Uus uuring tuvastab tähelepanu juhtimiseks ajukeskused

Uus uuring tuvastab tähelepanu juhtimiseks ajukeskused
Uus uuring tuvastab tähelepanu juhtimiseks ajukeskused
Anonim

DURHAM, N.C. – Paludes katsealustel suunata oma tähelepanu teatud ruumipiirkondadele ajal, mil nende aju skaneeriti MRI abil, on teadlased kaardistanud ajupiirkonnad, mis on aktiivsed tähelepanu kõrgetasemelise neuraalse kontrolliga. Nagu esialgne uue maastiku satelliitluure, on see esimene kaardistamine oluline samm nende ajupiirkondade üksikasjaliku topograafia ja funktsioonide mõistmisel, mis on seotud tähelepanu kõrgetasemelise "täitevjuhtimise" juhtimisega.

Teadlased teatasid oma leidudest ajakirjas March Nature Neuroscience artiklis.Nad on järeldoktor Joseph Hopfinger ja dotsent Michael Buonocore California ülikoolist Davises ning George R. Mangun, Duke'i ülikooli kognitiivse neuroteaduse ja psühholoogia professor. Nende uurimistööd toetasid Riiklik Vaimse Tervise Instituut, Human Frontier Science Program ja National Science Foundation.

Manguni sõnul võivad tähelepanu juhtimise põhiteadmised anda ülevaate selliste probleemide patoloogiast nagu tähelepanupuudulikkuse hüperaktiivne häire (ADHD), skisofreenia ja insuldi tagajärjel tekkinud ajukahjustusest tingitud tähelepanuhäired. Selline arusaam võib samuti võimaldada mõõta uimastiravi terapeutilist toimet tähelepanuvõime parandamisel.

"Enne kui saame aru, kuidas sellised patsiendid oma tähelepanu juhtimises erinevad, peame teadma, kuidas protsess normaalselt toimib," ütles Mangun, kes on Duke'i kognitiivse neuroteaduse keskuse direktor."Selle leiuga paneme paika mõned olulised põhialused tähelepanu juhtimisega seotud piirkondade kaardistamisel ja lõpuks nende arvutusliku struktuuri mõistmisel."

Mangun lisas, et sellise "täitevjuhtimise" uurimine ajus on oluline uus suund kognitiivse neuroteaduse jaoks, mis on sageli keskendunud peamiselt sellele, kuidas aju tähelepanu ajal sensoorset sisendit töötleb.

Mangun ja tema kolleegid kasutasid analüütilist tehnikat, mida nimetatakse sündmustega seotud funktsionaalseks MRI-ks, et eristada tähelepanu juhtimise ajal aktiivseid ajupiirkondi. MRI kasutab aju kaardistamiseks kahjutuid magnetvälju, tuvastades suurenenud verevoolu piirkondi, mis peegeldavad ajurakkude, mida nimetatakse neuroniteks, suurenenud aktiivsust.

Oma katsetes asetasid teadlased katsealused MRI-aparaati ja lasid neil jälgida, kas nool ei ilmuks videoekraanile. Sõltuv alt sellest, kas nool oli suunatud vasakule või paremale, pidid nad pärast pausi suunama oma tähelepanu ilma silmi liigutamata noolest vasakul või paremal asuvale malelauale.Nende tähelepanu köitmine oli ülesanne teha kindlaks, kas mustvalgel kabelaual on halle ruute.

Suurte selliste katsete tulemuste integreerimisel tegid teadlased kindlaks, et ajukoore teatud diskreetsed ajupiirkonnad näitasid tähelepanuülesannete ajal alati aktiivsust. Peamised nendest piirkondadest on ülemine eesmine, alumine parietaalne ja ülemine temporaalne ajukoor. Ajukoor on aju peal olev õhuke ajukoe kiht, mis vastutab sensoorse ja motoorse teabe integreerimise ning kõrgema ajufunktsiooni eest.

Kuigi varasemad ajuuuringud kaasasid ajukoore piirkondi tähelepanu juhtimisele, ei eristatud uuringutes tähelepanu tahtlikku orienteerumist ja sellele järgnevat sensoorsete sisendite valikulist töötlemist, mida jälgitakse või ignoreeritakse..

"Soovisime eristada närvivõrke, mis aktiveeruvad siis, kui kästate kellelgi millelegi tähelepanu pöörata, nendest, kes osalevad selle tulemusena toimuva töötlemisel," ütles Mangun."Seega suutsime oma uuringus eristada ajupiirkondi, mis olid seotud tähelepanu pööramise algkäsuga, tähelepanu suunamisest ruumilisele asukohale.

"See sarnaneb eristusega aju motoorses süsteemis selle vahel, mis juhtub siis, kui inimene otsustab eseme poole sirutada, ja sellele järgnevate neuraalsete signaalide vahel, mis aktiveerivad lihaste kokkutõmbumise, et tegelikult välja sirutada."

Manguni sõnul pidi katse olema kavandatud nii, et need kaks ülesannet ajaliselt märkimisväärselt eraldaksid, kuna neuronite suurenenud aktiivsuse ja MRI-skaneerimisel ilmneva verevoolu muutuse vahel oli väike viivitus.

"Kui mõõdate verevoolu muutusi, nagu me seda teeme neuropildis, võib verevoolu reaktsioon vihjele ilmneda sekundite jooksul. Seega, kui vihje ja sihtmärgi esitus on eraldatud vaid millisekunditega, on see vastuseid on väga raske eristada."

Selline viivitus tähendas, et isegi katse elementide 10-sekundilise eraldamise korral oli siiski vaja "hemodünaamilise reaktsiooni" tõusu ja languse hoolikat analüüsimist, et üheselt paljastada tähelepanu juhtimisega rangelt seotud ajupiirkonnad. juhtimine.

Mangun rõhutas, et uued leiud on alles algus jõupingutustele, et määratleda tähelepanu juhtimisega seotud ajupiirkonnad. Edasistes katsetes kasutatakse aktiivsemate piirkondade suurema eraldusvõimega kaardistamiseks võimsamaid funktsionaalseid MRI tehnikaid, näiteks peenemate ja peenemate objektide eristamist satelliidipiltidel.

Teadlased kavatsevad kombineerida MRI kaardistamist täiendava ajulainete elektrilise salvestamise tehnikaga tähelepanuülesannete ajal – meetodist, millest Mangun ja tema kolleegid teatasid esmakordselt 1994. aastal. Kuigi selline elektriline salvestamine ei suuda eristada aju aktiivseid piirkondi ja ka MRI, võib see pakkuda palju täpsemat ajupiirkonna aktiivsuse ajastuse mõõtmist.

"Nüüd saame eristada aktiivseid ajupiirkondi, kuid me peame üksikasjalikult mõistma, millised on aktiivsed esimene, teine ​​ja kolmas," ütles ta. "Meie eesmärk on eristada erinevaid vaimseid operatsioone, et lõpuks mõista tähelepanu üksikasjalikku arvutusprotsessi."

Manguni sõnul on käimas ka uued katsed, mis muudavad tähelepanuülesande olemust; näiteks pöörates tähelepanu pigem värvile kui ruumilisele asukohale. Sellised katsed peaksid andma täiendava ülevaate tähelepanu juhtimise peamistest ajumehhanismidest.

Manguni paber oli üks kahest täiendavast tähelepanu kontrolli käsitlevast dokumendist, mis avaldati ajakirjas Nature Neuroscience. Teise artikli koostasid Maurizio Corbetta ja kolleegid Washingtoni ülikooli meditsiinikoolist St Louisis. Selles aruandes testisid autorid ideed, et ajalise ja parietaalse piirkonna ristmik mängis rolli tähelepanu ümbersuunamisel ootamatutes kohtades stiimulitele; ja et teine ​​piirkond, mida nimetatakse intraparietaalseks sulcusiks, on seotud vabatahtliku orienteerumisega ja tähelepanu säilitamisega vihjatud kohtades.

Kuigi mõlemad paberid uurisid tähelepanu kahte peamist komponenti – ül alt-alla tähelepanu juhtimise protsesse ja sellest tulenevaid tajutöötluse modulatsioone, siis Manguni paber eraldas ja demonstreeris kahte komponenti.

Paberi uudiste ja vaadete artiklis kirjutasid kaasautorid Roger Tootell ja Nouchine Hadjhikhani Massachusettsi üldhaiglast: "… need kaks artiklit demonstreerivad uute pildistamistehnikate võimsust keerukate kognitiivsete operatsioonide lahutamiseks nende osadeks, ja paljastada iga etapiga seotud struktuurid.

"Tõenäoliselt stimuleerivad need paljusid tulevasi uuringuid ja kombineerides üha paremaid pildistamismeetodeid muude lähenemisviisidega, nagu patsiendiuuringud ja ahviliste füsioloogia, saame loota saada uue sügavuse arusaamisest, kuidas aju kontrollib tähelepanu."

Populaarne teema