Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

А ваш мозг «гибкий»? Тракты покажут!

Учёные из Филадельфии в США предложили новый аналитический метод для совмещения данных диффузионной спектральной томографии и фМРТ.

А ваш мозг «гибкий»? Тракты покажут!

С помощью этого способа в каждый момент времени можно узнать, насколько функциональные сигналы об активации «привязаны» к субкортикальным анатомическим сетям, связывающим регионы мозга.



В статье, которая опубликована в Nature Human Behavior, исследователи представили результаты эксперимента с применением нового метода анализа: индивидуальная способность эффективно переключаться с задания на задание связана с высокой степенью упорядоченности сигнала вдоль нейронных трактов.

Когнитивная гибкость – это способность переключаться между различными когнитивными функциями для достижения целей. Почти каждое сложное поведение так или иначе задействует эту способность. Например, в новом пространстве человек переключается между нескольким модальностями восприятия для того, чтобы наиболее эффективно реагировать на сигналы внешнего мира.

Когнитивная гибкость, однако, предполагает и издержки времени: сетям нейронов нужно перестроиться на задание с новыми целями, иначе говоря, на другой режим работы. Среди людей время на переключение между заданиями обладает большой вариабильностью. В крайних, патологических случаях оно может быть настолько велико, что человек лишается способности нормально функционировать. В результате апоплексического удара, к примеру, пациент теряет способность вести машину или производить вычисления в уме.

Смена фокуса предполагает изменение активности, которое происходит на фоне стабильной анатомической архитектуры мозга. В частности, трактов из белого вещества, образованных множеством аксонов – отростков нейронов, по которым проходит электрический сигнал от одной клетки к другой. Эти тракты – своеобразные скоростные пути, соединяющие функционально зависимые регионы мозга.

Существующие теории когнитивной гибкости, например, отмечают роль нескольких регионов: передней поясной коры (обратная связь в результате переключения), латеральной префронтальной коры (новые правила и подавление неверных реакций) и медиальной теменной коры (рабочая память и правила категоризации). Все они, в свою очередь, соединены через субкортикальные системы. Но как – всё ещё не совсем ясно.

Учёные из Пенсильванского и Дрексельского университетов в Филадельфии предложили аналитический метод, который может определять, как функциональные сигналы и стабильная архитектура мозга взаимодействуют в процессе когнитивной гибкости. Они использовали преобразование Фурье для графов, которое позволяет описать, как распределены сигналы поверх графа.

Для функционального изучения когнитивной гибкости учёные выбрали задание Навона (Navon task): участники эксперимента должны были определить тип глобальной или локальной фигуры в зависимости от её цвета. Зелёный – нужно смотреть на глобальную, белый – на локальную. Глобальная фигура состоит из множества локальных.

А ваш мозг «гибкий»? Тракты покажут!
Пример дизайна эксперимента. Участникам предложили уделять внимание глобальным, либо локальным фигурам в зависимости от цвета. Зеленый – большой фигуре. Белый – маленьким формам, из которых состоит большая.

Исследователи выделили два типа функциональных сигналов: те, которые совмещались в пространстве со стабильными нейрональными трактами, и те, которые от них сильно отклонялись. Последний тип сигналов учёные назвали либеральным.

Результаты показали, что количество либеральных сигналов оказывалось стабильным для каждого индивида от попытки к попытке, но при этом сильно отличалось среди участников эксперимента. Чем больше либеральных сигналов наблюдалось, тем хуже выполнялись задания.

Несмотря на то, что это исследование – новаторское в своей отрасли и корреляционное по природе, оно даёт надежду на лучшее, холистическое понимание не только феномена когнитивной гибкости, но и других процессов. Требуются дальнейшие эксперименты с пациентами, страдающими отклонениями в принятии решения, а также изучение на моделях причинно-следственных связей между структурой белого вещества и функциональными сигналами.

Текст: Мария Азанова





Ссылка на источник

Tags: инструменты и методы, исследования, мозг, нейробиология, нейроновости, обучение, память
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

  • Мозг во время сна: активность выше, сознание ниже

    Швейцарские исследователи установили, что перед стадией глубокого сна активность между различными функциональными сетями мозга увеличивается, однако…

  • Самостоятельные дендриты

    Как-то мы писали, как новые методы детекции электрической активности нейронов позволило расширить функции мозжечка. В исследовании 2017 года новые…

  • Новые функции мозжечка

    Мозжечок – это тот отдел головного мозга, который отвечает за координацию движения. Классические теории утверждают, что его функции…

Buy for 30 tokens
Беда не приходит одна Если кто ещё помнит одного из самых ярких блогеров Живого Журнала Рому Петрова romapetrov, то этот пост для вас. Ромы с нами уже нет, однако в его семье продолжают происходить неприятные вещи, так год назад папа Ромы перенес инсульт и мы с вами помогли ему…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments