Kann ich den Fokus nicht wechseln? Dein Gehirn ist vielleicht nicht dafür verkabelt

Anonim

Schau dir die Bilder oben an. Ein gesundes Gehirn kann sich schnell von den großen Formen auf die einzelnen Teile konzentrieren, aus denen die größeren Bilder bestehen.

Aber stell dir vor, du machst einen Test, bei dem alle zwei Sekunden eine andere Form vor deinen Augen aufblitzt. Sie werden gebeten, die größere (globale) Form zu benennen, wenn das Bild grün ist, und die kleinere (lokale) Form, wenn das Bild weiß ist. Wie gut würdest du tun?

Diese Fähigkeit wird als kognitive Flexibilität bezeichnet und ist in fast jedes komplexe Verhalten involviert, das wir unternehmen - von Kopfrechnen bis zum Autofahren, so John Medaglia, Ph.D., Dozent für Psychologie am College of Arts and Sciences in Drexel Universität.

"Wie schnell Menschen diesen Übergang vollziehen können - vom Globalen zum Lokalen - sind die Wechselkosten, und das ist unser Index der Flexibilität", sagte er. "Für manche Leute ist das eine sehr anstrengende, mühsame Aufgabe. Selbst wenn Sie die Regeln sehr gut gelernt haben, ist es schwierig, die richtige Entscheidung zu treffen, wenn die Dinge schnell ablaufen."

Principal Investigator Medaglia und seine Kollegen an der Universität von Pennsylvania testeten kürzlich 30 Probanden mit dieser Aufgabe, während sie ihre Gehirnaktivität mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) scannten. Die Autoren kombinierten dann Messungen des menschlichen Verhaltens, der Struktur und Funktion des Gehirns und der Mathematik, die als "Graph-Signalverarbeitung" bekannt ist, um eine potentielle Basis für die kognitive Flexibilität aufzuzeigen.

Ihre Forschung, die diese Woche in Nature Human Behavior veröffentlicht wurde, enthüllt eine neue Struktur-Funktions-Korrelation menschlichen Verhaltens. Die Studie zeigt, dass das Ausmaß, in dem Gehirnsignale an Netzwerke weißer Materie - oder an das Autobahnsystem des Gehirns - "haften", mit kognitiver Flexibilität verbunden ist. Dies legt nahe, dass einige Gehirne einen natürlichen Vorteil haben, um die wechselnden Anforderungen zu erfüllen.

"Die Art der Mathematik, die verwendet wird, um diesen Marker der kognitiven Flexibilität bei gesunden Erwachsenen aufzudecken, berücksichtigt das komplexe Muster der Interkonnektivität zwischen verschiedenen Teilen des Gehirns und wie sich Informationen darüber hinweg bewegen können", sagte Danielle S. Bassett, Ph.D., Associate Professor an der School of Engineering and Applied Science der University of Pennsylvania.

Das flexible Schaltverhalten unterscheidet sich zwar von Mensch zu Mensch, ist jedoch mit messbaren geistigen Kosten verbunden: Wenn man von einer Aufgabe zur nächsten wechselt, verlängert sich die Reaktionszeit auf Reize. Für Patienten mit neurologischen Syndromen ist diese Belastung noch größer und kann die Fähigkeit eines Menschen, alltägliche Aufgaben zu erledigen, beeinträchtigen. Schlaganfallopfer zum Beispiel könnten Schwierigkeiten haben, während des Fahrens Berechnungen zu machen oder ihr Bewusstsein zu erweitern.

Verschiebungen im mentalen Fokus - sozusagen das Betrachten des Waldes durch die Bäume - werden von vorübergehenden Veränderungen der Hirnaktivität begleitet, die auf einer stabilen, anatomischen Architektur der darunter liegenden weißen Substanzbahnen auftauchen. Weiße Materie ist das Highway-System des Gehirns, das verschiedene Regionen verbindet und Nervenimpulse zwischen Neuronen transportiert. Bis jetzt gab es keine einzige Maßnahme, um zu verstehen, wie diese komplexen Prozesse im Gehirn zusammenarbeiten, um zur kognitiven Flexibilität beizutragen.

"Unser Verhalten wird sowohl durch die Art und Weise, wie das Gehirn strukturiert ist, als auch durch die Art und Weise bestimmt, wie es dynamisch ist oder sich im Laufe der Zeit verändert", sagte Medaglia. "Wir wollten einen Weg finden, diese beiden Dinge gleichzeitig zu lernen."

Um der Herausforderung zu begegnen, versuchten die Forscher einen neuen Ansatz: Sie stellten sich das Ausmaß vor, in dem sich der "Verkehr" oder die sich verändernde Dynamik des Geistes mit den dem Gehirn zugrunde liegenden "Straßen" oder strukturellen, unveränderlichen Pfaden in Einklang bringen.

Während die Probanden an dem kognitiven Switch-Test teilnahmen, sammelte das Forscherteam Daten zur Diffusionsspektren-Bildgebung, die ein Maß für die Netzwerke der weißen Substanz des Inidivdual darstellen. Sie sammelten auch Blutsauerstoffspiegel-abhängige Signale von fMRI. Aus diesen Daten konstruierten die Wissenschaftler eine Graphik der weißen Substanz des Gehirns sowie eine Runde von "ausgerichteten" und "liberalen" fMRT-Signalen. Die "ausgerichteten" Signale repräsentierten diejenigen, die am engsten an der weißen Materie oder der "Autobahn" -Anatomie hafteten, während die "liberalen" Signale diejenigen darstellten, die abwichen.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Ausrichtung zwischen den "liberalsten" funktionellen Signalen und der Architektur des zugrunde liegenden Netzwerks der weißen Substanz mit größerer kognitiver Flexibilität verbunden war. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Gehirne tatsächlich einen natürlichen Vorteil haben, um die wechselnden Anforderungen zu erfüllen. Sie validieren auch eine neue Methode zur Messung der kognitiven Flexibilität und öffnen eine neue Tür, um neurologische Störungen besser zu verstehen.

Die Studie, erklärte Medaglia, lieferte ein "großes Bild" der kognitiven Flexibilität, die für die zukünftige Forschung essentiell ist.

"Wenn wir darüber nachdenken, wie flexibel das Gehirn eines Menschen ist oder jemanden behandelt, der leidet, haben wir jetzt eine neue Art zu antworten: Wo muss ich hingehen? Was für ein Gehirn wollen wir haben?" Ohne eine Maßnahme dafür, Sie wissen nicht, was als nächstes zu tun ist ", sagte er. "Diese Studie hat eine neue Tür geöffnet."