Jak mozkové sítě udržují pozornost?

souhrn: Nová studie zkoumá mozkové mechanismy za hlubokým soustředěním. Výzkum využívá funkční magnetickou rezonanci ke zkoumání nízkofrekvenčních fluktuací v mozkových sítích během soustředěných a méně soustředěných stavů.

Tým zjistil, že některé mozkové sítě se synchronizují a desynchronizují, což ovlivňuje schopnost jedince udržet pozornost. Tento hlubší vhled do dynamické povahy mozkové aktivity by mohl vést k lepším strategiím pro posílení zaměření a pozornosti v různých kognitivních úkolech.

Klíčová fakta:

1. Studie zkoumá vztah mezi kvaziperiodickými fluktuacemi mozkové sítě a trvalou pozorností a nachází vzorec, který se opakuje přibližně každých 20 sekund.
2. Mezi hlavní mozkové sítě patří fronto-parietální kontrolní síť (FPCN) a síť výchozího režimu (DMN), které hrají roli v zaměření na úkoly a vnitřním myšlení.
3. Výsledky naznačují, že synchronizace mezi těmito sítěmi může předpovídat změny v úrovních pozornosti, což poskytuje potenciální rámec pro zlepšení kognitivních funkcí.

zdroj: Gruzínský technologický institut

Dolly Seeberger milovala činnosti, které vyžadovaly její plnou pozornost, od vyplňování hádanek a přehrávání hudby až po čtení a sportování. „V té době jsem se cítila naprosto spokojená, jako bych byla v zóně,“ vzpomíná. „Hodiny uběhnou, ale budou se cítit jako minuty.“

I když je tento stav hluboké koncentrace nezbytný pro vysoce efektivní fungování, stále není plně pochopen. Nyní nová studie, kterou provedla Seeberger, postgraduální studentka na School of Psychology, spolu s jejím poradcem Ericem Schumacherem, profesorem na School of Psychology, odhalila mechanismy této studie.

Mezioborový tým Georgia Tech dále zahrnuje Nan Xu, Sam Larson a Sheilu Kielholz (Coulter Department of Biomedical Engineering), spolu s Marcusem Ma (School of Computing) a Christine Goodwin (School of Psychology).

Studie výzkumníků „Časově proměnná funkční konektivita předpovídá kolísání trvalé pozornosti v úloze sériového odposlechu“, publikovaná v Kognitivní, afektivní a behaviorální neurovědastuduje mozkovou aktivitu prostřednictvím funkční MRI během období hlubokého soustředění a méně soustředěné práce.

Tato práce je první, která zkoumá nízkofrekvenční fluktuace mezi různými sítěmi v mozku během koncentrace a mohla by sloužit jako výchozí bod pro studium složitějšího chování a stavů koncentrace.

„Váš mozek je dynamický. Nic není zapnuté ani vypnuté,“ vysvětluje Seeberger.

„Toto je fenomén, který jsme chtěli studovat. Jak se člověk dostane do zóny? Proč jsou někteří lidé schopni udržet svou pozornost lépe než jiní? Je to něco, co lze trénovat? Pokud ano, můžeme lidem pomoci zlepšit jejich výkon? „

Dynamický mozek

Práce týmu je také první, která studuje vztah mezi kolísáním pozornosti a vzorci mozkové sítě v rámci těchto 20sekundových nízkofrekvenčních cyklů.

„Po dlouhou dobu se studie neurálních oscilací zaměřovaly na rychlejší časové frekvence a ocenění těchto nízkofrekvenčních oscilací je relativně nové,“ říká Seeberger.

„Ale tyto nízkofrekvenční fluktuace mohou hrát klíčovou roli při regulaci vyšší kognice, jako je trvalá pozornost.“

„Jednou z věcí, které jsme objevili v předchozím výzkumu, je to, že v některých mozkových sítích dochází k přirozenému kolísání aktivity. Když někdo neprovádí konkrétní úkol, když je v MRI skeneru, vidíme, že kolísání nastává přibližně každých 20 sekund.“ dodává spoluautor Schumacher. , vysvětluje, že tým se o vzor zajímal, protože je kvaziperiodický, což znamená, že se neopakuje přesně každých 20 sekund a liší se mezi různými experimenty a subjekty.

Studiem těchto kvaziperiodických cyklů tým doufal, že změří vztah mezi fluktuacemi mozku v těchto sítích a fluktuacemi chování spojenými se změnami pozornosti.

Vaše pozornost je potřeba

K měření pozornosti účastníci klepali na metronom, zatímco byli ve skeneru fMRI. Tým byl schopen změřit, do jaké míry byli účastníci „v zóně“, měřením množství variací v kliknutích každého účastníka – větší variace indikovala, že se účastník méně soustředil, zatímco jemnější kliknutí indikovalo, že účastník byl „v zóně“. .“

Výzkumníci zjistili, že když se změní úroveň koncentrace subjektu, různé oblasti mozku se synchronizují a desynchronizují, zejména síť fronto-parietální kontroly (FPCN) a síť výchozího režimu (DMN).

FPCN je zapojena, když se člověk snaží zůstat na úkolu, zatímco DMN je spojena s vnitřně řízenými myšlenkami (které může mít účastník, když je méně soustředěný).

„Když je jedna z nich mimo zónu, tyto dvě sítě se synchronizují a jsou v nízkofrekvenční fázi,“ vysvětluje Seeberger. „Když je někdo v oblasti, tyto sítě se nesynchronizují.“

Zjištění naznačují, že 20sekundové vzorce mohou pomoci předpovědět, zda si člověk udrží pozornost nebo ne, a mohly by poskytnout zásadní vhled pro výzkumníky, kteří vyvíjejí nástroje a techniky, které nám pomáhají hluboce se soustředit.

Velký obraz

Zatímco přímý vztah mezi chováním a mozkovou aktivitou je stále neznámý, tyto 20sekundové vzorce mozkových fluktuací jsou vidět globálně a napříč druhy.

„Když někoho dáte do skeneru a jeho mysl se toulá, najdete tyto výkyvy. Tyto téměř měsíční vzorce můžete najít u hlodavců. Můžete je najít u primátů,“ říká Schumacher. „Na aktivitě mozkové sítě je něco zásadního.“ .“

„Myslím, že to odpovídá na opravdu zásadní otázku o vztahu mezi chováním a mozkovou aktivitou,“ dodává.

„Pochopení toho, jak tyto mozkové sítě spolupracují a ovlivňují chování, by mohlo vést k novým léčebným postupům, které lidem pomohou regulovat jejich mozkové sítě nejúčinnějším způsobem.“

Ačkoli tento jednoduchý úkol nemusí zkoumat složité chování, studie může sloužit jako výchozí bod pro přechod ke složitějšímu chování a stavům soustředění.

„Dále bych chtěl studovat trvalou pozornost přirozenějším způsobem,“ říká Seeberger. „Doufám, že dokážeme zlepšit porozumění pozornosti a pomoci lidem lépe se vyrovnat s jejich schopností ji ovládat, udržovat a zvyšovat.“

O tomto zájmu a zprávách neurovědního výzkumu

autor: Jess Hunt Ralston
zdroj: Gruzínský technologický institut
sdělení: Jess Hunt Ralston – Georgia Institute of Technology
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: Otevřený přístup.
„Časově proměnná funkční konektivita předpovídá výkyvy v trvalé pozornosti v úloze sériového odposlechu„Od Dolly T. Seeberger a kol. Kognitivní, afektivní a behaviorální neurověda

shrnutí

Časově proměnná funkční konektivita předpovídá výkyvy v trvalé pozornosti v úloze sériového odposlechu

Mechanismy toho, jak rozsáhlé mozkové sítě přispívají k trvalé pozornosti, nejsou známy. Pozornost kolísá okamžik od okamžiku a tato neustálá změna odpovídá dynamickým změnám funkční konektivity mezi mozkovými sítěmi zapojenými do alokace endogenní a exogenní pozornosti.

V této studii jsme zkoumali, jak se aktivita mozkové sítě liší na různých úrovních zaměření pozornosti (tj. „regionech“).

Účastníci provedli úkol klepání prstem a na základě předchozího výzkumu byl výkon nebo stav v zóně definován sníženou variabilitou reakční doby a mimo zónu jako inverzní. K relacím v zóně obvykle dochází dříve v relaci ve srovnání s bloky mimo zónu. To není překvapivé vzhledem k tomu, jak úroky v čase kolísají.

Pomocí nové metody časově proměnlivé funkční konektivity, nazývané kvaziperiodická analýza vzorů (tj. spolehlivé nízkofrekvenční fluktuace na úrovni sítě), jsme zjistili, že aktivita mezi sítí ve výchozím režimu (DMN) a sítí s pozitivním úkolem (TPN) ) je výrazně odolnější vůči korelaci během vnitroregionálních států oproti případům mimo region.

Navíc je to přepínač fronto-parietální kontrolní sítě (FPCN), který rozlišuje mezi dvěma stavy regionu. Aktivita v dorzální pozornostní síti (DAN) a DMN byla v obou regionech desynchronizována.

Během období mimo oblast se FPCN synchronizuje s DMN, zatímco během období mimo oblast se FPCN přepne na synchronizaci s DAN. Naproti tomu ventrální pozornostní síť (VAN) se synchronizuje těsněji s DMN během období v oblasti než během období mimo oblast.

Tyto výsledky ukazují, že časově proměnná funkční konektivita nízkofrekvenčních fluktuací napříč různými mozkovými sítěmi se mění v závislosti na fluktuacích trvalé pozornosti nebo jiných procesech, které se v čase mění.