Dalam Otak, Pemikiran Bersaing Muncul dalam Gelombang dan Irama
Bukti yang muncul menunjukkan bahawa sekumpulan neuron dapat mewakili setiap maklumat unik, tetapi tidak ada yang tahu bagaimana bentuk ensembel ini, atau bagaimana bentuknya.
Dalam kajian baru, para penyelidik di MIT dan Boston University memperoleh pandangan tentang bagaimana kumpulan saraf membentuk pemikiran dan menyokong fleksibiliti untuk mengubah pemikiran seseorang.
Para penyelidik mengenal pasti kumpulan neuron yang menyandikan peraturan tingkah laku tertentu dengan berayun selari antara satu sama lain. Hasilnya menunjukkan bahawa sifat pemikiran sedar mungkin berirama.
“Ketika kami berbicara, pemikiran melayang masuk dan keluar dari kepala kami. Itu semua ensemble membentuk dan kemudian mengkonfigurasi semula sesuatu yang lain. Sudah menjadi misteri bagaimana otak melakukan ini, ”kata penyelidik Earl Miller, Ph.D. "Itulah masalah asas yang kita bicarakan - sifat pemikiran itu sendiri."
Hasil kajian diterbitkan dalam jurnal Neuron.
Para saintis penyelidikan mengenal pasti dua kumpulan saraf otak monyet yang dilatih untuk bertindak balas terhadap objek berdasarkan warna atau orientasinya. Tugas ini memerlukan fleksibiliti kognitif - keupayaan untuk beralih antara dua set peraturan yang berbeza untuk tingkah laku.
"Secara berkesan apa yang mereka lakukan adalah memusatkan perhatian pada beberapa bahagian maklumat di dunia dan mengabaikan yang lain. Tingkah laku yang mereka lakukan bergantung pada konteksnya, "kata Tim Buschman, Ph.D., seorang penyelidik pasca doktoral MIT dan salah seorang penulis utama makalah tersebut.
Ketika haiwan beralih antara tugas, para penyelidik mengukur gelombang otak yang dihasilkan di lokasi yang berlainan di korteks prefrontal, di mana kebanyakan perancangan dan pemikiran berlaku. Gelombang tersebut dihasilkan oleh turun naik aktiviti elektrikal neuron berirama.
Ketika haiwan bertindak balas terhadap objek berdasarkan orientasi, para penyelidik mendapati bahawa neuron tertentu berayun pada frekuensi tinggi yang menghasilkan gelombang beta.
Ketika warna adalah peraturan yang diperlukan, kumpulan neuron yang berbeza berayun dalam frekuensi beta. Beberapa neuron bertindih, termasuk dalam lebih dari satu kumpulan, tetapi setiap kumpulan mempunyai corak tersendiri.
Menariknya, para penyelidik juga melihat ayunan pada julat alpha frekuensi rendah di antara neuron yang membentuk ensemble peraturan orientasi, tetapi hanya ketika peraturan warna diterapkan. Para penyelidik percaya bahawa gelombang alfa, yang telah dikaitkan dengan penekanan aktiviti otak, membantu menenangkan neuron yang mencetuskan peraturan orientasi.
"Apa ini menunjukkan bahwa orientasi dominan, dan warnanya lebih lemah. Otak melemparkan ledakan alpha ini ke ensemble orientasi untuk menutupnya, sehingga binatang itu dapat menggunakan ensemble yang lebih lemah, ”kata Miller.
Objektif seterusnya bagi para penyelidik adalah untuk mengetahui bagaimana ensembel saraf ini mengkoordinasikan aktiviti mereka ketika otak beralih antara peraturan atau pemikiran yang berbeza.
Sebilangan saintis saraf telah berteori bahawa struktur otak yang lebih dalam, seperti thalamus, menangani koordinasi ini, tetapi tidak ada yang tahu pasti, kata Miller. "Ini adalah salah satu misteri kognisi terbesar, apa yang mengawal pemikiran anda," katanya.
Pakar percaya bahawa benang penyiasatan ini juga dapat membantu mengungkap dasar kesedaran saraf.
"Karakteristik kesedaran yang paling mendasar adalah keupayaannya yang terhad. Anda hanya dapat menyimpan sedikit pemikiran dalam satu masa, ”kata Miller.
Gegaran ini mungkin menjelaskan mengapa: Kajian terdahulu menunjukkan bahawa ketika seekor haiwan memikirkan dua fikiran, dua ansambel berbeza berayun dalam frekuensi beta, di luar fasa satu sama lain.
"Itu segera menunjukkan mengapa ada kemampuan terhad untuk sedar: Hanya banyak bola yang dapat disimpan di udara pada waktu yang sama, hanya sebilangan maklumat yang dapat masuk ke dalam satu kitaran berayun," kata Miller.
Para penyelidik percaya bahawa memahami ayunan otak dapat membantu para saintis mengungkap misteri psikosis dalam gangguan pemikiran seperti skizofrenia - kajian menunjukkan bahawa pesakit dengan skizofrenia telah mengurangkan ayunan beta.
Sumber: Institut Teknologi Massachusetts
