Een sonde van de hogere echelons van het ketting-van-bevel van de menselijke hersenen heeft sterk bewijsmateriaal gevonden dat er niet één maar twee bijkomende bevelhebbers verantwoordelijk voor de hersenen, volgens neurologen op de Universitaire School van Washington van Geneeskunde in St.Louis zijn.
Het is alsof Captains James T. Kirk en Jean-Luc Picard zowel op de brug als in bevel van de zelfde starshipOnderneming waren.
In werkelijkheid, zijn deze twee kapiteins netwerken van hersenengebieden die elkaar maar nog het geen werk naar een gemeenschappelijk doel - controle van vrijwillig, doel-georiënteerd gedrag raadplegen. Dit omvat een enorme waaier van activiteiten van het lezen van een woord aan het zoeken naar een ster aan het zingen van een lied, maar waarschijnlijk omvat geen onvrijwillig gedrag zoals controle van de polsslag of spijsvertering.
„Dit was een grote verrassing. Wij wisten verscheidene hersenengebieden tot top-down controle bijdragen, maar de meesten van ons gedachte wij uiteindelijk al die gebieden tonen zouden die samen in één systeem verbinden, één kleine kerel die op bovenkant iedereen anders wat vertellen om te doen,“ zegt hogere auteur Steven Petersen, Ph.D., James S. McDonnell Professor van Cognitieve Neurologie en professor van neurologie en psychologie.
De bevindingen, gepubliceerde online deze week in de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen, kunnen inspanningen helpen om de gevolgen van hersenenverwonding te begrijpen en nieuwe strategieën te ontwikkelen om dergelijke verwondingen te behandelen.
„Bijvoorbeeld, op zeldzame gelegenhedenpatiënten met hersenen zullen de verwondingen gedrag ontwikkelen dat verbindend is: Telkens als zij een bepaalde stimulus ontmoeten, antwoorden zij precies de zelfde manier,“ verklaart eerste auteur Nico Dosenbach, een student M.D./Ph.D. „Één mens met een hersenenverwonding begon te ontkleden everytime hij zag een bed, ongeacht of het in een meubilairopslag of zijn eigen slaapkamer was. Dit onderzoek kan ons helpen begrijpen wat aan deze patiënten.“ gebeurt
De studie is een follow-up aan een document van 2006 door Dosenbach, Petersen en anderen. In de vroegere experimenten dat, identificeerden de onderzoekers hersenengebieden die zoals vrijwilligers op een geestelijke taak worden voorbereid constant actief waren. Zij stelden voor dat de gebieden taakreeksen, plannen voor het gebruiken van de gespecialiseerde talenten van diverse hersenengebieden om een doel te bereiken creeerden. De toepassing van intelligentie op aangepaste manieren is centraal bij de formidabele mogelijkheden van de hersenen. Het betekent dat de hersenen kunnen één enkele stimulus die (bijvoorbeeld, het afgedrukte woord „hond“ op een pagina zien) nemen en vele verschillende dingen met het (gelezen het hardop, een geestelijk beeld creëren of een lijst van bijbehorende werkwoorden uit te vaardigen) doen.
Groep van Petersen identificeerde uiteindelijk 39 hersenengebieden die constant actief werden alvorens de hersenen aan een taak gaan werken. Zij deden dit door functioneel magnetic resonance imagings (MRI)aftasten, dat de niveaus van de bloedoxygenatie in diverse hersenengebieden zoals vrijwilligers volledige geestelijke taken volgt. De de oxygenatieverhogingen van het Bloed aan een bepaald hersenengebied tonen aan dat het gebied tot een taak bijdraagt.
Voor de nieuwe studie, gebruikten Dosenbach, Petersen en de collega's met inbegrip van gediplomeerde student Damien Fair en Bradley Schlaggar, M.D., Ph.D., een verschillende de techniek geroepen rustende staat van het hersenenaftasten functionele connectiviteit MRI. Voor deze techniek, worden de vrijwilligers gevraagd om te ontspannen terwijl hun hersenen in plaats van het werken aan een taak worden afgetast. De Onderzoekers in de laboratoria van medeauteur Marcus Raichle, M.D., hebben en elders aangetoond dat de variaties in MRI aftastenresultaten voorkomen zelfs wanneer de vrijwilligers nutteloos zijn, en dat deze variaties voor nuttig inzicht in hersenenfunctie en architectuur kunnen worden bestudeerd.
Om hun analyse uit te breiden, draaiden Dosenbach en Petersen aan grafiektheorie, een tak van wiskunde die visueel grafiekenverband tussen paren voorwerpen.
Een „gelijkaardige benadering wordt gebruikt in het gezelschapsspel Zes Graden van Kevin Bacon,“ nota's Petersen. „U gebruikt in paren gerangschikte aanslutingen - verschijningen in de zelfde film, echtelijke verhoudingen - om van één acteur of actrice naar een andere te gaan tot u een ketting van aanslutingen geïdentificeerd hebt die Kevin Bacon en een andere uitvoerder verbinden die niet onmiddellijk duidelijk.“ was
Gebruikend een analitische die techniek oorspronkelijk door de Groep van Raichle wordt ontwikkeld, wendden de wetenschappers rustende staats functionele connectiviteit MRI aan om paren hersenengebieden te identificeren waar de niveaus van de bloedzuurstof toenamen en ruwweg in synch met elkaar vielen, die het gebieden waarschijnlijke werk samen impliceren. Zij stelden de resultaten grafisch voor, die elk hersenengebied met een vorm vertegenwoordigen. Zij trokken een lijn tussen in paren gerangschikte hersenengebieden als hun patronen van de bloedoxygenatie strak genoeg correleerden.
„U zou kunnen verwachten dat alles met alles wordt verbonden, en u zou soort van groot krijgen knoeit en niet zegt veel informatie,“ Dosenbach. „Maar dat is helemaal niet wat wij vonden. Zelfs op lage niveaus van correlatie, waren er twee kanten aan deze grafieken. Gebieden van Hersenen hadden aan beide kanten veelvoudige aanslutingen aan andere gebieden aan hun kant, maar zij verbonden nooit met gebieden op de overkant.“
Het is niet ongekend om een stabiel die systeem onafhankelijk te hebben door twee of meer meesters wordt gecontroleerd. In feite, is dit een gemeenschappelijk die patroon als een complex aanpassingssysteem wordt bekend. De Wetenschappers gebruiken een benadering genoemd netwerkdynamica om deze systemen in biologie, ecologie, economie, computerwetenschap, sociologie en andere disciplines te bestuderen.
Als een ander voorbeeld van een complex aanpassingssysteem, haalt Petersen lichaamstemperatuur aan, die door verscheidene onafhankelijke factoren met inbegrip van zweetklieren, metabolisme en activiteitenniveau wordt geregeld. Wanneer één controlerende factor scheef gaat, kunnen anderen proberen om het te compenseren.