کوی دانش - kooy

شناساییِ پایه‌ی عصبی در عملکرد چندوظیفه‌ای

شناساییِ پایه‌ی عصبی در عملکرد چندوظیفه‌ای
12 شهریور
09:15 1394
پژوهشگران با مطالعه‌ی شبکه‌های فعالیت در قشر پیشانی مغز نشان دادند این شبکه‌ها در چه سطحی، زمانِ جابه‌جایی از یک وظیفه (دستورالعمل اجرایی مغز) به وظیفه‌ی دیگر می‌توانند خود را مجدداً پیکربندی کنند. این امر انعطاف‌پذیری شناختی در افراد را نشان می‌دهد.

تصویر فوق: این طرح نشان‌دهنده‌ی قدرتِ اتصال بین گره‌های مغز در طول وظیفه‌ی کنترل (تصویر سمت چپ) و وظیفه‌ی حافظه (تصویر سمت راست) است. نواحیِ مغزی در محورهای X و Y نشان داده شده‌اند، قدرتِ اتصال آنها با رنگ‌ِ هماهنگ در جایی که به هم رسیده‌اند مشخص شده است.

 

چه چیزی باعث می‌شود برخی افراد بهتر بتوانند بین وظایفِ مختلف تغییر کنند و از کاری به کارِ دیگری بروند؟ پژوهشگرانِ دانشگاه پنسیلوانیا، مؤسسه‌ی مرکزیِ بهداشت روان در مانهایمِ آلمان و دانشگاه پزشکی Charité در برلین در نظر داشتند سازوکار مرتبط با انعطاف‌پذیری شناختی را پیدا کنند. در این راستا آنها از اسکن‌های مغزی استفاده کردند تا به پاسخ سؤال خود برسند.

با مطالعه‌ی شبکه‌های فعالیت در قشر پیشانی مغز که ناحیه‌ی مرتبط با کنترلِ افکار و فعالیت‌هاست، پژوهشگران دریافتند این شبکه‌ها در چه سطحی، زمانِ جابه‌جایی از یک وظیفه به وظیفه‌ی دیگر می‌توانند خود را مجدداً پیکربندی کنند. این امر انعطاف‌پذیری شناختی در افراد را نشان می‌دهد.

شرکت‌کنندگانی که بهترین عملکرد در زمانِ جابه‌جایی بینِ آزمونِ حافظه و آزمونِ کنترل را از خود نشان دادند، دارای بیشترین چینشِ اتصالات در قشر فرونتال و بیشترین اتصالاتِ جدید با دیگر نواحی مغزی بودند.

با درک اساسی‌تر از اینکه مغز چگونه چند وظیفه را مدیریت می‌کند می‌توان مداخلاتِ بهتری در شرایط پزشکی مرتبط با کاهش عملکرد اجرایی مانند اوتیسم، اسکیزوفرنی و زوال عقل ارائه داد. دانیل باست، استادیار نوآوری Skirkanich در دانشکده‌ی مهندسی و علوم کاربردی پنسیلوانیا، نویسنده‌ی ارشد این پژوهش است. اورس براون و اکسل شفر از مانهایم نیز نویسندگان اصلی پژوهش هستند. در این مطالعه از پژوهش‌های اندراس مایر-لیندبرگ و هایک توست از مانهایم، هنریک والتر از Charité و دیگران استفاده شده است.

نتایج پژوهش در مجموعه مقالاتِ آکادمی ملیِ علوم منتشر شده است.

باست و همکارانش به جای پیدا کردنِ نقشِ یک ناحیه در مغز، اتصالاتِ بین نواحی به عنوان یک فعالیت هماهنگ را مورد بررسی قرار دادند. زمانی که شرکت‌کنندگان به اجرای وظایفِ گوناگون می‌پرداختند پژوهشگران با استفاده از fMRI مشخص کردند کدام ناحیه از مغز با ناحیه‌ای دیگر ارتباط برقرار می‌کند. تعیینِ مسیر این شبکه‌ی فعالیت زمانی که مجدداً خود را پیکربندی می‌کند دیدی جامع‌تر درباره‌ی عملکرد مغز ارائه داد.

باست بیان داشت: «ما تلاش کردیم درک کنیم چگونه انعطاف‌پذیریِ پویای شبکه‌های مغز می‌تواند انعطاف‌پذیری شناختی یا تواناییِ جابه‌جایی از وظیفه‌ای به وظیفه‌ای دیگر را پیش‌بینی کند. ما معتقدیم عملکرد اجرایی، فرآیندی است که در سطح شبکه انجام می‌پذیرد و نباید فقط به عملکرد یک ناحیه توجه کرد.»

مطالعه‌ی قبلیِ باست نشان داده بود افرادی که می‌توانستند به سرعت، اتصال به قشر فرونتال را قطع کنند، در وظیفه‌ای که شاملِ فشار دادن دکمه‌هایی مطابق با کدهای رنگیِ نوشته‌شده روی صفحه نمایش بود بهتر عمل می‌کردند. تصمیم‌گیری در سطح بالا با کنترل شناختی در قشر فرونتال ارتباط دارد. این اتصال، نقشِ مهمی در توالی‌های کوتاهِ کد‌ها نداشت، بنابراین کسانی که هنوز به این بخش از مغز مشغول بودند ضرورتاً به یک مسئله‌ی ساده بیش از حد فکر می‌کردند.

در آزمایشی جدید که آندریاس مایر-لیندنبرگ از مانهایم سرپرستی آن را بر عهده داشت، 344 شرکت‌کننده، وظیفه‌ی حافظه که برای درگیر کردنِ قشر فرونتال طراحی شده بود و وظیفه‌ی کنترل را انجام دادند و از وظیفه‌ای به وظیفه‌ی دیگر رفتند. وظیفه‌ی ساده شاملِ فشار دادنِ دکمه‌ی مربوطه بعد از اعدادی می‌شد که روی صفحه نمایش یکی پس از دیگری ظاهر می‌شدند. وظیفه‌ی دشوار شاملِ پیامدِ بعد از اعداد روی صفحه نمایش می‌شد، شرکت‌کنندگان باید دکمه‌ای را فشار می‌دادند که مربوط به عددی خاص بود. این عدد، دو بار پشت سرهم در مجموعه‌ای که هربار عدد جدیدی در آن می‌دیدند ظاهر می‌شد.

اورس بروان و اکسل شفر به عنوانِ نویسندگانِ اصلیِ این پژوهش با باست همکاری کردند. باست ابزارهایی نوین در علم شبکه تولید کرد تا اتصالات مغزیِ در حال تحول را شناسایی کنند. آنها با استفاده از این ابزارها تعیین کردند فعالیت مغزی شرکت‌کنندگان چگونه در طول هر وقفه‌ای که در حین انجامِ وظیفه‌ی حافظه، وظیفه‌ی کنترل و حینِ جابه‌جایی بین وظایف ایجاد می‌شود دوباره تنظیم می‌شوند.

باست گفت: «گره‌های شبکه که بیشترین مشارکت را در پیکربندی مجدد دارند، نواحیِ کنترل شناختی در قشر فرونتال هستند. انعطاف‌پذیری بیشتر در قشر فرونتال به معنای دقت بیشتر در وظیفه‌ی حافظه است و اتصالات سازگارتر بین قشر فرونتال و دیگر نواحی قابل پیش‌بینی است.»

در حالیکه قدرت پیش‌بینیِ این پیکربندیِ مجدد نشان می‌دهد این امر تنها یکی از چندین فرآیندِ دخیل در جابه‌جایی موفق بین وظایف است، نقشی اصلی نیز در این بین ایفا می‌کند.

باست بیان داشت: «تغییر زیادی اتفاق نمی‌افتد. اما نتایج نشان می‌دهند این نوع از پیکربندی مجدد، جنبه‌ای اساسی از انعطاف‌پذیری شناختی است.»

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

زهرا رضی یی

زهرا رضی یی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


خال های پروانه از کجا آمده است؟

خال های پروانه از کجا آمده است؟

محققان دانشگاه کورنل با دستکاری یکی دو ژن، اقدام به تغییر الگوی موجود روی بال های یک نوع پروانه نمودند. طرحی که حاصل شده اثر هنری بزرگی نیست اما نشانه مهمی است برای شناخت نحوه تکامل پروانه ها و احتمالاً شناختی از نحوه تکامل الگوهای رنگ، اشکال و سایر الگو ها در گونه های جانوری دیگر.

مطالعه متن کامل
«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد

«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد

همانطور که اعضای ارکستر نیازمند رهبری هستند که آنها را هدایت کند، نورون هایی که در مغز ما وجود دارد نیز محتاج موج های فعالیتی با زمان بندی دقیق می باشند تا بتوانند خاطرات را به مرور زمان سازماندهی نمایند و در هیپوکامپ که مرکز حافظه مغز می باشد، یک کد عصبی برای «مرتب سازی موقت» جهت ساخت نقشه ذهنی از مکانی که فرد در آن حضور داشته، جایی که الان در آن حضور دارد و جایی که قصد رفتن به آن را دارد، تولید کند. تحقیقی که به تازگی از سوی موسسه علم مغز RIKEN در ژاپن انجام شده و در نسخه 30 می Nature Neuroscience منتشر شده است، نشان می دهد که چگونه نورون هایی که نماینده فضا در ذهن موش هستند، طی زمان باقی می مانند.

مطالعه متن کامل
سوییچی برای الکترونیک های موج نوری

سوییچی برای الکترونیک های موج نوری

امکان دارد در آینده، از امواج نوری برای توسعه فناوریِ ترانزیستورها استفاده شود. امواج الکترومغناطیسِ نوری در یک میلیاردم ثانیه تقریباً یک میلیون بار نوسان می کنند، بنابراین سرعت فرکانس های پتاهرتزی دارند. در اصل دستگاه های الکترونی آینده نیز می توانند به این سرعت دست پیدا کنند و 100 هزار بار سریع تر از ابزارهایِ دیجیتالی کنونی باشند. این امر نیازمند شناخت بهتر از حرکت زیراتمی الکترون ها دارد که بواسطه یک میدان الکتریکیِ نوریِ فوق سریع رخ می دهد. هم اکنون تیمی در لابراتوار فیزیک آتوثانیه (LAP) در انستیتوی اپتیک های کوانتومی مکس پلانک (MPQ) و دانشگاه لودویگ ماکسی میلیان (LMU) و نظریه پردازانی از دانشگاه تسوکابا تکنیک های نظری و تجربی منحصر به فردی را با هم ترکیب نموده اند که دسترسی مستقیم را برای اولین بار به این حرکت فراهم کرده است.

مطالعه متن کامل
آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

به تازگی پروپوزال طراحی جدیدی عرضه شده است که بر اساس آن، شمال آفریقا، نه تنها اثری از درگیری و بیابان زایی نخواهد داشت، بلکه با تنوع فرهنگی هم روبرو خواهد شد. اریک راندال مورسی و گالو سکانیزارس دست به کار طراحی دره غول ها شده اند که عبارت است از مجموعه ای از سازه های استوانه ای بلند و لاغر که تمام عناصر لازم برای بدل ساختن بیابان خشک به واحه ای حیات بخش را دارا هستند.

مطالعه متن کامل
مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

الکساندر شالین از لا تیبل (La Table) مدت زمانی است که به کار ساخت میزهای سفارشی و منحصر به فرد اشتغال داشته است، اما جدیدترین مجموعه عرضه شده توسط وی که لاگون نام دارد واقعا خیره کننده هستند.

مطالعه متن کامل
ساختِ تلسکوپِ روباتیک و با قدرت بالا روی گوشی هوشمند با استفاده از چاپ سه‌بعدی

ساختِ تلسکوپِ روباتیک و با قدرت بالا روی گوشی هوشمند با استفاده از چاپ سه‌بعدی

ساختنِ تلسکوپِ DIY کار مهمی است اما ساختِ تلسکوپ حرفه‌ای که بتواند اجرام آسمانی را به شکل روباتیک دنبال کند، کاملاً موضوع دیگری است. اکثر ما نه وقت و نه توانایی داریم که بتوانیم رصدخانه‌ی روباتیک برای خود بسازیم بنابراین تنها گزینه‌ی در دسترس صرف هزاران دلار برای خریدِ یک رصدخانه است.

مطالعه متن کامل
دوربین نیکون وان جی فایو میرورلس

دوربین نیکون وان جی فایو میرورلس

فناوری مدرن به همراه ظاهری کلاسیک در دوربین جدید مدل Nikon 1 J5 Mirrorless Camera نیکون با هم جمع شده است.

مطالعه متن کامل
غذاهای سالم‌تر با آرام پز

غذاهای سالم‌تر با آرام پز

آرام پز راهی ساده برای تهیه انواع غذاهای سالم تر در پایان روز است.

مطالعه متن کامل
پارک زیرزمینی LowLine نیویورک نورخورشید را به فضاهای زیرزمینی تزریق می کند

پارک زیرزمینی LowLine نیویورک نورخورشید را به فضاهای زیرزمینی تزریق می کند

لولاین نام پارکی زیرزمینی است که برای شهر نیویورک طراحی می شود. فشرده سازی فضاهای عمومی در داخل شهر هایی که روز به روز بر ساخت و سازشان افزوده می شود، به همان نسبت نیز مشکل تر می گردد. یکی از راه حل های غیر معمول برای چنین معضلی، ساخت فضاهای عمومی زیرزمینی است. قرار است همین کار برای پارک لولاین نیویورک انجام شود و طی آن ترمینالِ قدیمیِ تراموایِ این شهر بازسازی شده و فضای آن از طریق فیبر اپتیک با نورخورشید روشن شود.

مطالعه متن کامل
احتمال فرستادن فضانوردان به فضا توسط خواب عمیق و رساندن آب و غذا از راه بینی

احتمال فرستادن فضانوردان به فضا توسط خواب عمیق و رساندن آب و غذا از راه بینی

چندین دهه است که فیلم سازان در فیلم های سینمایی، انسان ها را به فضا می فرستند و یکی از روش های ارسال انسان به فضا بدون اینکه هیچ آسیبی ببیند، در حالت سکون است. فیلم های افق، حادثه، پرومیتوس و سری دنباله دار بیگانه نمونه های خوبی می باشند، درآنها افراد را درون کپسول هایی می بیینم که در وضعیت بیولوژیکی معلق باقی می مانندو ماه ها یا حتی سال ها در مسافرت هستند. هرچند در گذشته این مسایل فقط در رمان های علمی - تخیلی جای داشت، اما امروزه احتمال واقعیتشان بیشتر شده است.

مطالعه متن کامل