Как мозъчните мрежи поддържат вниманието?

резюме: Ново проучване изследва мозъчните механизми зад дълбокия фокус. Изследването използва функционален ЯМР за изследване на нискочестотни флуктуации в мозъчните мрежи по време на фокусирани и по-слабо фокусирани състояния.

Екипът откри, че някои мозъчни мрежи се синхронизират и десинхронизират, засягайки способността на индивида да поддържа вниманието. Този възглед за динамичния характер на мозъчната дейност може да доведе до по-добри стратегии за подобряване на фокуса и вниманието при различни когнитивни задачи.

Ключови факти:

1. Проучването изследва връзката между квазипериодичните флуктуации на мозъчната мрежа и постоянното внимание, като открива модел, който се повтаря приблизително на всеки 20 секунди.
2. Основните участващи мозъчни мрежи включват фронто-париеталната контролна мрежа (FPCN) и мрежата на режима по подразбиране (DMN), които играят роля съответно във фокуса на задачите и вътрешното мислене.
3. Резултатите предполагат, че синхронизирането между тези мрежи може да предвиди промени в нивата на внимание, осигурявайки потенциална рамка за подобряване на когнитивната функция.

източник: Технологичен институт на Джорджия

От редене на пъзели и пускане на музика до четене и спортуване, докато растеше, Доли Сийбергър обичаше дейности, които изискваха пълното й внимание. „В онези моменти се чувствах напълно доволна, сякаш бях в зоната“, спомня си тя. „Часовете ще минат, но ще се чувстват като минути.“

Въпреки че това състояние на дълбока концентрация е от съществено значение за високоефективното функциониране, то все още не е напълно разбрано. Сега ново проучване, проведено от Seeberger, студентка в Училището по психология, заедно с нейния съветник Ерик Шумахер, професор в Училището по психология, разкри механизмите зад това изследване.

Интердисциплинарният екип на Georgia Tech включва също Nan Xu, Sam Larson и Sheila Kielholz (Coulter Department of Biomedical Engineering), заедно с Marcus Ma (School of Computing) и Christine Goodwin (School of Psychology).

Проучването на изследователите „Променящата се във времето функционална свързаност предсказва флуктуации в постоянното внимание в задача за серийно подслушване“, публикувано в Когнитивна, афективна и поведенческа невронаукаразглежда мозъчната активност чрез fMRI по време на периоди на дълбока концентрация и по-слабо фокусирана работа.

Тази работа е първата, която изследва нискочестотните колебания между различни мрежи в мозъка по време на концентрация и може да послужи като отправна точка за изучаване на по-сложни поведения и състояния на концентрация.

„Вашият мозък е динамичен, нищо не е включено или изключено“, обяснява Seeberger.

„Това е феноменът, който искахме да проучим. Как човек влиза в зоната? Защо някои хора успяват да поддържат вниманието си по-добре от други? Това нещо ли може да бъде обучено? Ако е така, можем ли да помогнем на хората да подобрят представянето си? „

Динамичен мозък

Работата на екипа е и първата, която изучава връзката между колебанията във вниманието и моделите на мозъчната мрежа в рамките на тези 20-секундни нискочестотни цикли.

„От дълго време изследванията на невронните трептения се фокусираха върху по-бързи времеви честоти и оценката на тези нискочестотни трептения е сравнително нова“, казва Зеебергер.

„Но тези нискочестотни флуктуации може да играят ключова роля в регулирането на по-високите когнитивни способности, като например постоянното внимание.“

„Едно от нещата, които открихме в предишни изследвания, е, че има естествена флуктуация в активността на някои мозъчни мрежи, когато някой не изпълнява конкретна задача, докато е в MRI скенера, виждаме, че флуктуациите се появяват приблизително на всеки 20 секунди. добавя съавторът Шумахер, обяснявайки, че моделът е квазипериодичен, което означава, че не се повтаря точно на всеки 20 секунди и варира между различните експерименти и субекти.

Чрез изучаване на тези квазипериодични цикли екипът се надява да измери връзката между мозъчните флуктуации в тези мрежи и поведенческите флуктуации, свързани с промените във вниманието.

Необходимо е вашето внимание

За да измерят вниманието, участниците докоснаха метроном, докато бяха в fMRI скенер. Екипът успя да измери степента, в която участниците са били „в зоната“, като измери количеството вариации в щракванията на всеки участник – повече вариации показват, че участникът е по-малко фокусиран, докато по-фините щраквания показват, че участникът е „в зоната .”

Изследователите открили, че когато нивото на концентрация на субекта се промени, различни области на мозъка се синхронизират и десинхронизират, особено фронто-париеталната контролна мрежа (FPCN) и мрежата по подразбиране (DMN).

FPCN е ангажиран, когато човек се опитва да остане на задачата, докато DMN е свързан с вътрешно насочени мисли (които участникът може да има, когато е по-малко фокусиран).

„Когато една от тях е извън зоната, тези две мрежи се синхронизират и са във фаза на ниска честота“, обяснява Зеебергер. „Когато някой е в района, тези мрежи не се синхронизират.“

Констатациите предполагат, че 20-секундните модели могат да помогнат да се предвиди дали човек поддържа вниманието си или не и биха могли да осигурят съществена представа за изследователите, разработващи инструменти и техники, които ни помагат да се фокусираме дълбоко.

Голямата картина

Въпреки че пряката връзка между поведението и мозъчната активност все още е неизвестна, тези 20-секундни модели на мозъчни флуктуации се наблюдават в световен мащаб и при различните видове.

„Ако поставите някого в скенер и умът му се лута, можете да откриете тези почти месечни модели при гризачи“, казва Шумахер .”

„Мисля, че отговаря на наистина фундаментален въпрос за връзката между поведението и мозъчната дейност“, добавя той.

„Разбирането как тези мозъчни мрежи работят заедно и влияят на поведението може да доведе до нови лечения, които да помогнат на хората да регулират мозъчните си мрежи по най-ефективните начини.“

Въпреки че тази проста задача може да не изследва сложни поведения, изследването може да послужи като отправна точка за преминаване към по-сложни поведения и състояния на фокус.

„След това бих искал да изучавам постоянното внимание по по-естествен начин“, казва Зеебергер. „Надявам се, че можем да подобрим разбирането на вниманието и да помогнем на хората да се справят по-добре със способността си да го контролират, поддържат и увеличават.“

Относно този интерес и новини от невронаучните изследвания

автор: Джес Хънт Ралстън
източник: Технологичен институт на Джорджия
комуникация: Джес Хънт Ралстън – Технологичен институт на Джорджия
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Променящата се във времето функционална свързаност прогнозира колебания в постоянното внимание в задача за серийно подслушване„От Dolly T. Seeberger et al. Когнитивна, афективна и поведенческа невронаука

резюме

Променящата се във времето функционална свързаност прогнозира колебания в постоянното внимание в задача за серийно подслушване

Механизмите за това как широкомащабните мозъчни мрежи допринасят за поддържане на вниманието са неизвестни. Вниманието варира от момент на момент и тази постоянна промяна съответства на динамични промени във функционалната свързаност между мозъчните мрежи, участващи в разпределението на ендогенно и екзогенно внимание.

В това проучване изследвахме как активността на мозъчната мрежа варира в различните нива на фокусиране на вниманието (т.е. „региони“).

Участниците изпълниха задача с почукване с пръсти и, ръководени от предишни изследвания, представянето или състоянието в зоната беше определено от намалена променливост на времето за реакция и извън зоната като обратното. Сесиите в зона обикновено се случват по-рано в сесията в сравнение с блоковете извън зоната. Това не е изненадващо предвид начина, по който интересът варира във времето.

Използвайки нов метод за променяща се във времето функционална свързаност, наречен квазипериодичен анализ на модели (т.е. надеждни нискочестотни флуктуации на ниво мрежа), открихме, че активността между мрежата в режим по подразбиране (DMN) и мрежата с положителна задача (TPN ) е значително по-устойчив на корелация по време на вътрешнорегионални състояния спрямо случаи извън региона.

Освен това, това е превключвателят на фронто-париеталната контролна мрежа (FPCN), който прави разлика между двете състояния на региона. Активността в дорзалната мрежа за внимание (DAN) и DMN беше десинхронизирана и в двете регионални условия.

По време на периоди извън зоната FPCN се синхронизира с DMN, докато по време на периоди в зона FPCN превключва на синхронизация с DAN. За разлика от това, вентралната мрежа за внимание (VAN) се синхронизира по-тясно с DMN по време на периоди в района, отколкото по време на периоди извън района.

Тези резултати показват, че променящата се във времето функционална свързаност на нискочестотни флуктуации в различни мозъчни мрежи варира в зависимост от колебанията в постоянното внимание или други процеси, които се променят с времето.