2023 Autor: Bryan Walter | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-24 23:09
Aktivierung von Gehirnstrukturen durch die Ausführung der Aufgabe "2-back". Warme Farben entsprechen erhöhter Aktivität, kalte Farben - abnehmen.
Wissenschaftler aus Großbritannien haben gezeigt, dass die Stimulation des Gehirns im Einklang mit seinem eigenen Theta-Rhythmus die Effizienz kognitiver Aufgaben steigert, die das Arbeitsgedächtnis belasten. Dies wiederum deutet darauf hin, dass die Synchronisation eine entscheidende Rolle bei der Organisation der Arbeit weit entfernter Hirnregionen spielt. Die vollständige Studie ist auf der eLife-Website verfügbar.
Wie Sie wissen, ist eine inhärente Eigenschaft einer Nervenzelle ihre Erregbarkeit - die Fähigkeit, als Reaktion auf eine Reizung ein Aktionspotential zu erzeugen. Verstreute Zellen können sich kombinieren und gleichzeitig aktivieren - synchronisieren, und wenn sie dies mit einer regelmäßigen Frequenz tun, erscheinen die Rhythmen des Gehirns. Es wird angenommen, dass der Informationsaustausch innerhalb und zwischen neuronalen Netzen unter direkter Beteiligung dieser Rhythmen stattfindet, was die Vereinigung einzelner Neuronen zu Ensembles widerspiegelt, die an der Lösung verschiedener Probleme beteiligt sind. Somit hängen alle kognitiven Prozesse von der gut koordinierten Arbeit dieses Apparats ab.
Mit der Elektroenzephalographie (EEG) können Sie die elektrische Aktivität des Gehirns aufzeichnen und beispielsweise die gleichen Rhythmen sehen - mehr zu dieser Methode lesen Sie hier. Aber Sie können nicht nur Signale vom Gehirn empfangen, sondern auch versuchen, den Prozess umzukehren, um das Geschehen im Gehirn zu beeinflussen. In den letzten Jahren wurde entdeckt, dass die Rhythmen des Gehirns beeinflusst werden können, indem man es mit einem schwachen elektrischen Strom über am Kopf angebrachte Elektroden stimuliert. Mit der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) konnten Wissenschaftler beispielsweise das Kurzzeitgedächtnis von Patienten mit Schizophrenie verbessern. Die Verwendung der Gleichstromstimulation weist auf die grundsätzliche Möglichkeit der Verwendung von Wechselstrom zur Stimulation hin. Diese Methode – tACS (transcranial alternating current Stimulation) – ermöglicht es, das Gehirn im Einklang oder Dissonanz mit seinen eigenen Rhythmen mit Strom zu versorgen und so deren Einfluss auf die Lösung verschiedener Probleme zu untersuchen.
Die Autoren der neuen Arbeit verwendeten die tACS-Methode, um ihre Wirkung auf das Gehirn bei Aufgaben zu untersuchen, die das Arbeitsgedächtnis belasten.
Um eine kognitive Belastung zu erzeugen, verwendeten die Wissenschaftler zwei Methoden: die Wahlreaktionsaufgabe und die N-Rückenaufgabe. Gemäß der ersten - "Wahl-Reaktion" - wurden dem Probanden nach links oder rechts zeigende Pfeile präsentiert, so dass er mit maximaler Geschwindigkeit die der richtigen Richtung entsprechenden Tasten drückte. Beim zweiten - "n-zurück" - wurde dem Versuchsteilnehmer eine Reizfolge präsentiert, und er musste ein Signal geben, wenn der aktuelle Reiz mit den demonstrierten n Schritten zurück zusammenfällt. In der beschriebenen Arbeit verwendeten die Wissenschaftler "1-zurück"- und "2-zurück"-Methoden.
Da das Arbeitsgedächtnis mit den frontalen und parietalen Regionen des Gehirns verbunden ist, wurden Stimulationselektroden für tACS auf der rechten Hemisphäre oberhalb dieser Zonen - dem mittleren Frontalgyrus und dem unteren Parietallappen - platziert und wir begannen mit der elektrischen Stimulation mit Parametern, die dem Theta-Rhythmus ähnlich sind, da der Zusammenhang zwischen Theta- dem Rhythmus und der Organisation neuronaler Ensembles bei Prozessen, die das Arbeitsgedächtnis nutzen, Wissenschaftlern seit langem bekannt ist.
Als Ergebnis stellte sich heraus, dass die Stimulation im Einklang mit dem Theta-Rhythmus die Ausführung der „2-zurück“-Aufgabe signifikant beschleunigt, bis die Unterschiede in der Effizienz der Lösung zwischen dem elementaren „1-zurück“und komplexere „2-back“-Aufgaben werden praktisch ausgelöscht.
Wissenschaftler haben auch das neurobiologische Substrat der beobachteten Phänomene untersucht. Dazu wurde eine funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) durchgeführt, bei der die Probanden Aufgaben zur „Wahlreaktion“und zur Aufgabe „2-zurück“bearbeiteten und Wissenschaftler im Einklang oder Dissonanz mit dem Theta-Rhythmus die Teile ihres Gehirns stimulierten.
Es stellte sich heraus, dass die tACS-Synchronisation während der 2-Rücken-Aufgabe die funktionelle Verbindung zwischen dem mittleren Frontalgyrus und dem Parietallappen inferior erhöht, was wahrscheinlich die Produktivitätssteigerung erklärt. Insgesamt weisen die Ergebnisse auf einen Zusammenhang zwischen der Ausführung gedächtnisintensiver Aufgaben und Hirnrhythmen hin, die entfernte Hirnregionen verbinden, um eine gemeinsame Aufgabe auszuführen. Dies bestätigt die Hypothese über die Rolle von Schwingungen bei der Koordination des Gehirns.
Im Allgemeinen trägt die wissenschaftliche Forschung, um die Feinheiten des Gehirns zu verstehen und ihm zu helfen, effizienter zu arbeiten, bereits Früchte. Die oben erwähnte tDCS-Methode hat es beispielsweise ermöglicht, die Pilotenausbildung zu beschleunigen.
