人間の脳の指揮系統の上層部のプローブは、少なくとも神経科学者によると、そこに一つではないが、脳の充電で2つの補完的な指揮官という強力な証拠を発見した医学のワシントン大学セントルイスでの。
キャプテンジェームズT ·カークとジャン=リュックピカードはブリッジと同じ宇宙船エンタープライズのコマンドの両方であるかのようにそれがあります。
自発的、目標指向行動の制御 - 現実には、これら二つの船長はお互いに相談し、それでも一般的な目的に向かって作業していない脳の領域のネットワークです。これは歌を歌うためにスターを検索する単語を読んでからの活動の広大な範囲が含まれていますが、おそらく脈拍や消化の制御などの不随意の動作が含まれていません。
"これは、我々は、いくつかの脳領域は、トップダウン制御に寄与する知っていた。大きな驚きでしたが、私たちのほとんどは、我々は最終的に一つのシステムで相互にリンクのすべてのそれらの領域、上のトップ他に何をすべきかを皆に告げる、一つの小さな男を示すだろうと思っていた"年長の著者スティーブンピーターセン博士は、認知神経科学のジェームズS.マクダネル教授と神経学と心理学の教授は言う。
全米科学アカデミー紀要の今週のオンライン公開されての知見は、脳損傷の影響を理解し、そのような傷害を治療するための新しい戦略を開発するための努力を助けることができる。
"例えば、まれに、脳損傷の患者は刺激がバインドされている動作を開発する：彼らは特定の刺激に遭遇するたびに、彼らはまったく同じ方法で応答、"最初の著者ニコDosenbach、MD /博士は説明する。学生。 "脳損傷を持つ一人の男は、毎回、彼は関係なく、それは家具店や自分の寝室にあったかどうかの、ベッドを見た。本研究では、私たちはこれらの患者に何が起きているのかを理解するのに役立つことが脱衣始めた。"
研究ではDosenbach、ピーターセンなどによる2006年の紙へのフォローアップです。以前の実験では、研究者は、精神的なタスクのために準備ボランティアとして一貫してアクティブになっていた脳の領域を同定した。彼らは地域は、目標を達成するために、さまざまな脳領域の特殊な才能を使用するための計画をタスクセットを作成することが示唆された。カスタマイズされた方法で頭脳のアプリケーションでは、脳の恐るべき能力の中心です。それは、脳が単一の刺激を取る（たとえば、ページ上に印刷された単語"犬"を見て）と（精神的な画像を作成したり、関連付けられている動詞のリストを生成する、声を出してそれを読んで）、それを多くの異なることを行うことができます。
ピーターセン氏のグループは最終的に脳がタスクの作業に入る前に一貫してアクティブになった39の脳領域を同定した。彼らは精神的なタスクを完了するボランティアなど、さまざまな脳領域での血中酸素濃度を追跡する機能的磁気共鳴画像（MRI）スキャン、を通してこれをした。特定の脳領域への血液の酸素の増加は、地域がタスクに貢献していることを示している。
新しい研究のために、Dosenbach、ピーターセンと大学院生ダミアンフェアとブラッドリーSchlaggar、医学博士、を含む同僚は別の脳のスキャン技術は、休止状態機能接続MRIと呼ばれる使用。この手法の場合、ボランティアは自分の脳がタスクの作業を代わりにスキャンされる間、リラックスするように求められます。他の共著者マーカスRaichle、MD、とのラボの研究者は、ボランティアがアイドル状態のときにMRIスキャンの結果のばらつきも発生することが示されている、そしてこれらの変化は、脳の機能とアーキテクチャに有用な洞察のために研究することができること。
彼らの分析を強化するために、Dosenbachとピーターセンは、グラフ理論、視覚的にオブジェクトのペア間の関係をグラフ化数学のブランチになった。
ピーターセンノート"同様のアプローチは、パーティのゲームケビンベーコンのSix Degreesは、で使用されています"。 "あなたはペアの接続を使用する - 同じ映画、夫婦の関係で出演して - あなたがケビンベーコンとすぐには明らかではない別のパフォーマーを結ぶ接続のチェーンを識別するまで一人の俳優や女優から別のに行く。"
もともとRaichleのグループによって開発された分析手法を用いて、科学者たちは血液中の酸素濃度が上昇し、地域の可能性が高い共同作業を意味し、互いに同期してほぼ落ちた脳領域のペアを識別するために、国家機能の接続性がMRI休息採用。彼らは、形状と、各脳領域を表す、結果をグラフ化。自分の血液の酸素化のパターンがしっかりと十分に相関場合、それらは対になった脳の領域間の線を描きました。
"あなたはそのすべてが、すべてに接続されている期待するかもしれないし、大きな混乱の種ではなく、多くの情報を得られる、"Dosenbachは述べています。 "しかし、それはどちら側で脳領域は、側で他の地域に複数の接続を持っていた。さえ相関の低いレベルで、これらのグラフには裏があった。私たちが発見何全然ではないが、彼らは反対側の地域に接続することはない。"
それは独立して2つ以上のマスタによって制御される安定したシステムを持っている前例のないことではありません。実際には、これは複雑適応系として知られている一般的なパターンです。科学者は生物学ではこれらのシステムを研究するため、ネットワークダイナミクスと呼ばれるアプローチ、生態学、経済学、コンピュータ科学、社会学その他の分野を使用してください。
複雑適応系の別の例として、ピーターセンは、汗腺、代謝や活動レベルなど、いくつかの独立した要因によって調節される体温を、引用している。 1つの制御因子がゆがんで行くときは、他の人はそれを補うために試みることができます。
つの制御ネットワークが存在することを確立した後、研究者は、ネットワークの役割への洞察のためのそれらの機能的な脳スキャンに引き返した。 cinguloopercularネットワークと呼ばれる一つのネットワークは、、"サスティーン"シグナルにリンクされている。