Jak mozek zapojuje nové informace do stanovování cílů
Pomocí mozkových skenů lidských dobrovolníků zjistili vědci z Princeton Neuroscience Institute (PNI), že aktualizace cílů probíhá v prefrontální kůře a zdá se, že zahrnují signály spojené s mozkovým chemickým dopaminem. Když vědci použili magnetický puls k přerušení činnosti v této oblasti mozku, dobrovolníci nebyli schopni přejít na nový úkol, když hráli hru, která vyžadovala stisknutí tlačítka poté, co viděla na obrazovce vyskakovat písmena.
"Našli jsme základní mechanismus, který přispívá k schopnosti mozku soustředit se na jeden úkol a poté flexibilně přejít na jiný úkol," řekl Jonathan Cohen, Ph.D., spoluriaditel PNI. "Poruchy v tomto systému jsou ústředním bodem mnoha kritických poruch kognitivních funkcí, jako jsou poruchy pozorované u schizofrenie a obsedantně-kompulzivní poruchy."
Cohen vysvětlil, že stávající výzkum ukázal, že když se k aktualizaci úkolu, chování nebo cíle použijí nové informace, jsou tyto informace uchovávány v typu krátkodobé paměti známé jako pracovní paměť. Vědci však nevěděli, jaké mechanismy zahrnovaly aktualizaci těchto informací.
Chcete-li to zjistit, Cohenův výzkumný tým použil funkční magnetickou rezonanci (fMRI) ke skenování mozků dobrovolníků hrajících hru, ve které stiskli konkrétní tlačítko v závislosti na konkrétní vizuální narážce.
Pokud dobrovolník viděl písmeno A předtím, než viděl písmeno X, musel stisknout tlačítko 1. Pokud však dobrovolník viděl písmeno B předtím, než viděl písmeno X, musel účastník stisknout tlačítko 2. A a B sloužily jako nová informace, kterou osoba použila k aktualizaci svého cíle rozhodování o tom, které tlačítko stisknout. Jiná verze úkolu vyžadovala, aby stejní účastníci stiskli tlačítko 1, když viděli X bez ohledu na to, zda bylo zobrazeno A nebo B.
S fMRI vědci detekovali aktivitu v pravé prefrontální kůře během úkolů, které vyžadovaly, aby si účastníci pamatovali, zda viděli A nebo B před stisknutím správného tlačítka, ale ne během úkolů, kdy účastník musel stisknout tlačítko pouze na výzvu o X.
Tyto výsledky potvrdily zjištění z předchozí studie vedené Cohenem, která použila jinou metodu skenování k měření načasování mozkové aktivity. Pomocí elektroencefalografie (EEG) vědci zjistili, že prefrontální kůra vykazovala špičku v elektrické aktivitě mozku 150 milisekund poté, co si účastník prohlížel písmeno A nebo B.
Pro novou studii vědci prokázali, že prefrontální kůra je skutečně oblast mozku zapojená do aktualizace pracovní paměti zasláním krátkého magnetického pulzu do oblasti. Tento puls narušil aktivitu kůry v přesný čas - jak odhalila EEG - vědci předpokládali, že prefrontální kůra aktualizuje pracovní paměť.
Když vědci zavedli pulz na pravou stranu prefrontální kůry asi 150 milisekund poté, co dobrovolníci uviděli A nebo B, účastníci nebyli schopni stisknout správná tlačítka, řekl Cohen.
"Předpovídali jsme, že pokud by byl puls dodán do části pravé prefrontální kůry pozorované pomocí fMRI a v době, kdy mozek aktualizuje své informace, jak je odhaleno EEG, subjekt by si informace o A a B nezachoval," zasahování do jeho výkonu při úkolu stisknutí tlačítka, “řekl Cohen.
Nakonec vědci prozkoumali jejich teorii, že dopamin - přirozeně se vyskytující chemická látka podílející se na motivaci a odměně - označuje nové informace vstupující do prefrontální kůry jako důležité pro aktualizaci pracovní paměti a cílů.
Cohen a jeho tým zobrazili oblast mozku zvanou střední mozek, která obsahuje shluky nervových buněk zvaných dopaminergní jádra, která jsou zdrojem většiny dopaminových signálů v mozku.
Pomocí fMRI s vysokým rozlišením zkoumali vědci aktivitu těchto buněk uvolňujících dopamin v mozku dobrovolníků zapojených do hry. Vědci zjistili, že aktivita v těchto oblastech korelovala s aktivitou v pravé prefrontální kůře a se schopností dobrovolníků stisknout správná tlačítka.
"Pozoruhodné bylo, že dopaminové signály korelovaly jak s chováním našich dobrovolníků, tak s jejich mozkovou aktivitou v prefrontální kůře," řekl Cohen. "Tato konstelace nálezů poskytuje silné důkazy o tom, že dopaminergní jádra umožňují prefrontální kůře držet informace, které jsou relevantní pro aktualizaci chování, ale nikoli informace, které nejsou."
Studii zveřejnil Sborník Národní akademie věd.
Zdroj: Princetonská univerzita
