Sådan forudsiger din hjerne fremtidige begivenheder
Hjerner lærer at forudse fremtidige hændelser ud fra mønstre. Denne proces kaldes "forventet timing", og det giver os mulighed for at interagere med succes med verden omkring os. Hvordan virker det?
Forventende timing er til dels, hvad der giver os mulighed for at træffe de mest passende beslutninger i en meget dynamisk verden.
Men hvad stoler denne proces på?
En ny undersøgelse foretaget af forskere fra University of California, Berkeley, forklarer, at den menneskelige hjerne regner med to forskellige systemer, når man forudser en begivenhed.
"Uanset om det er sport, musik, tale eller endda tildeling af opmærksomhed, antyder vores undersøgelse, at timing ikke er en samlet proces, men at der er to forskellige måder, hvorpå vi giver timelige forudsigelser, og disse afhænger af forskellige dele af hjernen," siger bly studieforfatter Assaf Breska, en postdoktoral forsker inden for neurovidenskab.
”Sammen”, siger seniorstudieforfatter Prof. Richard Ivry, “giver disse hjernesystemer os mulighed for ikke kun at eksistere i øjeblikket, men også aktivt forudse fremtiden."
Et system, fandt forskerne, giver os mulighed for at forudse fremtidige hændelser baseret på vores tidligere erfaringer, mens et andet system er baseret på identifikation af rytmiske mønstre.
Hvordan fungerer disse to systemer dog? "Sparker de" ind på forskellige tidspunkter afhængigt af den sammenhæng, som vi skal reagere på?
At svare på dette spørgsmål, mener undersøgelsesforfatterne, også kunne hjælpe os med bedre at forstå, hvordan hjernen fungerer under forskellige neurodegenerative tilstande.
Til gengæld ville dette give specialister mulighed for at komme med bedre strategier til at tage sig af mennesker, der lever med en sådan tilstand.
Hjerneregionerne med 'timing'
I den nylige undersøgelse - hvis resultater nu vises i tidsskriftet PNAS - forskerne arbejdede med mennesker med enten Parkinsons sygdom eller cerebellær degeneration.
Begge disse tilstande er kendetegnet ved problemer med koordination og balance, selvom de ser ud til at påvirke forskellige regioner i hjernen.
Mens Parkinsons påvirker neurale veje i basalganglierne, som er en region indlejret dybt inde i hjernebarken, i cerebellær degeneration, er det nerveceller i lillehjernen, der gradvist dør.
Forskerne sammenlignede måder, hvorpå mennesker med hver tilstand brugte timelige signaler til at reagere på forskellige tests.
Alle undersøgelsesdeltagerne reagerede på to forskellige sekvenser af farvede firkanter, der blinkede ud på en computerskærm. I den første øvelse lykkedes de farvede firkanter hinanden i et stabilt, rytmisk tempo.
I den anden øvelse lykkedes de farvede firkanter hinanden i et andet mønster, der ikke fulgte den samme faste rytme.
Under disse tests observerede forskerne, at deltagere med Parkinsons sygdom havde en tendens til at klare sig bedre på den komplekse mønsterøvelse, mens de med cerebellær degeneration reagerede bedre på den rytmiske successionsprøve.
"Vi viser, at patienter med cerebellær degeneration er svækket ved at bruge ikke-rytmiske tidsmæssige signaler, mens patienter med basal gangliadegeneration forbundet med Parkinsons sygdom er svækket ved at bruge rytmiske signaler," siger prof. Ivry.
Disse fund gjorde det muligt for holdet at identificere, hvilke hjerneområder der var knyttet til hvilket foregribende timing system. Forfatterne konkluderede, at rytmisk timing svarer til basalganglierne, mens intervaltiming - baseret på minder fra tidligere erfaringer - svarer til lillehjernen.
Kliniske implikationer
Det er vigtigt, at forskerne tilføjer, at dette udfordrer tidligere teorier, der antyder, at forventet timing er resultatet af et monolitisk system.
”Vores resultater antyder mindst to forskellige måder, hvorpå hjernen har udviklet sig til at foregribe fremtiden,” forklarer Breska.
”Et rytmebaseret system er følsomt for periodiske begivenheder i verden, som det er iboende i tale og musik. Og et intervalsystem giver en mere generel forventningsevne, følsom over for tidsmæssige regelmæssigheder, selv i fravær af et rytmisk signal. ”
Assaf Breska
Forfatterne tilføjer også, at undersøgelsen antyder, at hvis et af disse to systemer holder op med at fungere ordentligt, kan hjernen måske være i stand til at stole på den anden til forventet timing. Dette kan have vigtige konsekvenser for, hvordan specialister håndterer pleje af mennesker med Parkinsons sygdom eller cerebellar degeneration.
”Vores undersøgelse identificerer ikke kun de forventede sammenhænge, hvor disse neurologiske patienter er svækkede, men også de sammenhænge, hvor de ikke har problemer, hvilket tyder på, at vi kunne ændre deres omgivelser for at gøre det lettere for dem at interagere med verden i lyset af deres symptomer , ”Bemærker Breska.
Forskerne mener, at nogle måder at hjælpe folk med at håndtere skader på et af de to "timing" -systemer i hjernen kan omfatte apps og computerspil designet til at træne hjernen samt dybe hjernestimuleringsteknikker.
