Kako mozak uključuje nove informacije u postavljanje ciljeva
Koristeći skeniranje mozga ljudskih dobrovoljaca, istraživači s Princeton Neuroscience Institute (PNI) otkrili su da se ažuriranje ciljeva odvija u prefrontalnom korteksu i čini se da uključuje signale povezane s mozak kemijskom dopaminom. Kad su istraživači magnetskim pulsom prekinuli aktivnost u tom dijelu mozga, dobrovoljci nisu mogli prijeći na novi zadatak kada su igrali igru koja je zahtijevala da pritisnu tipku nakon što su na ekranu iskočila slova.
"Pronašli smo temeljni mehanizam koji doprinosi sposobnosti mozga da se koncentrira na jedan zadatak, a zatim fleksibilno prebacuje na drugi zadatak", rekao je dr. Jonathan Cohen, ko-direktor PNI-a. "Oštećenja u ovom sustavu ključna su za mnoge kritične poremećaje kognitivnih funkcija, poput onih uočenih kod shizofrenije i opsesivno-kompulzivnog poremećaja."
Cohen je objasnio da su postojeća istraživanja pokazala da se, kada se nove informacije koriste za ažuriranje zadatka, ponašanja ili cilja, te informacije čuvaju u tipu kratkoročne memorije poznate kao radna memorija. Međutim, istraživači nisu znali koji su mehanizmi bili uključeni u ažuriranje ovih podataka.
Da bi to saznao, Cohenov istraživački tim koristio je funkcijsku magnetsku rezonancu (fMRI) za skeniranje mozga dobrovoljaca koji igraju igru u kojoj su pritisnuli određeni gumb ovisno o određenom vizualnom znaku.
Ako je dobrovoljac vidio slovo A prije nego što je vidio slovo X, morao je pritisnuti tipku 1. Ali ako je dobrovoljac vidio slovo B prije nego što je vidio X, sudionik je morao pritisnuti gumb 2. A i B su poslužili kao nove informacije koje je osoba koristila za ažuriranje cilja odlučivanja koji će gumb pritisnuti. Druga verzija zadatka zahtijevala je od istih sudionika da pritisnu tipku 1 kad vide X, bez obzira je li prikazan A ili B.
Pomoću fMRI istraživači su otkrili aktivnost u desnom predfrontalnom korteksu tijekom zadataka koji su zahtijevali da se sudionici sjećaju jesu li vidjeli A ili B prije pritiska na ispravan gumb, ali ne i tijekom zadataka u kojima je sudionik morao pritisnuti gumb samo kad se to zatraži od X.
Ti su rezultati potvrdili nalaze iz prethodne studije koju je vodio Cohen koja je koristila drugu metodu skeniranja za mjerenje vremena aktivnosti mozga. Korištenjem elektroencefalografije (EEG) istraživači su otkrili da je prefrontalni korteks pokazao skok električne aktivnosti mozga 150 milisekundi nakon što je sudionik pogledao slovo A ili B.
Za novo istraživanje, istraživači su pokazali da je prefrontalni korteks zaista područje mozga koje je uključeno u ažuriranje radne memorije slanjem kratkog magnetskog impulsa u regiju. Ovaj je puls poremetio aktivnost korteksa u točno određeno vrijeme - kako je otkrio EEG - istraživači su sumnjali da prefrontalni korteks ažurira radnu memoriju.
Kad su istraživači uveli puls na desnu stranu prefrontalne kore oko 150 milisekundi nakon što su dobrovoljci vidjeli A ili B, sudionici nisu mogli pritisnuti točne gumbe, rekao je Cohen.
„Predvidjeli smo da ako impuls bude isporučen na dio desne prefrontalne kore koji se promatra pomoću fMRI, i u vrijeme kada mozak ažurira svoje podatke kako je otkrio EEG, tada ispitanik neće zadržati informacije o A i B, ometajući njegovu ili njezinu izvedbu na zadatku pritiskanja gumba ”, rekao je Cohen.
Konačno, istraživači su istražili svoju teoriju da dopamin - prirodna kemikalija koja sudjeluje u motivaciji i nagrađivanju - nove informacije koje ulaze u prefrontalni korteks označava kao važne za ažuriranje radne memorije i ciljeva.
Cohen i njegov tim snimili su regiju mozga nazvanu srednji mozak koja sadrži nakupine živčanih stanica nazvane dopaminergične jezgre koje su izvor većine dopaminskih signala u mozgu.
Koristeći fMRI visoke rezolucije, istraživači su ispitivali aktivnost ovih stanica koje oslobađaju dopamin u mozgu dobrovoljaca koji su sudjelovali u igri. Istraživači su otkrili da je aktivnost na tim područjima korelirala s aktivnošću u desnoj prefrontalnoj kori i sa sposobnošću dobrovoljaca da pritisnu ispravne gumbe.
"Izvanredan dio bio je taj što su dopaminski signali korelirali s ponašanjem naših dobrovoljaca i njihovom moždanom aktivnošću u prefrontalnom korteksu", rekao je Cohen. "Ova konstelacija nalaza pruža snažne dokaze da dopaminergične jezgre omogućuju prefrontalnom korteksu da se drži informacija bitnih za ažuriranje ponašanja, ali ne i onih koje nisu."
Studiju je objavio Zbornik Nacionalne akademije znanosti.
Izvor: Sveučilište Princeton
