Bagaimana Otak Memasukkan Maklumat Baru ke dalam Penentuan Matlamat
Dengan menggunakan imbasan otak sukarelawan manusia, para penyelidik di Institut Neurosains Princeton (PNI) mendapati bahawa tujuan mengemas kini berlaku di korteks prefrontal, dan nampaknya melibatkan isyarat yang berkaitan dengan dopamin kimia otak. Ketika para penyelidik menggunakan denyut magnet untuk mengganggu aktiviti di kawasan otak itu, para sukarelawan tidak dapat beralih ke tugas baru ketika bermain permainan yang mengharuskan mereka menekan butang setelah melihat huruf muncul di layar.
"Kami telah menemukan mekanisme asas yang menyumbang kepada kemampuan otak untuk berkonsentrasi pada satu tugas dan kemudian secara fleksibel beralih ke tugas lain," kata Jonathan Cohen, Ph.D., pengarah bersama PNI. "Kerosakan dalam sistem ini merupakan pusat banyak gangguan fungsi kognitif yang kritikal, seperti yang diperhatikan dalam skizofrenia dan gangguan obsesif-kompulsif."
Cohen menjelaskan bahawa penyelidikan yang ada menunjukkan bahawa apabila maklumat baru digunakan untuk mengemas kini tugas, tingkah laku atau tujuan, maklumat ini disimpan dalam jenis penyimpanan memori jangka pendek yang dikenali sebagai memori kerja. Namun, penyelidik tidak mengetahui mekanisme apa yang terlibat dalam mengemas kini maklumat ini.
Untuk mengetahuinya, pasukan penyelidik Cohen menggunakan pengimejan resonans magnetik fungsional (fMRI) untuk mengimbas otak sukarelawan yang bermain permainan di mana mereka menekan butang tertentu bergantung pada petunjuk visual tertentu.
Sekiranya sukarelawan melihat huruf A sebelum melihat huruf X, dia harus menekan butang 1. Tetapi jika sukarelawan melihat huruf B sebelum melihat huruf X, peserta harus menekan butang 2. A dan B dilayani sebagai maklumat baru yang digunakan orang itu untuk mengemas kini tujuan mereka menentukan butang mana yang harus ditekan. Versi tugas yang lain memerlukan peserta yang sama untuk menekan butang 1 setelah melihat X tanpa mengira sama ada A atau B ditunjukkan.
Dengan fMRI, para penyelidik mengesan aktiviti di korteks prefrontal kanan semasa tugas yang memerlukan peserta mengingat sama ada mereka melihat A atau B sebelum menekan butang yang betul, tetapi tidak semasa tugas di mana peserta hanya perlu menekan butang ketika diminta oleh X.
Hasil ini mengesahkan penemuan dari kajian sebelumnya yang diketuai oleh Cohen yang menggunakan kaedah pengimbasan lain untuk mengukur masa aktiviti otak. Dengan menggunakan electroencephalography (EEG), para penyelidik mendapati bahawa korteks prefrontal menunjukkan lonjakan aktiviti elektrik otak 150 milisaat setelah peserta melihat huruf A atau B.
Untuk kajian baru, para penyelidik menunjukkan bahawa korteks prefrontal memang merupakan kawasan otak yang terlibat dengan mengemas kini memori kerja dengan menghantar denyut magnet pendek ke rantau ini. Nadi ini mengganggu aktiviti korteks pada waktu yang tepat - seperti yang dinyatakan oleh EEG - para penyelidik mengesyaki bahawa korteks prefrontal sedang mengemas kini memori kerja.
Semasa para penyelidik memperkenalkan nadi di sebelah kanan korteks prefrontal kira-kira 150 milisaat setelah para sukarelawan melihat A atau B, para peserta tidak dapat menekan butang yang betul, kata Cohen.
"Kami meramalkan bahawa jika nadi dihantar ke bahagian korteks prefrontal kanan yang diamati menggunakan fMRI, dan pada saat otak mengemas kini informasinya seperti yang diungkapkan oleh EEG, maka subjek tidak akan menyimpan maklumat tentang A dan B, mengganggu penampilannya dalam tugas menekan butang, ”kata Cohen.
Akhirnya, para penyelidik meneroka teori mereka bahawa dopamin - bahan kimia yang berlaku secara semula jadi yang terlibat dalam motivasi dan ganjaran - menandakan maklumat baru yang memasuki korteks prefrontal sebagai penting untuk mengemas kini memori dan tujuan kerja.
Cohen dan pasukannya mencitrakan kawasan otak yang disebut otak tengah, yang mengandungi kelompok sel saraf yang disebut inti dopaminergik yang merupakan sumber sebahagian besar isyarat dopamin di otak.
Dengan menggunakan fMRI resolusi tinggi, para penyelidik menyiasat aktiviti sel-sel pembebasan dopamin ini di otak sukarelawan yang terlibat dalam permainan. Para penyelidik mendapati bahawa aktiviti di kawasan ini berkorelasi dengan aktiviti di korteks prefrontal kanan dan dengan kemampuan sukarelawan untuk menekan butang yang betul.
"Bahagian yang luar biasa adalah bahawa isyarat dopamin berkorelasi baik dengan tingkah laku sukarelawan kami dan aktiviti otak mereka di korteks prefrontal," kata Cohen. "Konstelasi penemuan ini memberikan bukti kuat bahawa inti dopaminergik memungkinkan korteks prefrontal berpegang pada maklumat yang relevan untuk mengemas kini tingkah laku, tetapi bukan maklumat yang tidak."
Kajian ini diterbitkan oleh Prosiding Akademi Sains Nasional.
Sumber: Universiti Princeton
