Viršutinis kaklelis yra vidurinės smegenų sritis, kuri, kaip tradiciškai manoma, padeda gyvūnams orientuotis į svarbias vietas erdvėje, pavyzdžiui, nukreipia akis ir galvą į ryškią šviesos blyksnį. Nauji Čikagos universiteto tyrimai rodo, kad ši smegenų dalis taip pat atlieka sudėtingas pažinimo užduotis, tokias kaip vizualinis klasifikavimas ir sprendimų priėmimas.
Tyrime, paskelbtame m Gamtos neuromokslaimokslininkai išmatavo informaciją, esančią smegenų ląstelių veiklos modeliuose keliuose smegenų regionuose, susijusiuose su vizualinės kategorijos sprendimais. Tyrėjai stebėjo aktyvumą viršutiniame kaklelio (SC) ir užpakalinės parietalinės žievės (PPC) dalyje, smegenų žievės regione, kuris yra svarbus vizualiniams kategoriškiems sprendimams.
Jų nuostabai jie pamatė, kad SC veikla buvo dar labiau susijusi nei PPC, vadovaujantis subjektų kategorijų sprendimams, o tai rodo, kad tai padeda koordinuoti aukštesnio laipsnio pažinimo procesus, kurie tradiciškai laikomi neokortekse.
„Tai tikrai nuostabi vieta rasti tokio pobūdžio kognityvinius signalus, nes ši smegenų sritis tradiciškai siejama su paprastesniu erdvinės orientacijos elgesiu ir netgi refleksinėmis funkcijomis“, – sakė daktaras Davidas Freedmanas, neurobiologijos ir Neurologijos instituto profesorius. UChicago mieste ir vyresnysis naujojo tyrimo autorius.
„Mes turime šią evoliuciškai senovinę smegenų struktūrą, kuri, atrodo, yra dar labiau įtraukta į sudėtingus pažinimo sprendimus nei žievės sritys, kurias tyrinėjome savo eksperimentuose.”
Senovinis smegenų regionas, turintis nuostabių galių
Visi gyvūnai, nuo žuvų ir roplių iki žinduolių, tokių kaip primatai ir žmonės, turi greitai atskirti ir suskirstyti objektus savo regėjimo lauke. Ar objektas, judantis link jų, yra kliūtis ar grėsmė? Ar tą daiktą puola plėšrūnas ar grobis?
SC yra smegenų sritis, kuri evoliuciškai yra išsaugota visiems stuburiniams gyvūnams, net ir tiems, kurie neturi sudėtingesnės neokortekso. Jis padeda nukreipti galvos ir akių judesius į regos dirgiklius, ir tradiciškai buvo manoma, kad jis skatina refleksinius motorinius veiksmus, perduodamas įvestis iš aukščiau esančių smegenų regionų.
Tačiau naujausi tyrimai parodė, kad jis taip pat yra susijęs su sudėtingomis užduotimis, tokiomis kaip orientacijos taško pasirinkimas ir dėmesys dirgikliams įvairiose erdvinėse vietose.
Freedmanas ir jo komanda daugelį metų tyrinėjo kitas žievės sritis, turinčias tvirtus anatominius ryšius su SC. Šios gretimos sritys yra susijusios su lanksčiomis ir pažinimo reikalaujančiomis sprendimų priėmimo užduotimis, o mokslininkai norėjo sužinoti, ar SC taip pat dalyvauja abstraktesniame mąstyme.
Paskutiniame tyrime jie mokė beždžiones atlikti vaizdinę sprendimų priėmimo užduotį, kurios metu jos žiūrėjo vaizdus kompiuterio ekrane. Gyvūnai gavo vaisių sulčių apdovanojimus už tai, kad tinkamu laiku paspaudė mygtuką, kad priskirtų vaizdus tinkamoms kategorijoms.
Kol tiriamieji atliko užduotį, tyrėjai užfiksavo smegenų ląstelių aktyvumą SC ir šoninėje intraparietalinėje srityje (LIP), dalis PPC, kurią Freedmano laboratorija anksčiau parodė, yra susijusi su kategorijų sprendimais atliekant tokias užduotis.
Kadangi atliekant užduotį tiriamieji turėjo išlaikyti savo žvilgsnį vienoje vietoje ir rankos judesiu nurodyti savo pasirinkimą, eksperimentiniame plane buvo išskirta smegenų veikla, reikalinga klasifikacijai, o ne akių ar galvos judesiai, kurie paprastai laikomi SC darbu.
Tyrėjai matė daug veiklos SC, kuri užkodavo vaizdų, į kuriuos žiūrėjo gyvūnai, kategorijas, ir ši veikla buvo stipresnė nei PPC. Jie taip pat atliko eksperimentą, kurio metu jie suleido narkotikų, kad laikinai nutirptų SC atliekant tą pačią užduotį. Nors tai nepablogino daugumos tiriamųjų motorinių ir regos funkcijų, tai labai paveikė jų gebėjimą teisingai suskirstyti vaizdus į kategorijas, kol vaisto poveikis išnyks.
„Mūsų rezultatai rodo, kad ši sritis yra tikrai svarbi užduočiai”, – sakė Freedmanas. „Net atliekant užduotis, kai gyvūnams nereikia judinti akių ar nukreipti dėmesio į skirtingas vietas, viršutinis kolikulas dalyvauja šiame sudėtingesniame pažinimo elgesyje.”
Ypatinga problemų sprendimo „kvapą“.
Freedmanas sakė, kad tai ne tik stebėtina, kad ši veikla yra SC; tai gali reikšti, kodėl šis smegenų regionas įdarbinamas tokioms sudėtingoms užduotims spręsti. Kadangi jo yra visuose stuburiniuose gyvūnuose, nuo primityvių ryklių iki šiuolaikinių žmonių, tai buvo vienas iš pirmųjų smegenų regionų, kurie išsivystė padėti apdoroti regėjimo įvestis ir generuoti atitinkamus judesius.
Tačiau šiame naujame tyrime jis taip pat neabejotinai susijęs su neerdvinėmis funkcijomis. Ar tai gali būti ženklas, kad erdvinis apdorojimas suteikia ypatingą „gaivumą“ problemų sprendimui?
Freedmanas atkreipė dėmesį į akių judesius ir rankų gestus, kuriuos daro žmonės, kai mūsų prašoma ką nors prisiminti ar priimti sprendimus. Pavyzdžiui, jei kas nors klausia, ką vakarienei vakarienei, jūsų akys dažnai nukrypsta į viršų, tarsi atsakymas būtų parašytas ant lubų. Arba, kai nuspręsite tarp dviejų pasirinkimų, galite judinti rankas aukštyn ir žemyn, kaip dvi balanso skalės puses.
„Kai kurie iš šių duomenų gali mums pasakyti, kad priežastis, kodėl darome tokius erdvinius gestus ir akių judesius, yra ta, kad erdvinės smegenų dalys įdarbinamos, kad padėtų mums atlikti šias neerdvines pažinimo funkcijas“, – sakė pirmasis. autorė Barbara Peysakhovich, Ph.D., buvusi Freedmano laboratorijos magistrantė, dabar Harvardo mokslo darbuotoja.
Arba visi patyrėme sunkumų, kad suprastume ką nors, kas parašyta tekste, pavyzdžiui, ilgą pranešimą spaudai apie neurologijos tyrimą, tačiau jis akimirksniu užsifiksavo, kai ta pati informacija pateikiama grafike.
„Jie sako, kad paveikslėlis vertas 1000 žodžių – net labai paprasta erdvinė diagrama gali greitai perteikti daug daugiau informacijos, nei galite apibūdinti”, – sakė Freedmanas. „Atrodo, kad smegenys sukūrė šį gražų mentalinį grafikos popierių, kurį gali naudoti sprendžiant tiek erdvines, tiek neerdvines problemas.”