Как мозъкът включва новата информация в определянето на целите
Използвайки сканиране на мозъка на човешки доброволци, изследователи от Принстънския институт по неврология (PNI) установиха, че актуализирането на целите се извършва в префронталната кора и изглежда включва сигнали, свързани с мозъчния химикал допамин. Когато изследователите използваха магнитен импулс, за да прекъснат активността в тази област на мозъка, доброволците не успяха да преминат към нова задача, когато играеха игра, изискваща да натиснат бутон, след като видяха, че на екрана изскачат букви.
„Открихме фундаментален механизъм, който допринася за способността на мозъка да се концентрира върху една задача и след това гъвкаво да премине към друга задача“, каза д-р Джонатан Коен, съдиректор на PNI. „Нарушенията в тази система са от основно значение за много критични нарушения на когнитивните функции, като тези, наблюдавани при шизофрения и обсесивно-компулсивно разстройство.“
Коен обясни, че съществуващите изследвания показват, че когато се използва нова информация за актуализиране на задача, поведение или цел, тази информация се съхранява във вид на краткосрочна памет, известна като работна памет. Изследователите обаче не са знаели какви механизми са включени в актуализирането на тази информация.
За да разбере, изследователският екип на Коен използва функционално ядрено-магнитен резонанс (fMRI), за да сканира мозъка на доброволци, които играят игра, в която натискат определен бутон в зависимост от конкретна визуална реплика.
Ако доброволецът е видял буквата А, преди да види буквата X, той или тя трябва да натисне бутон 1. Но ако доброволецът е видял буквата B, преди да види X, участникът е трябвало да натисне бутон 2. A и B са обслужвали като новата информация, която лицето използва, за да актуализира целта си да реши кой бутон да натисне. Друга версия на задачата изискваше същите участници да натиснат бутон 1, когато видят X, независимо дали е показан A или B.
С fMRI изследователите откриха активност в дясната префронтална кора по време на задачи, които изискваха участниците да запомнят дали са виждали A или B преди да натиснат правилния бутон, но не и по време на задачи, при които участникът трябваше само да натисне бутона, когато бъдете подканени от X.
Тези резултати потвърдиха констатациите от предишно проучване, водено от Коен, което използва друг метод на сканиране, за да измери времето на мозъчната активност. Използвайки електроенцефалография (ЕЕГ), изследователите установиха, че префронталната кора показва скок в електрическата активност на мозъка 150 милисекунди, след като участникът разгледа буквата А или В.
За новото проучване изследователите демонстрираха, че префронталната кора е наистина зоната на мозъка, участваща в актуализирането на работната памет чрез изпращане на кратък магнитен импулс в региона. Този импулс нарушава активността на кората в точното време - както разкрива ЕЕГ - изследователите подозираха, че префронталната кора актуализира работната памет.
Когато изследователите въведоха импулса от дясната страна на префронталната кора около 150 милисекунди, след като доброволците видяха A или B, участниците не успяха да натиснат правилните бутони, каза Коен.
„Прогнозирахме, че ако импулсът е доставен към частта от дясната префронтална кора, наблюдавана с помощта на fMRI, и по времето, когато мозъкът актуализира информацията си, както е разкрито от ЕЕГ, тогава субектът няма да запази информацията за А и В, пречи на неговото или нейното изпълнение на задачата с натискане на бутона “, каза Коен.
И накрая, изследователите изследваха теорията си, че допаминът - естествено срещащ се химикал, участващ в мотивацията и възнаграждението - маркира новата информация, постъпваща в префронталната кора, като важна за актуализирането на работната памет и целите.
Коен и неговият екип са заснели мозъчен регион, наречен среден мозък, който съдържа клъстери от нервни клетки, наречени допаминергични ядра, които са източникът на повечето допаминови сигнали в мозъка.
Използвайки fMRI с висока разделителна способност, изследователите изследват активността на тези освобождаващи допамин клетки в мозъка на доброволци, участващи в играта. Изследователите установяват, че активността в тези области корелира с активността в дясната префронтална кора и със способността на доброволците да натискат правилните бутони.
„Забележителната част беше, че допаминовите сигнали корелираха както с поведението на нашите доброволци, така и с мозъчната им активност в префронталната кора“, каза Коен. „Тази констелация от констатации дава сериозни доказателства, че допаминергичните ядра позволяват на префронталната кора да държи на информация, която е от значение за актуализиране на поведението, но не и на информация, която не е такава.“
Изследването е публикувано от Известия на Националната академия на науките.
Източник: Принстънския университет
