Uma ponta de prova dos escalões superiores da cadeia de mão de cérebro humano encontrou o forte evidência que há não um mas dois comandantes complementares responsável do cérebro, de acordo com neurocientistas na Faculdade de Medicina da Universidade de Washington em St Louis.
É como se os Capitães James T. Kirk e Jean-Luc Picard estavam na ponte e no comando da mesma Empresa do starship.
Na realidade, estes dois capitães são redes das regiões do cérebro que não se consultam mas para trabalhar ainda para uma finalidade comum - controle do comportamento voluntário, objetivo-orientado. Isto inclui uma escala vasta das actividades de ler uma palavra à pesquisa por uma estrela a cantar uma canção, mas provavelmente não inclui comportamentos involuntários tais como o controle da taxa ou da digestão de pulso.
“Esta era uma surpresa grande. Nós soubemos que diversas regiões do cérebro contribuem ao controle invertido, mas a maioria de nós pensamento nós mostrariam eventualmente todas aquelas regiões que ligam junto em um sistema, um indivíduo pequeno acima da parte superior que diz a todos mais o que fazer,” diz autor Steven superior Petersen, Ph.D., James S. McDonnell Professor da Neurociência Cognitiva e professor da neurologia e da psicologia.
Os resultados, publicados em linha esta semana nas Continuações da Academia Nacional das Ciências, podem ajudar a esforços para compreender os efeitos da lesão cerebral e para desenvolver estratégias novas para tratar tais ferimentos.
“Por exemplo, em raras ocasiões os pacientes com lesões cerebrais desenvolverão os comportamentos que são estímulo-limite: Cada vez que encontram um estímulo particular, respondem exactamente a mesma maneira,” explicam primeiro autor Nico Dosenbach, um estudante de M.D./Ph.D. “Um homem com uma lesão cerebral começou despir-se cada vez que viu uma base, apesar de se estava em uma loja de móveis ou em seu próprio quarto. Esta pesquisa pode ajudar-nos a compreender o que está acontecendo a estes pacientes.”
O estudo é uma continuação a um papel 2006 por Dosenbach, por Petersen e por outro. Nas experiências mais adiantadas, os pesquisadores identificaram as regiões do cérebro que eram consistentemente activas como os voluntários preparados para uma tarefa mental. Sugeriram que as regiões criassem grupos da tarefa, planos para usar os talentos especializados de várias regiões do cérebro para conseguir um objetivo. A aplicação do poder intelectual em maneiras personalizadas é no centro das capacidades formidáveis do cérebro. Significa que o cérebro pode tomar um único estímulo (por exemplo, vendo a palavra impressa “cão” em uma página) e fazer muitas coisas diferentes com ele (lido lhe alto, para criar uma imagem mental ou para produzir uma lista de verbos associados).
O grupo de Petersen identificou eventualmente 39 regiões do cérebro que se tornaram consistentemente activas antes que o cérebro vá trabalhar em uma tarefa. Fizeram esta com as varreduras funcionais (MRI) da ressonância magnética, que seguem níveis do oxigenação do sangue em várias regiões do cérebro como tarefas mentais completas dos voluntários. Os aumentos do oxigenação do Sangue a uma região particular do cérebro mostram que a região está contribuindo a uma tarefa.
Para o estudo novo, Dosenbach, Petersen e os colegas incluindo a Feira de Damien do aluno diplomado e o Bradley Schlaggar, M.D., Ph.D., usaram uma conectividade funcional chamada diferente MRI do estado de descanso da técnica de exploração do cérebro. Para esta técnica, os voluntários estão pedidos para relaxar quando seus cérebros forem feitos a varredura em vez do trabalho em uma tarefa. Os Pesquisadores nos laboratórios do co-autor Marcus Raichle, M.D., e em outra parte mostraram que as variações em resultados de varredura de MRI ocorrem mesmo quando os voluntários são inactivos, e que estas variações podem ser estudadas para introspecções úteis na função e na arquitetura do cérebro.
Para aumentar sua análise, Dosenbach e Petersen giraram para a teoria de gráfico, um ramo da matemática que representa graficamente visualmente relacionamentos entre pares de objetos.
“Uma aproximação similar é usada no jogo de partido Seis Graus de Kevin Bacon,” notas de Petersen. “Você usa as conexões emparelhadas - aparências no mesmo filme, relacionamentos maritais - para ir de uma actor ou actriz a outra até que você identifique uma corrente das conexões que ligam Kevin Bacon e um outro executor que não seja imediatamente óbvio.”
Usando uma técnica analítica desenvolvida originalmente pelo grupo de Raichle, os cientistas empregaram a conectividade funcional MRI do estado de descanso para identificar os pares de regiões do cérebro aonde os níveis do oxigênio do sangue aumentaram e caíram aproximadamente no synch um com o otro, implicando as regiões trabalham provavelmente junto. Representaram graficamente os resultados, representando cada região do cérebro com uma forma. Desenharam uma linha entre regiões emparelhadas do cérebro se seus testes padrões do oxigenação do sangue correlacionaram firmemente bastante.
“Você pôde esperar que tudo está conectado a tudo, e você obteria meio uma confusão grande e não muita informação,” Dosenbach diz. “Mas aquele é de forma alguma o que nós encontramos. Mesmo a baixos níveis de correlação, havia dois lados a estes gráficos. As regiões do Cérebro de cada lado tiveram conexões múltiplas a outras regiões em seu lado, mas nunca conectaram às regiões no lado oposto.”
Não é inaudito ter um sistema estável independente controlado por dois ou mais mestres. De facto, este é um teste padrão comum conhecido como um sistema adaptável complexo. Os Cientistas usam uma aproximação chamada dinâmica da rede para estudar estes sistemas na biologia, na ecologia, na economia, na informática, na Sociologia e em outro disciplinas.
Como um outro exemplo de um sistema adaptável complexo, Petersen menciona a temperatura corporal, que é regulada por diversos factores independentes que incluem as glândulas de suor, o metabolismo e o nível de actividade. Quando um factor de controlo vai awry, outro pode tentar compensá-lo.