Pencitraan Otak Membantu Memetakan Cara Kita Berfikir

Otak manusia adalah organ yang sangat rumit dengan banyak rahsia. Untuk meningkatkan pemahaman tentang bagaimana otak membuat dan mengendalikan pemikiran, para penyelidik telah mengubah sistem pencitraan otak struktur menjadi "diagram pendawaian" hubungan antara kawasan otak.

Tiga penyelidik dari University of California Santa Barbara Department of Psychological & Brain Sciences (UCSB) - Michael Miller, Scott Grafton, dan Matt Cieslak - menggunakan struktur rangkaian saraf untuk mempelajari peraturan asas yang mengatur bahagian otak yang paling mampu menjalankan kawalan kognitif terhadap pemikiran dan tindakan.

Kajian ini adalah yang pertama memberikan penjelasan mekanistik tentang bagaimana korteks frontal memberikan kawalan terhadap triliunan neuron individu yang membolehkan orang tetap fokus pada satu tugas atau beralih ke yang berbeza secara radikal.

Penemuan itu muncul dalam jurnal Komunikasi Alam.

"Kawasan tertentu otak anda cenderung mengawal pemikiran anda berdasarkan tempat mereka berada dalam hubungannya dengan wilayah lain," kata Miller, seorang profesor psikologi UCSB dan pengarang bersama makalah tersebut.

"Kawasan di 'pinggiran' dapat melakukan jenis kawalan yang sangat spesifik. Mereka dapat memindahkan sistem ke keadaan yang jauh, seperti beralih dari bekerja di tempat kerja anda untuk bermain dengan anak-anak anda. "

Penyelidikan baru ini menggabungkan ilmu pengetahuan mutakhir dengan bidang sains rangkaian yang muncul, yang sering digunakan untuk mempelajari sistem sosial.

Dengan menerapkan teori kawalan - bidang yang secara tradisional digunakan untuk mengkaji sistem elektrikal dan mekanikal - penyelidik menunjukkan bahawa berada di pinggir otak adalah perlu bagi korteks frontal untuk mengawal arah pemikiran dan tingkah laku yang diarahkan secara dinamik.

"Kami memerlukan teori asas bagaimana otak mengawal dirinya sendiri, dan untuk sampai ke sana, kami mencadangkan merawat otak sebagai sistem kejuruteraan," kata pengarang kanan Danielle Bassett, seorang Penolong Profesor Inovasi di University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Sains.

"Kawalan kognitif sama seperti kawalan kejuruteraan: Anda memodelkan dinamika sistem dengan mengenal pasti perkara penting; jika saya menekan satu bahagian itu atau menarik tuas ini, saya dapat memberikan ramalan bagaimana ia akan mempengaruhi bahagian rangkaian yang lain. "

Dengan menerapkan persamaan teori kawalan pada diagram pendawaian yang dihasilkan dari imbasan otak, para penyelidik menunjukkan bahawa perbezaan geografi dan fungsi antara kawasan otak saling berkaitan.

Walaupun analisis tidak dapat mengatakan sama ada lokasi korteks frontal atau perannya berkembang terlebih dahulu, ia menunjukkan bahawa sebahagian daripada kemampuan korteks frontal untuk mengawal fungsi eksekutif bergantung pada jaraknya dari bahagian lain dari jaringan otak.

"Kajian ini menunjukkan gelombang sains rangkaian baru, berdasarkan teori kawalan yang ketat," kata pengarang bersama Grafton, pengarah Pusat Pengimejan Otak UCSB.

"Ketika diterapkan pada data pencitraan otak yang canggih, kita mulai melihat beberapa pertukaran rancangan yang wujud dalam seni bina hubungan otak."

Kawasan yang paling saling berkaitan - dan oleh itu lebih dalaman ke rangkaian - sangat baik untuk menggerakkan otak ke keadaan berdekatan - contohnya, dari menulis e-mel seseorang hingga bercakap dengan orang itu di telefon.

"Apa yang sangat menarik jika kita melihat di mana node dalaman itu, semuanya berada di kawasan 'mod lalai', yang merupakan kawasan yang aktif ketika anda sedang berehat," kata Bassett. "Ini masuk akal, kerana jika anda membuat sistem yang optimum, anda ingin meletakkan garis dasar di mana ia dapat sampai ke sebagian besar tempat yang harus dikunjungi dengan mudah."

Menurut pengarang bersama Cieslak, jenis pemahaman holistik mengenai hubungan antara lokasi kawasan otak dan peranannya diperlukan untuk menyesuaikan rawatan yang lebih baik bagi orang yang kehilangan fungsi eksekutif akibat penyakit atau kecederaan.

Cieslak percaya bahawa pemahaman asas mengenai bagaimana otak mengawal aktivitinya dapat membantu membawa kepada intervensi yang lebih baik untuk keadaan perubatan yang berkaitan dengan pengurangan kawalan kognitif, seperti autisme, skizofrenia atau demensia.

Sumber: University of California, Santa Barbara / EurekAlert