Näin aivosi ennustaa tulevia tapahtumia
Aivot oppivat ennakoimaan tulevia tapahtumia malleista. Tätä prosessia kutsutaan "ennakoivaksi ajoitukseksi", ja sen avulla voimme olla onnistuneesti vuorovaikutuksessa ympäröivän maailman kanssa. Kuinka se toimii?
Ennakoiva ajoitus on osittain se, mikä antaa meille mahdollisuuden tehdä sopivimmat päätökset hyvin dynaamisessa maailmassa.
Mutta mihin tämä prosessi perustuu?
Kalifornian yliopiston Berkeleyn tutkijoiden tekemä uusi tutkimus selittää, että ihmisen aivot laskevat tapahtumaa ennakoiden kahteen erilliseen järjestelmään.
"Olipa kyseessä sitten urheilu, musiikki, puhe tai edes huomion jakaminen, tutkimuksemme viittaa siihen, että ajoitus ei ole yhtenäinen prosessi, mutta että ajallisia ennusteita on kaksi erillistä tapaa, jotka riippuvat aivojen eri osista", lyijy sanoo tutkimuksen tekijä Assaf Breska, neurotieteen tutkijatohtori.
"Yhdessä", toteaa vanhempi tutkimuksen kirjoittaja professori Richard Ivry, "näiden aivojärjestelmien avulla emme voi vain olla olemassa tällä hetkellä, vaan myös ennakoida aktiivisesti tulevaisuutta."
Yksi järjestelmä, tutkijoiden mukaan, antaa meille mahdollisuuden ennakoida tulevia tapahtumia aikaisempien kokemuksiemme perusteella, kun taas toinen järjestelmä perustuu rytmisten mallien tunnistamiseen.
Kuinka nämä kaksi järjestelmää kuitenkin toimivat? Käynnistyvätkö ne eri aikoina riippuen tilanteesta, johon meidän on vastattava?
Tutkimuksen tekijät uskovat, että vastaaminen tähän kysymykseen voi myös auttaa meitä ymmärtämään paremmin, miten aivot toimivat erilaisissa neurodegeneratiivisissa olosuhteissa.
Tämä puolestaan antaisi asiantuntijoille parempia strategioita tällaisessa tilassa elävien ihmisten hoitamiseksi.
Aivojen alueet, joiden tehtävänä on ajoittaa
Tuoreessa tutkimuksessa, jonka havainnot näkyvät nyt lehdessä PNAS - tutkijat työskentelivät ihmisten kanssa, joilla oli joko Parkinsonin tauti tai pikkuaivojen rappeuma.
Molemmille näistä olosuhteista on ominaista koordinaatio- ja tasapainohäiriöt, vaikka ne näyttävät vaikuttavan aivojen eri alueisiin.
Vaikka Parkinsonin tauti vaikuttaa hermoreitteihin tyvikanavoissa, joka on alue, joka on upotettu syvälle aivokuoren sisälle, pikkuaivojen rappeutumiseen, aivojen hermosolut kuolevat progressiivisesti.
Tutkijat vertasivat tapoja, joilla kussakin tilassa olevat ihmiset käyttivät ajallisia vihjeitä vastatakseen erilaisiin testeihin.
Kaikki tutkimuksen osallistujat reagoivat kahteen eri värillisten neliöiden sarjaan, jotka vilkkuvat tietokoneen näytöllä. Ensimmäisessä harjoituksessa värilliset neliöt menestyivät toisiaan tasaisessa, rytmisessä tahdissa.
Toisessa harjoituksessa värilliset neliöt menestyivät toisiaan eri tavalla, jotka eivät noudattaneet samaa tasaista rytmiä.
Näiden testien aikana tutkijat havaitsivat, että Parkinsonin tautia sairastavilla osallistujilla oli taipumus toimia paremmin monimutkaisessa kuvioharjoituksessa, kun taas pikkuaivojen rappeutuneet reagoivat paremmin rytmiseen peräkkäistestiin.
"Osoitamme, että pikkuaivojen rappeutumista sairastavilla potilailla on heikentynyt rytmittömien ajallisten vihjeiden käyttö, kun taas potilailla, joilla on Parkinsonin tautiin liittyvä tyvikudoksen rappeuma, rytmisten vihjeiden käyttö on heikentynyt", sanoo professori Ivry.
Nämä havainnot antoivat tiimille mahdollisuuden tunnistaa, mitkä aivojen alueet olivat yhteydessä mihin ennakoivaan ajoitusjärjestelmään. Kirjoittajat tulivat siihen tulokseen, että rytminen ajoitus vastaa perusganglioita, kun taas intervalliajoitus - aiempien kokemusten perusteella - vastaa pikkuaivoja.
Kliiniset vaikutukset
Tärkeää on, että tutkijat lisäävät, että tämä haastaa aikaisemmat teoriat, jotka viittaavat siihen, että ennakoiva ajoitus on monoliittisen järjestelmän tulos.
"Tuloksemme ehdottavat ainakin kahta erilaista tapaa, jolla aivot ovat kehittyneet ennakoimaan tulevaisuutta", Breska kertoo.
”Rytmipohjainen järjestelmä on herkkä jaksoittaisille tapahtumille maailmassa, kuten luonnostaan puheelle ja musiikille. Intervallijärjestelmä tarjoaa yleisemmän ennakointikyvyn, joka on herkkä ajallisille säännöllisyydille, vaikka rytmisignaalia ei olisikaan. "
Assaf Breska
Kirjoittajat lisäävät myös, että tutkimuksessa ehdotetaan, että jos toinen näistä kahdesta järjestelmästä lakkaa toimimasta kunnolla, aivot voivat itse asiassa luottaa toiseen ennakoivaan ajoitukseen. Tällä voi olla merkittäviä vaikutuksia siihen, kuinka asiantuntijat hoitavat Parkinsonin tautia tai pikkuaivojen rappeutumista sairastavien ihmisten hoitoa.
"Tutkimuksessamme tunnistetaan paitsi ennakoivat olosuhteet, joissa nämä neurologiset potilaat ovat heikentyneet, myös kontekstit, joissa heillä ei ole vaikeuksia, mikä viittaa siihen, että voimme muokata heidän ympäristöään, jotta heidän olisi helpompaa olla vuorovaikutuksessa maailman kanssa oireidensa edessä ”, Toteaa Breska.
Tutkijat uskovat, että joitain tapoja auttaa ihmisiä selviytymään aivojen kahdesta "ajoitus" -järjestelmästä aiheutuvista vahingoista voivat sisältää sovelluksia ja tietokonepelejä, jotka on suunniteltu aivojen kouluttamiseen, sekä syviä aivojen stimulaatiotekniikoita.
