Πώς τα δίκτυα του εγκεφάλου συγκρατούν την προσοχή;

περίληψη: Μια νέα μελέτη διερευνά τους μηχανισμούς του εγκεφάλου πίσω από τη βαθιά εστίαση. Η έρευνα χρησιμοποιεί λειτουργική μαγνητική τομογραφία για να διερευνήσει τις διακυμάνσεις χαμηλής συχνότητας στα δίκτυα του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια εστιασμένων και λιγότερο εστιασμένων καταστάσεων.

Η ομάδα ανακάλυψε ότι ορισμένα δίκτυα εγκεφάλου συγχρονίζονται και αποσυγχρονίζονται, επηρεάζοντας την ικανότητα ενός ατόμου να διατηρεί την προσοχή του. Αυτή η βαθύτερη εικόνα της δυναμικής φύσης της εγκεφαλικής δραστηριότητας θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες στρατηγικές για την ενίσχυση της εστίασης και της προσοχής σε διάφορες γνωστικές εργασίες.

Βασικά στοιχεία:

1. Η μελέτη διερευνά τη σχέση μεταξύ οιονεί περιοδικών διακυμάνσεων του δικτύου του εγκεφάλου και της παρατεταμένης προσοχής, βρίσκοντας ένα μοτίβο που επαναλαμβάνεται περίπου κάθε 20 δευτερόλεπτα.
2. Τα κύρια δίκτυα εγκεφάλου που εμπλέκονται περιλαμβάνουν το μετωπικό-βρεγματικό δίκτυο ελέγχου (FPCN) και το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας (DMN), τα οποία παίζουν ρόλο στην εστίαση της εργασίας και στην εσωτερική σκέψη, αντίστοιχα.
3. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο συγχρονισμός μεταξύ αυτών των δικτύων μπορεί να προβλέψει αλλαγές στα επίπεδα προσοχής, παρέχοντας ένα πιθανό πλαίσιο για τη βελτίωση της γνωστικής λειτουργίας.

πηγή: Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας

Από το να συμπληρώνει παζλ και να παίζει μουσική μέχρι να διαβάζει και να αθλείται, να μεγαλώνει, η Ντόλι Σίμπεργκερ αγαπούσε τις δραστηριότητες που απαιτούσαν την πλήρη προσοχή της. «Εκείνες τις στιγμές ένιωθα απόλυτα ικανοποιημένη, σαν να ήμουν στη ζώνη», θυμάται. «Οι ώρες θα περάσουν, αλλά θα αισθάνονται σαν λεπτά».

Αν και αυτή η κατάσταση βαθιάς συγκέντρωσης είναι απαραίτητη για την εξαιρετικά αποτελεσματική λειτουργία, εξακολουθεί να μην είναι πλήρως κατανοητή. Τώρα, μια νέα μελέτη που διεξήγαγε η Seeberger, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στη Σχολή Ψυχολογίας, μαζί με τον σύμβουλό της Eric Schumacher, καθηγητή στη Σχολή Ψυχολογίας, αποκάλυψε τους μηχανισμούς πίσω από αυτή τη μελέτη.

Η διεπιστημονική ομάδα της Georgia Tech περιλαμβάνει επίσης τους Nan Xu, Sam Larson και Sheila Kielholz (Coulter Department of Biomedical Engineering), μαζί με τον Marcus Ma (School of Computing) και την Christine Goodwin (School of Psychology).

Η μελέτη των ερευνητών, «Η χρονικά μεταβαλλόμενη λειτουργική συνδεσιμότητα προβλέπει διακυμάνσεις στη διαρκή προσοχή σε μια εργασία σειριακής λήψης», που δημοσιεύτηκε στο Γνωστική, συναισθηματική και συμπεριφορική νευροεπιστήμημελετά την εγκεφαλική δραστηριότητα μέσω λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας σε περιόδους βαθιάς συγκέντρωσης και λιγότερο εστιασμένης εργασίας.

Αυτή η εργασία είναι η πρώτη που διερεύνησε τις διακυμάνσεις χαμηλής συχνότητας μεταξύ διαφορετικών δικτύων στον εγκέφαλο κατά τη συγκέντρωση και θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως αφετηρία για τη μελέτη πιο περίπλοκων συμπεριφορών και καταστάσεων συγκέντρωσης.

«Ο εγκέφαλός σας είναι δυναμικός, τίποτα δεν είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο», εξηγεί ο Seeberger.

“Αυτό είναι το φαινόμενο που θέλαμε να μελετήσουμε. Πώς μπαίνει κανείς στη ζώνη; Γιατί μερικοί άνθρωποι μπορούν να διατηρήσουν την προσοχή τους καλύτερα από άλλους; Είναι κάτι που μπορεί να εκπαιδευτεί; Εάν ναι, μπορούμε να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να βελτιώσουν την απόδοσή τους; “

Δυναμικός εγκέφαλος

Η εργασία της ομάδας είναι επίσης η πρώτη που μελετά τη σχέση μεταξύ των διακυμάνσεων της προσοχής και των μοτίβων του δικτύου του εγκεφάλου μέσα σε αυτούς τους κύκλους χαμηλής συχνότητας των 20 δευτερολέπτων.

«Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι μελέτες των νευρικών ταλαντώσεων έχουν επικεντρωθεί σε ταχύτερες χρονικές συχνότητες και η εκτίμηση αυτών των ταλαντώσεων χαμηλής συχνότητας είναι σχετικά νέα», λέει ο Seeberger.

«Αλλά αυτές οι διακυμάνσεις χαμηλής συχνότητας μπορεί να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στη ρύθμιση της ανώτερης γνωστικής λειτουργίας, όπως η παρατεταμένη προσοχή».

«Ένα από τα πράγματα που έχουμε ανακαλύψει σε προηγούμενη έρευνα είναι ότι υπάρχει μια φυσική διακύμανση στη δραστηριότητα σε ορισμένα δίκτυα του εγκεφάλου, όταν κάποιος δεν εκτελεί μια συγκεκριμένη εργασία ενώ βρίσκεται σε μαγνητικό τομογράφο, βλέπουμε ότι οι διακυμάνσεις συμβαίνουν περίπου κάθε 20 δευτερόλεπτα». προσθέτει ο συν-συγγραφέας Schumacher, εξηγώντας ότι η ομάδα ενδιαφέρθηκε για το μοτίβο επειδή είναι σχεδόν περιοδικό, που σημαίνει ότι δεν επαναλαμβάνεται ακριβώς κάθε 20 δευτερόλεπτα και ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών πειραμάτων και θεμάτων.

Μελετώντας αυτούς τους σχεδόν περιοδικούς κύκλους, η ομάδα ήλπιζε να μετρήσει τη σχέση μεταξύ των διακυμάνσεων του εγκεφάλου σε αυτά τα δίκτυα και των διακυμάνσεων της συμπεριφοράς που σχετίζονται με αλλαγές στην προσοχή.

Χρειάζεται η προσοχή σας

Για να μετρήσουν την προσοχή, οι συμμετέχοντες πάτησαν έναν μετρονόμο ενώ βρίσκονταν σε σαρωτή fMRI. Η ομάδα μπόρεσε να μετρήσει τον βαθμό στον οποίο οι συμμετέχοντες βρίσκονταν «στη ζώνη» μετρώντας την ποσότητα της διακύμανσης στα κλικ κάθε συμμετέχοντα—η μεγαλύτερη παραλλαγή έδειξε ότι ο συμμετέχων ήταν λιγότερο συγκεντρωμένος, ενώ το λεπτότερο κλικ έδειχνε ότι ο συμμετέχων ήταν «στη ζώνη .»

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν το επίπεδο συγκέντρωσης ενός ατόμου αλλάζει, διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου συγχρονίζονται και αποσυγχρονίζονται, ιδιαίτερα το δίκτυο μετωπικού-βρεγματολογικού ελέγχου (FPCN) και το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας (DMN).

Το FPCN εμπλέκεται όταν ένα άτομο προσπαθεί να παραμείνει στη δουλειά, ενώ το DMN σχετίζεται με εσωτερικά κατευθυνόμενες σκέψεις (που μπορεί να έχει ο συμμετέχων όταν είναι λιγότερο συγκεντρωμένος).

«Όταν ένα από αυτά είναι εκτός ζώνης, αυτά τα δύο δίκτυα συγχρονίζονται και βρίσκονται σε φάση χαμηλής συχνότητας», εξηγεί ο Seeberger. “Όταν κάποιος βρίσκεται στην περιοχή, αυτά τα δίκτυα δεν συγχρονίζονται.”

Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα μοτίβα των 20 δευτερολέπτων μπορούν να βοηθήσουν στην πρόβλεψη του εάν ένα άτομο διατηρεί την προσοχή του ή όχι και θα μπορούσε να παρέχει ουσιαστική εικόνα για τους ερευνητές που αναπτύσσουν εργαλεία και τεχνικές που μας βοηθούν να εστιάζουμε βαθιά.

Η μεγάλη εικόνα

Ενώ η άμεση σχέση μεταξύ συμπεριφοράς και εγκεφαλικής δραστηριότητας είναι ακόμα άγνωστη, αυτά τα μοτίβα διακυμάνσεων του εγκεφάλου των 20 δευτερολέπτων εμφανίζονται παγκοσμίως και σε όλα τα είδη.

«Αν βάλετε κάποιον σε ένα σαρωτή και το μυαλό του περιπλανηθεί, θα βρείτε αυτές τις διακυμάνσεις στα τρωκτικά, μπορείτε να το βρείτε στα πρωτεύοντα», λέει ο Schumacher .»

«Νομίζω ότι απαντά σε μια πραγματικά θεμελιώδη ερώτηση σχετικά με τη σχέση μεταξύ συμπεριφοράς και εγκεφαλικής δραστηριότητας», προσθέτει.

«Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτά τα δίκτυα εγκεφάλου συνεργάζονται και επηρεάζουν τη συμπεριφορά θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες που θα βοηθήσουν τους ανθρώπους να ρυθμίσουν τα δίκτυα του εγκεφάλου τους με τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους».

Αν και αυτό το απλό έργο μπορεί να μην εξετάζει σύνθετες συμπεριφορές, η μελέτη μπορεί να χρησιμεύσει ως αφετηρία για τη μετάβαση σε πιο σύνθετες συμπεριφορές και καταστάσεις εστίασης.

«Στη συνέχεια, θα ήθελα να μελετήσω τη διαρκή προσοχή με πιο φυσικό τρόπο», λέει ο Seeberger. «Ελπίζω ότι μπορούμε να βελτιώσουμε την κατανόηση της προσοχής και να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να αντιμετωπίσουν καλύτερα την ικανότητά τους να την ελέγχουν, να τη διατηρούν και να την αυξάνουν».

Σχετικά με αυτό το ενδιαφέρον και ειδήσεις έρευνας νευροεπιστήμης

συγγραφέας: Τζες Χαντ Ράλστον
πηγή: Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας
επικοινωνία: Jess Hunt Ralston – Georgia Institute of Technology
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News

Αρχική αναζήτηση: Ανοιχτή πρόσβαση.
“Η χρονικά μεταβαλλόμενη λειτουργική συνδεσιμότητα προβλέπει διακυμάνσεις στη διαρκή προσοχή σε μια εργασία σειριακής πατήματος«Του Dolly T. Seeberger et al. Γνωστική, συναισθηματική και συμπεριφορική νευροεπιστήμη

μια περίληψη

Η χρονικά μεταβαλλόμενη λειτουργική συνδεσιμότητα προβλέπει διακυμάνσεις στη διαρκή προσοχή σε μια εργασία σειριακής πατήματος

Οι μηχανισμοί για το πώς τα μεγάλης κλίμακας δίκτυα εγκεφάλου συμβάλλουν στη διαρκή προσοχή είναι άγνωστοι. Η προσοχή κυμαίνεται από στιγμή σε στιγμή και αυτή η σταθερή αλλαγή αντιστοιχεί σε δυναμικές αλλαγές στη λειτουργική συνδεσιμότητα μεταξύ των εγκεφαλικών δικτύων που εμπλέκονται στην κατανομή της ενδογενούς και εξωγενούς προσοχής.

Σε αυτή τη μελέτη, διερευνήσαμε πώς η δραστηριότητα του εγκεφάλου του δικτύου ποικίλλει σε διαφορετικά επίπεδα εστίασης της προσοχής (δηλαδή, «περιοχές»).

Οι συμμετέχοντες πραγματοποίησαν μια εργασία με δάχτυλο και, καθοδηγούμενοι από προηγούμενη έρευνα, η απόδοση ή η κατάσταση εντός ζώνης ορίστηκε από τη μειωμένη μεταβλητότητα του χρόνου αντίδρασης και το αντίστροφο εκτός ζώνης. Οι περίοδοι σύνδεσης εντός ζώνης τείνουν να πραγματοποιούνται νωρίτερα κατά τη διάρκεια της περιόδου σύνδεσης σε σύγκριση με τους αποκλεισμούς εκτός ζώνης. Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη δεδομένου του τρόπου με τον οποίο το ενδιαφέρον κυμαίνονται με την πάροδο του χρόνου.

Χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο χρονικά μεταβαλλόμενης λειτουργικής συνδεσιμότητας, που ονομάζεται οιονεί περιοδική ανάλυση προτύπων (δηλαδή αξιόπιστες διακυμάνσεις χαμηλής συχνότητας σε επίπεδο δικτύου), βρήκαμε ότι η δραστηριότητα μεταξύ του δικτύου προεπιλεγμένης λειτουργίας (DMN) και του δικτύου θετικών εργασιών (TPN ) είναι σημαντικά πιο ανθεκτική στη συσχέτιση κατά τη διάρκεια ενδοπεριφερειακών κρατών έναντι περιπτώσεων εκτός περιοχής.

Επιπλέον, είναι ο διακόπτης του δικτύου μετωπικού-βρεγματολογικού ελέγχου (FPCN) που κάνει διάκριση μεταξύ των δύο πολιτειών της περιοχής. Η δραστηριότητα στο δίκτυο ραχιαία προσοχής (DAN) και DMN αποσυγχρονίστηκε και στις δύο συνθήκες της περιοχής.

Κατά τις περιόδους εκτός περιοχής, το FPCN συγχρονίζεται με το DMN, ενώ κατά τις περιόδους εντός περιοχής, το FPCN μεταβαίνει σε συγχρονισμό με το DAN. Αντίθετα, το δίκτυο κοιλιακής προσοχής (VAN) συγχρονίζεται πιο στενά με το DMN κατά τη διάρκεια περιόδων εντός περιοχής παρά κατά τη διάρκεια περιόδων εκτός περιοχής.

Αυτά τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η χρονικά μεταβαλλόμενη λειτουργική συνδεσιμότητα των διακυμάνσεων χαμηλής συχνότητας στα διαφορετικά δίκτυα του εγκεφάλου ποικίλλει ανάλογα με τις διακυμάνσεις στη διαρκή προσοχή ή άλλες διαδικασίες που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου.