So sagt Ihr Gehirn zukünftige Ereignisse voraus

By | 22 November 2018

Das Gehirn lernt, zukünftige Ereignisse anhand von Mustern zu antizipieren. Dieser Prozess wird "Antizipationszeit" genannt und ermöglicht es uns, erfolgreich mit der Welt um uns herum zu interagieren. Wie es funktioniert

Eine neue Studie untersucht, wie das Gehirn Ereignisse antizipieren kann und was mit diesem Mechanismus bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen geschieht

Eine neue Studie untersucht, wie das Gehirn Ereignisse antizipieren kann und was mit diesem Mechanismus bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen geschieht

Die Vorfreudezeit ist zum Teil das, was es uns ermöglicht, in einer sehr dynamischen Welt die am besten geeigneten Entscheidungen zu treffen.

Aber worauf basiert dieser Prozess?

Eine neue Studie von Forschern der University of California in Berkeley erklärt, dass das menschliche Gehirn bei der Antizipation eines Ereignisses zwei verschiedene Systeme hat.

«Ob Sport, Musik, Sprache oder sogar Aufmerksamkeit, unsere Studie legt nahe, dass Synchronisation kein einheitlicher Prozess ist, aber es gibt zwei verschiedene Arten, wie wir vorübergehende Vorhersagen treffen, und diese hängen von verschiedenen Teilen der Synchronisation ab Gehirn “, sagt Assaf Breska, der Autor der Studie und Postdoktorand für Neurowissenschaften.

"Gemeinsam", sagt der Hauptautor der Studie, Professor Richard Ivry, "können wir mit diesen Gehirnsystemen nicht nur im Moment existieren, sondern auch die Zukunft aktiv vorwegnehmen."

Die Forscher entdeckten, dass ein System es uns ermöglicht, zukünftige Ereignisse auf der Grundlage unserer früheren Erfahrungen zu antizipieren, während ein anderes System auf der Identifizierung rhythmischer Muster basiert.

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Wie funktionieren diese beiden Systeme? Werden sie zu unterschiedlichen Zeiten "aktiviert", abhängig vom Kontext, auf den wir reagieren müssen?

Die Beantwortung dieser Frage könnte nach Ansicht der Autoren auch zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise des Gehirns bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen führen.

Dies wiederum würde es Fachleuten ermöglichen, bessere Strategien für die Pflege von Menschen mit dieser Krankheit zu entwickeln.

Die Gehirnregionen, die für die "Synchronisation" verantwortlich sind

In der kürzlich durchgeführten Studie, deren Ergebnisse jetzt in der PNAS veröffentlicht werden, haben Wissenschaftler mit Parkinson-Patienten oder mit Patienten mit zerebellärer Degeneration gearbeitet.

Beide Zustände sind durch Koordinations- und Gleichgewichtsstörungen gekennzeichnet, obwohl sie anscheinend unterschiedliche Regionen des Gehirns betreffen.

Während bei der Degeneration des Kleinhirns die Parkinson-Krankheit die Nervenbahnen in den Basalganglien beeinträchtigt, die tief in die Großhirnrinde eingebettet sind, sterben die Nervenzellen im Kleinhirn nach und nach ab.

Die Forscher verglichen die Art und Weise, in der Menschen mit jeder Erkrankung temporäre Signale verwendeten, um auf verschiedene Tests zu reagieren.

Alle Studienteilnehmer reagierten auf zwei verschiedene Sequenzen farbiger Quadrate, die auf einem Computerbildschirm blinkten. In der ersten Übung folgten die farbigen Quadrate in einem konstanten und rhythmischen Rhythmus aufeinander.

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In der zweiten Übung folgten die farbigen Quadrate einander in einem anderen Muster, das nicht dem gleichen konstanten Rhythmus folgte.

Während dieser Tests beobachteten die Forscher, dass Teilnehmer mit Parkinson-Krankheit bei komplexen Übungen tendenziell bessere Ergebnisse erzielten, während Patienten mit zerebellärer Degeneration besser auf den rhythmischen Nachfolgetest ansprachen.

"Wir zeigen, dass Patienten mit zerebellärer Degeneration Probleme haben, temporäre nicht-rhythmische Signale zu verwenden, während Patienten mit Basalgangliendegeneration, die mit der Parkinson-Krankheit assoziiert sind, Probleme haben, rhythmische Signale zu verwenden", sagt Professor Ivry.

Diese Erkenntnisse ermöglichten es dem Team zu identifizieren, welche Bereiche des Gehirns mit welchem ​​vorwegnehmenden Zeitsystem verbunden waren. Die Autoren schlussfolgerten, dass die rhythmische Zeit den Basalganglien entspricht, während die Intervallzeit, basierend auf Erinnerungen an frühere Erfahrungen, dem Kleinhirn entspricht.

Klinische Implikationen

Wichtig ist, dass die Forscher hinzufügen, dass dies früheren Theorien widerspricht, die darauf hindeuten, dass die Antizipationszeit das Ergebnis eines monolithischen Systems ist.

"Unsere Ergebnisse lassen auf mindestens zwei verschiedene Arten schließen, wie sich das Gehirn entwickelt hat, um die Zukunft vorwegzunehmen", erklärt Breska.

»Ein rhythmisches System reagiert empfindlich auf periodische Ereignisse in der Welt, wie sie in Sprache und Musik enthalten sind. Und ein Intervallsystem bietet eine allgemeinere Antizipationsfähigkeit, die auf zeitliche Regelmäßigkeiten reagiert, auch wenn kein rhythmisches Signal vorliegt. »

Assaf Breska

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Darüber hinaus geben die Autoren an, dass das Gehirn, wenn eines dieser beiden Systeme nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, möglicherweise in der Lage ist, dem anderen für die erwartete Zeit zu vertrauen. Dies kann wichtige Auswirkungen auf die Art und Weise haben, wie Spezialisten die Versorgung von Menschen mit Parkinson-Krankheit oder Kleinhirn-Degeneration verwalten.

«Unsere Studie identifiziert nicht nur die antizipativen Kontexte, in denen diese neurologischen Patienten betroffen sind, sondern auch die Kontexte, in denen sie keine Schwierigkeiten haben, was darauf hindeutet, dass wir ihre Umgebung modifizieren könnten, um ihre Interaktion mit der Welt angesichts ihrer Symptome zu erleichtern. «Notizen Breska.

Die Forscher glauben, dass einige Möglichkeiten, Menschen bei der Bewältigung von Schäden an einem der beiden "Synchronisations" -Systeme im Gehirn zu helfen, Anwendungen und Computerspiele zum Trainieren des Gehirns sowie Techniken zur Tiefenhirnstimulation umfassen könnten.


[Titel erweitern = »Referenzen«]

  1. Doppelte Dissoziation der zeitlichen Vorhersage von einfachem und rhythmischem Intervall bei Kleinhirn-Degeneration und Parkinson-Krankheit http://www.pnas.org/content/early/2018/11/12/1810596115
  2. Funktionelle Segregation der Basalganglienwege bei Parkinson https://academic.oup.com/brain/article/141/9/2655/5067349
  3. Welche Forschungsarbeiten werden durchgeführt? https://www.ninds.nih.gov/Disorders/All-Disorders/Cerebellar-Degeneration-Information-Page

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