Нейробиологи из США определили механизм мозга, который управляет нашим вниманием. Известно, что одни люди могут часами сидеть над сложными задачами и оставаться сфокусированными на цели, а другие справляются с этим хуже. Исследование объясняет, что дело не в силе воли человека, а в активности зрительно-двигательных нейронов. Открытие имеет важное значение для людей с когнитивными и психическими расстройствами.
Ученые из Пенсильванского университета работали с моделями животных, анализируя активность нейронов головного мозга в ситуациях конфликта внимания, когда одновременно моделировали полезные и приятные ситуации. Оказалось, что на сосредоточенность на полезной задаче влияют зрительно-двигательные нейроны в латеральной префронтальной коре головного мозга, которая отвечает за мотивацию и вознаграждение.
Сосредоточенность внимания достигалась путем подавления отвлекающих стимулов. Именно зрительно-двигательные нейроны определяли, куда будет направлено внимание. Наблюдение показали, что это достигается бета-всплесками, которые управляют активностью нейронов.
«Конечно, все способны сосредоточиться на одной важной задаче и отфильтровать менее значимую. Понимая, как мозг обрабатывает вознаграждающие стимулы, мы получаем возможность понять различные механизмы когнитивных и психических нарушений, включая синдром дефицита внимания и гиперактивности, шизофрению, обсессивно-компульсивное расстройство и другие», — заявил автор работы Бижан Песаран. Дальнейшие исследования, в первую очередь, будут направлены на лечение состояний дефицита внимания.
Любопытно, что недавно ученым удалось обнаружить механизм самообучения мозга даже на фоне отсутствия какого-либо вознаграждения. Оказалось, что мозг способен учиться и формировать воспоминания даже без непосредственных внешних стимулов.
Ключевые нейроны в передней части мозга действуют как «управление дорожным движением», управляя нашим вниманием к зрительным стимулам.
Пытаетесь закончить домашнюю работу, пока по телевизору показывают важную игру? Согласно новому исследованию нейробиологов Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете, зрительно-двигательные нейроны в передней части мозга могут помочь вам сохранять концентрацию.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Neuron , ученые стремились пролить свет на нейронный механизм, который помогает мозгу решить, следует ли сосредоточить визуальное внимание на полезной задаче или на интересном отвлечении. Анализируя активность нейронов на животных моделях, когда они сталкивались с такого рода конфликтом внимания, исследователи обнаружили паттерн скоординированной активности, называемый «бета-всплески», в наборе нейронов латеральной префронтальной коры (LPFC) — участка в передней части мозга. Мозг, отвечающий за мотивацию и вознаграждение, — по-видимому, играет важную роль в удержании внимания на задаче, по существу, подавляя влияние отвлекающих стимулов.
«Наше исследование показывает, что, хотя каждый мозг обладает способностью концентрироваться на полезной задаче и отфильтровывать отвлекающие факторы, некоторые справляются с этим лучше, чем другие», — сказал старший автор Бижан Песаран, доктор философии , профессор нейрохирургии Роберта Гроффа II в Пенсильванском медицинском университете. «Понимая, как наш мозг обрабатывает полезные стимулы, мы надеемся также понять, почему он не справляется с этой задачей при различных когнитивных и психических расстройствах, включая синдром дефицита внимания, шизофрению и обсессивно-компульсивное расстройство».
Люди и другие крупные млекопитающие могут отключаться от отвлекающих факторов, чтобы сосредоточить свое внимание на действиях, направленных на достижение цели. Это называется контролем «сверху вниз», при котором внимание направляется на задачу с намерением достичь полезной цели. У крупных млекопитающих, таких как приматы, также есть схема мозга, которая автоматически перенаправляет их внимание в зависимости от поступающих изображений, звуков и других «заметных» сенсорных стимулов, иначе называемых контролем «снизу вверх». До сих пор не было до конца ясно, как мозг подавляет подобные отвлекающие факторы, чтобы сосредоточить внимание на задаче, связанной с целью.
В новом исследовании ученые стремились более детально понять, что направляет внимание на одни стимулы, но подавляет другие. Используя модели на животных, исследователи зафиксировали, как меняется активность LPFC при выполнении задачи, когда им предъявляются визуальные отвлекающие факторы. Нейробиологи обнаружили убедительные доказательства того, что один конкретный тип нейронов LPFC, называемый нейронами зрительного движения, направляет внимание либо на поощрительную, либо на отвлекающую форму.
Исследователи также заметили, что нейроны зрительного движения в LPFC срабатывают вместе с одной и той же частотой, называемой «бета-всплески», в периоды фокусировки (при игнорировании визуальных отвлекающих факторов и выполнении задач). Когда эти бета-всплески происходили за несколько мгновений до предъявления зрительных стимулов, испытуемые с гораздо большей вероятностью игнорировали зрительные стимулы и выполняли задание. Напротив, когда бета-всплески были слабыми или отсутствовали до предъявления зрительных стимулов, испытуемые с большей вероятностью переключали свое внимание на яркие, но неприятные формы.
«Это говорит нам о том, что бета-всплески возникают в сети нейронов зрительного движения и действуют как «управляющие трафиком» для нейронов, которые обрабатывают различные зрительные стимулы», — сказала первый автор Агрита Дубей, доктор философии. «Это также дает возможность предположить, что сосредоточение внимания на полезной задаче требует много энергии и что это можно улучшить, особенно у людей с дефицитом внимания».
Эта работа была частично поддержана Национальными институтами здравоохранения (F32-MH100884, T32-EY007158, R01-NS104923, UF1-NS122123) и Министерством обороны (MURI W911NF-16-1-0368).