Modul în care creierul introduce noi informații în stabilirea obiectivelor
Utilizând scanări cerebrale ale voluntarilor umani, cercetătorii de la Princeton Neuroscience Institute (PNI) au descoperit că actualizarea obiectivelor are loc în cortexul prefrontal și pare să implice semnale asociate cu dopamina chimică a creierului. Când cercetătorii au folosit un impuls magnetic pentru a întrerupe activitatea în acea regiune a creierului, voluntarii nu au putut trece la o nouă sarcină atunci când au jucat un joc care le-a cerut să apese un buton după ce au văzut că literele apar pe un ecran.
„Am găsit un mecanism fundamental care contribuie la capacitatea creierului de a se concentra asupra unei sarcini și apoi de a trece flexibil la o altă sarcină”, a declarat Jonathan Cohen, Ph.D., co-director PNI. Deficiențele din acest sistem sunt esențiale pentru multe tulburări critice ale funcției cognitive, cum ar fi cele observate în schizofrenie și tulburarea obsesiv-compulsivă.
Cohen a explicat că cercetările existente au arătat că atunci când se utilizează informații noi pentru a actualiza o sarcină, un comportament sau un obiectiv, aceste informații sunt păstrate într-un tip de stocare a memoriei pe termen scurt cunoscut sub numele de memorie de lucru. Cercetătorii, însă, nu știau ce mecanisme erau implicate în actualizarea acestor informații.
Pentru a afla, echipa de cercetare a lui Cohen a folosit imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) pentru a scana creierul voluntarilor care joacă un joc în care au apăsat un anumit buton, în funcție de un anumit indiciu vizual.
Dacă voluntarul a văzut litera A înainte de a vedea litera X, el sau ea a trebuit să apese butonul 1. Dar dacă voluntarul a văzut litera B înainte de a vedea X, participantul a trebuit să apese butonul 2. A și B au servit ca noile informații pe care persoana le-a folosit pentru a-și actualiza obiectivul de a decide ce buton să apese. O altă versiune a sarcinii a cerut acelorași participanți să apese butonul 1 după ce au văzut un X, indiferent dacă a fost afișat un A sau un B.
Cu fMRI, cercetătorii au detectat activitate în cortexul prefrontal drept în timpul sarcinilor care le-au cerut participanților să-și amintească dacă au văzut un A sau un B înainte de a apăsa butonul corect, dar nu în timpul sarcinilor în care participantul a trebuit să apese butonul doar când i s-a solicitat de un X.
Aceste rezultate au confirmat concluziile unui studiu anterior condus de Cohen care a folosit o altă metodă de scanare pentru a măsura momentul activității creierului. Utilizând electroencefalografia (EEG), cercetătorii au descoperit că cortexul prefrontal a arătat o creștere a activității electrice a creierului la 150 de milisecunde după ce participantul a văzut litera A sau B.
Pentru noul studiu, cercetătorii au demonstrat că cortexul prefrontal este într-adevăr zona creierului implicată în actualizarea memoriei de lucru prin trimiterea unui scurt impuls magnetic în regiune. Acest puls a întrerupt activitatea cortexului la momentul precis - după cum a arătat EEG - cercetătorii au suspectat că cortexul prefrontal actualizează memoria de lucru.
Când cercetătorii au introdus pulsul în partea dreaptă a cortexului prefrontal la aproximativ 150 de milisecunde după ce voluntarii au văzut A sau B, participanții nu au putut apăsa butoanele corecte, a spus Cohen.
„Am prezis că, în cazul în care pulsul va fi livrat în partea din cortexul prefrontal drept observat utilizând RMN, și în momentul în care creierul își actualizează informațiile, așa cum a fost dezvăluit de EEG, atunci subiectul nu ar păstra informațiile despre A și B, interferând cu performanța sa în sarcina de apăsare a butonului ", a spus Cohen.
În cele din urmă, cercetătorii și-au explorat teoria conform căreia dopamina - o substanță chimică naturală implicată în motivație și recompensă - etichetează noi informații care intră în cortexul prefrontal ca fiind importante pentru actualizarea memoriei de lucru și a obiectivelor.
Cohen și echipa sa au imaginat o regiune a creierului numită midbrain, care conține grupuri de celule nervoase numite nuclei dopaminergici care sunt sursa majorității semnalelor de dopamină din creier.
Folosind RMN de înaltă rezoluție, cercetătorii au cercetat activitatea acestor celule care eliberează dopamină în creierul voluntarilor angajați în joc. Cercetătorii au descoperit că activitatea din aceste zone s-a corelat cu activitatea din cortexul prefrontal drept și cu capacitatea voluntarilor de a apăsa butoanele corecte.
Partea remarcabilă a fost că semnalele dopaminei s-au corelat atât cu comportamentul voluntarilor noștri, cât și cu activitatea creierului lor în cortexul prefrontal, a spus Cohen. „Această constelație de constatări oferă dovezi puternice că nucleele dopaminergice permit cortexului prefrontal să se mențină la informații relevante pentru actualizarea comportamentului, dar nu și la informații care nu sunt”.
Studiul a fost publicat de Lucrările Academiei Naționale de Științe.
Sursa: Universitatea Princeton
