdomas, ka prefrontālā garoza atjaunina darba atmiņu.
Kad pētnieki ieveda impulsu prefrontālās garozas labajā pusē apmēram 150 milisekundes pēc tam, kad brīvprātīgie ieraudzīja A vai B, dalībnieki nespēja nospiest pareizās pogas, sacīja Koens.
"Mēs paredzējām, ka, ja impulss tiktu piegādāts labās prefrontālās garozas daļai, kas novērota, izmantojot fMRI, un laikā, kad smadzenes atjaunina savu informāciju, kā atklāj EEG, tad subjekts nesaglabās informāciju par A un B, iejaukšanās viņa vai pogas nospiešanas uzdevumā, ”sacīja Koens.
Visbeidzot, pētnieki izpētīja savu teoriju, ka dopamīns - dabiski sastopama ķīmiska viela, kas saistīta ar motivāciju un atlīdzību - iezīmē jaunu informāciju, kas nonāk prefrontālā garozā, kā svarīgu darba atmiņas un mērķu atjaunināšanai.
Koens un viņa komanda attēloja smadzeņu reģionu, ko sauc par vidus smadzenēm, kurā ir nervu šūnu kopas, ko sauc par dopamīnerģiskiem kodoliem, kas ir lielākās daļas dopamīna signālu avots smadzenēs.
Izmantojot augstas izšķirtspējas fMRI, pētnieki pārbaudīja šo dopamīnu atbrīvojošo šūnu aktivitāti brīvprātīgo, kas iesaistījās spēlē, smadzenēs. Pētnieki atklāja, ka aktivitāte šajās vietās korelēja ar aktivitāti labajā prefrontālajā garozā un ar brīvprātīgo spēju nospiest pareizās pogas.
"Ievērojamā daļa bija tā, ka dopamīna signāli korelēja gan ar mūsu brīvprātīgo uzvedību, gan ar viņu smadzeņu darbību prefrontālajā garozā," sacīja Koens. "Šis atklājumu zvaigznājs sniedz pārliecinošus pierādījumus tam, ka dopamīnerģiskie kodoli ļauj prefrontālajai garozai turēt informāciju, kas ir būtiska uzvedības atjaunināšanai, bet ne informāciju, kas nav."
Pētījumu publicēja Nacionālās Zinātņu akadēmijas raksti.
Avots: Prinstonas universitāte
