Yenilikler

Beyinde beta ritim patlamaları bilişsel kontrolü sağlıyor

“Beta” frekanslı beyin ritim patlamaları, korteksteki nöronların duyusal bilgiyi nerede ve ne zaman işlediğini ve yanıtları planladığını kontrol eder. Araştırmacılar yeni bir incelemede, bu patlamaları incelemenin biliş ve klinik bozuklukların anlaşılmasını geliştireceğini ileri sürüyor.

Beyin bilgiyi birçok ölçekte işler. Bireysel hücreler, devrelerdeki sinyalleri elektrokimyasal olarak iletir, ancak bilişi üretmek için gereken büyük ölçekte, milyonlarca hücre, değişen frekanslardaki ritmik sinyaller tarafından yönlendirilerek uyum içinde hareket eder. Sinirbilimcilerden oluşan bir ekip yeni bir inceleme makalesinde, özellikle bir frekans aralığını, yani yaklaşık 14-30 Hz arasındaki beta ritimlerini incelemenin, beynin bilişsel süreçleri nasıl kontrol ettiğini veya bazı bozukluklarda kontrolü nasıl kaybettiğini anlamanın anahtarını taşıdığını öne sürüyor.

Deneysel verilerden, matematiksel modellemeden ve teoriden yararlanan bilim insanları, beta ritim patlamalarının, yüksek gama frekanslı dalgaların duyulardan gelen yeni bilgileri dahil etmek veya eylem planları formüle etmek için nöronları nerede ve ne zaman koordine edebileceğini düzenleyerek beyindeki bilişi kontrol ettiğini ortaya koyuyor. Beta patlamalarının kasıtlı düşünceyi uygulamaya yönelik esnek ama kontrollü sinirsel aktivite kalıplarını hızlı bir şekilde oluşturduğunu iddia ediyorlar.

Picower Öğrenme ve Bellek Enstitüsü ve Beyin Bölümü’nden Picower Profesörü olan ortak yazar Earl K. Miller, “Biliş, hedefe yönelik düşüncenin organize edilmesine bağlıdır, bu nedenle bilişi anlamak istiyorsanız, bu organizasyonu anlamalısınız” dedi. ve MIT’de Bilişsel Bilimler. “Beta, organize düşünceyi üretmek için doğru uzaysal ölçekte nöronları kontrol edebilen frekans aralığıdır.”

Karolinska Enstitüsü’nden Miller ve meslektaşları Mikael Lundqvist, Jonatan Nordmark ve Johan Liljefors ve İsveç’teki KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’nden Pawel Herman, beta ritim patlamalarının nasıl ortaya çıktıklarını ve neyi temsil ettiklerini anlamak için çalışmanın yalnızca bilişi açıklamaya yardımcı olmayacağını yazıyor. aynı zamanda bilişsel bozuklukların teşhis ve tedavisinde de yardımcı olur.

“Beta salınımlarının bilişteki önemi göz önüne alındığında, özellikle engelleyici kontrol süreçlerinde beta patlamasının önemi ve bunların DEHB, şizofreni ve Alzheimer hastalığındaki önemi göz önüne alındığında, biyobelirteç tanımlama uygulamasında büyük bir değişiklik öngörüyoruz” diye yazıyorlar. günlük Bilişsel Bilimlerdeki Eğilimler.

Beta verileri

Yazarlar, insanlar da dahil olmak üzere çeşitli türleri, çeşitli beyin bölgelerini ve çok sayıda bilişsel görevi kapsayan deneysel çalışmaların, korteksteki beta dalgalarının temel özelliklerini ortaya çıkardığını yazıyor: Beta ritimleri hızlı ama güçlü patlamalar halinde meydana gelir; yüksek frekanslı gama ritimlerinin gücünü engellerler; ve beynin daha derin bölgelerinden kaynaklansalar da, korteksin belirli yerlerinde seyahat ederler. Yazarlar, bu özellikleri bir arada ele aldığında, deneylerin duyusal bilgi ve motor plan sinyallerini taşıdığını gösterdiği gama ritim aktivitesinin uzay ve zaman açısından hassas ve esnek düzenlenmesiyle tutarlı olduklarını yazıyorlar.

Yazarlar, “Beta patlamaları, duyusal girdilerin nasıl seçici olarak işlendiğini, engelleyici bilişsel işlemlerle nasıl yeniden şekillendirildiğini ve sonuçta motor eylemlerle nasıl sonuçlandığını incelemek için yeni fırsatlar sunuyor” diye yazıyor.

Örneğin, Miller ve meslektaşları hayvanlarda, çalışma belleği görevlerinde prefrontal kortekste beta patlamalarının, gama etkinliği yeni duyusal bilgileri depolayabildiğinde doğrudan gerçekleştiğini, kullanılması gerektiğinde bilgiyi okuduğunu ve daha sonra onu attığını gösterdi. artık alakalı değil. Başka bir örnek olarak, diğer araştırmacılar, insan gönüllülerden kelime çiftleri arasında önceden öğrenilmiş bir ilişkilendirmeyi bastırmaları veya bir ipucunu artık bir görevde kullanmayacağı için unutmaları istendiğinde betanın yükseldiğini gösterdi.

Geçen yıl bir makalede, Lundqvist, Herman, Miller ve diğerleri, beta patlamalarının beyinde bilişsel kontrolü mekansal olarak uyguladığını, esasen korteksteki bölgeleri bireysel nöronlar olarak bile bir görevin genel kurallarını temsil edecek şekilde kısıtladığını varsaymak için birkaç dizi deneysel kanıttan alıntı yaptılar. bu yamaların içindekiler belirli bilgi içeriklerini temsil eder. Örneğin, çalışma belleği görevi bir tuş kilidi kombinasyonunu hatırlamaksa, beta ritimler “sola dön”, “sağa dön”, “tekrar sola dön” genel adımları için korteks yamaları uygulayacak ve gama’nın her bir içindeki nöronları etkinleştirmesine izin verecek. kombinasyonun belirli numaralarını saklamak ve daha sonra geri çağırmak için yamayı kullanın. Böyle bir düzenleme ilkesinin iki kat değerinin, beynin görev kurallarını aynı anda birçok nörona hızlı bir şekilde uygulayabilmesi ve bireysel sayılar değiştiğinde görevin genel yapısını yeniden oluşturmak zorunda kalmadan bunu yapabilmesi olduğunu belirttiler. yani yeni bir kombinasyon belirlediniz).

Yazarların yazdığına göre, beta patlamalarının bir diğer önemli olgusu da beyinde uzun mesafelere yayılarak birden fazla bölgeyi kapsamasıdır. Uzaysal yolculuklarının yönünü ve zamanlamasını incelemek, bilişsel kontrolün nasıl uygulandığına daha fazla ışık tutabilir.

Yeni fikirler yeni soruları doğurur

Beta ritim patlamaları yalnızca frekansları açısından değil aynı zamanda süreleri, genlikleri, kökenleri ve diğer özellikleri bakımından da farklılık gösterebilir. Yazarlar, bu çeşitliliğin onların çok yönlülüğüne işaret ettiğini, ancak aynı zamanda sinir bilimcilerini, bu sinirsel sinyallerden daha fazla bilgi elde etmek için fenomenin bu birçok farklı biçimini ve neyi temsil ettiklerini incelemeye ve anlamaya zorladığını yazıyor.

Lundqvist, “Hızla çok karmaşık hale geliyor, ancak beta patlamalarının en önemli yönünün, salınımların ve bilişle ilişkili sinirsel süreçlerin geçici doğasına ışık tutması şeklindeki çok basit ve temel öncül olduğunu düşünüyorum” dedi. Uzun bir süre boyunca dolaylı veya açık bir şekilde, renkli deneylere ve analizlere sahip olan salınımların devam ettiğini varsaydık, yeni hipotezler ve verileri analiz etme yolları ile birlikte bu yeni düşünceye dayanan çalışmaların ilk dalgasını görüyoruz. ve bu durum ancak önümüzdeki yıllarda artacaktır.”

Yazarlar, daha ileri araştırmalarla çözülmesi gereken bir başka önemli sorunu da kabul ediyorlar: Beta patlamaları, bilişsel kontrolde belirgin rollerini yerine getirmek için ilk etapta nasıl ortaya çıkıyor?

Yazarlar, “Beta patlamalarının, beynin diğer bölgelerine aktarılan bir yönetici komutun aracısı olarak nasıl ortaya çıktığı bilinmiyor” diye yazıyor.

Yazarlar tüm cevaplara sahip olduklarını iddia etmiyorlar. Bunun yerine beta ritimlerin bilişi kontrol etmede tamamlayıcı bir role sahip göründüğü için henüz cevaplanmamış soruların sorulmaya değer olduğunu yazıyorlar.

“Beta patlamalarının hem deneysel hem de hesaplamalı çalışmalara, bilişsel işlevlerin gerçek zamanlı organizasyonunu ve yürütülmesini keşfetmeye yönelik bir pencere sağladığını öneriyoruz.” “Bu potansiyelden tam anlamıyla yararlanmak için, öne çıkan soruları yeni deneysel paradigmalar, analitik yöntemler ve modelleme yaklaşımlarıyla ele almaya ihtiyaç var.”

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240423113138.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu