W ten sposób Twój mózg przewiduje przyszłe wydarzenia
Mózgi uczą się, jak przewidywać przyszłe zdarzenia na podstawie wzorców. Ten proces nazywany jest „wyczekiwaniem w czasie” i pozwala nam z powodzeniem wchodzić w interakcje z otaczającym nas światem. Jak to działa?
Czas przewidujący jest po części tym, co pozwala nam podejmować najwłaściwsze decyzje w bardzo dynamicznym świecie.
Ale na czym polega ten proces?
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley wyjaśnia, że przewidując wystąpienie, ludzki mózg liczy na dwa odrębne systemy.
„Niezależnie od tego, czy chodzi o sport, muzykę, mowę, czy nawet skupianie uwagi, nasze badanie sugeruje, że synchronizacja nie jest ujednoliconym procesem, ale istnieją dwa różne sposoby tworzenia prognoz czasowych, które zależą od różnych części mózgu” - mówi kierownik autor badania Assaf Breska, badacz z tytułem doktora neuronauki.
„Razem”, stwierdza starszy autor badania, prof. Richard Ivry, „te systemy mózgowe pozwalają nam nie tylko istnieć w danej chwili, ale także aktywnie przewidywać przyszłość”.
Naukowcy odkryli, że jeden system pozwala nam przewidywać przyszłe wydarzenia na podstawie naszych przeszłych doświadczeń, podczas gdy inny system opiera się na identyfikacji wzorców rytmicznych.
Jak jednak działają te dwa systemy? Czy „włączają się” w różnym czasie, w zależności od kontekstu, na który musimy odpowiedzieć?
Autorzy badania uważają, że odpowiedź na to pytanie może również pomóc nam lepiej zrozumieć, jak działa mózg w różnych stanach neurodegeneracyjnych.
To z kolei pozwoliłoby specjalistom na opracowanie lepszych strategii opieki nad osobami żyjącymi z takim schorzeniem.
Regiony mózgu, którym powierzono „synchronizację”
W ostatnim badaniu - którego wyniki pojawiają się teraz w czasopiśmie PNAS - naukowcy pracowali z osobami z chorobą Parkinsona lub zwyrodnieniem móżdżku.
Oba te stany charakteryzują się problemami z koordynacją i równowagą, chociaż wydają się wpływać na różne obszary mózgu.
Podczas gdy choroba Parkinsona wpływa na ścieżki nerwowe w zwojach podstawy mózgu, które są regionem osadzonym głęboko w korze mózgowej, w degeneracji móżdżku stopniowo obumierają komórki nerwowe w móżdżku.
Naukowcy porównali sposoby, w jakie osoby z każdym stanem wykorzystywały wskazówki czasowe, aby odpowiedzieć na różne testy.
Wszyscy uczestnicy badania zareagowali na dwie różne sekwencje kolorowych kwadratów migających na ekranie komputera. W pierwszym ćwiczeniu kolorowe kwadraty następowały po sobie w stałym, rytmicznym tempie.
W drugim ćwiczeniu kolorowe kwadraty następowały po sobie w inny sposób, który nie był zgodny z tym samym stałym rytmem.
Podczas tych testów naukowcy zaobserwowali, że uczestnicy z chorobą Parkinsona lepiej radzili sobie w złożonych ćwiczeniach wzorcowych, podczas gdy osoby ze zwyrodnieniem móżdżku lepiej odpowiadały na test rytmicznej kolejności.
„Pokazujemy, że pacjenci ze zwyrodnieniem móżdżku są upośledzeni w stosowaniu nierytmicznych sygnałów skroniowych, podczas gdy pacjenci ze zwyrodnieniem zwojów podstawy mózgu związanym z chorobą Parkinsona są upośledzeni w stosowaniu rytmicznych sygnałów” - mówi prof. Ivry.
Odkrycia te pozwoliły zespołowi zidentyfikować, które obszary mózgu były powiązane z którym systemem przewidywania czasu. Autorzy doszli do wniosku, że synchronizacja rytmiczna odpowiada zwojom podstawy, podczas gdy synchronizacja interwałowa - oparta na wspomnieniach z wcześniejszych doświadczeń - odpowiada móżdżkowi.
Implikacje kliniczne
Co ważne, dodają naukowcy, stanowi to wyzwanie dla poprzednich teorii sugerujących, że przewidywanie czasu jest wynikiem systemu monolitycznego.
„Nasze wyniki sugerują co najmniej dwa różne sposoby, w jakie mózg ewoluował, aby przewidywać przyszłość” - wyjaśnia Breska.
„System oparty na rytmie jest wrażliwy na okresowe wydarzenia na świecie, takie jak nieodłączne w mowie i muzyce. A system interwałowy zapewnia bardziej ogólną zdolność przewidywania, wrażliwą na regularności czasowe, nawet przy braku sygnału rytmicznego ”.
Assaf Breska
Autorzy dodają również, że badanie sugeruje, że jeśli jeden z tych dwóch systemów przestanie działać prawidłowo, mózg może w rzeczywistości polegać na drugim, jeśli chodzi o wyczucie czasu. Może to mieć ważne konsekwencje dla sposobu, w jaki specjaliści zarządzają opieką nad osobami z chorobą Parkinsona lub zwyrodnieniem móżdżku.
„Nasze badanie identyfikuje nie tylko konteksty przewidujące, w których ci neurologiczni pacjenci są upośledzeni, ale także konteksty, w których nie mają trudności, sugerując, że możemy zmodyfikować ich otoczenie, aby ułatwić im interakcję ze światem w obliczu ich objawów - zauważa Breska.
Naukowcy są przekonani, że niektóre sposoby pomagania ludziom w radzeniu sobie z uszkodzeniem jednego z dwóch „układów czasowych” w mózgu mogą obejmować aplikacje i gry komputerowe przeznaczone do treningu mózgu, a także techniki głębokiej stymulacji mózgu.
