Když je mozek pod tlakem, určité nervové signály začnou synchronně kmitat – podobně jako dobře nacvičený orchestr. Nová studie provedená na Univerzitě Johannese Gutenberga v Mohuči (JGU) poprvé ukazuje, jak pružně se tato nervová synchronizace přizpůsobuje různým situacím a že tato dynamická koordinace úzce souvisí s kognitivními schopnostmi.

„Specifické signály ve střední frontální oblasti mozku jsou lépe synchronizovány u lidí s vyššími kognitivními schopnostmi – zejména během náročných fází myšlení,“ vysvětluje profesorka Anna-Lena Schubertová z Institutu psychologie JGU, první autorka studie, která byla nedávno publikována v časopise Journal of Experimental Psychology: V této publikaci, která byla zveřejněna v časopise Psychology Psychology: General. Vědci se zaměřili na střední frontální oblast mozku a měřitelnou koordinaci tzv. theta vln. Tyto mozkové vlny oscilují mezi čtyřmi a osmi hertzy a patří mezi pomalejší nervové frekvence. „Obvykle se objevují, když je mozek vystaven obzvláštní výzvě, například když se soustředíme nebo když musíme vědomě kontrolovat své chování,“ říká Schubert, který vede Laboratoř pro analýzu a modelování komplexních dat na JGU.

Lidé se silnější konektivitou Theta ve střední frontální oblasti se často lépe soustředí navzdory rozptýlení

148 účastníků studie ve věku od 18 do 60 let nejprve vyplnilo testy na posouzení paměti a inteligence a teprve poté byla zaznamenána jejich mozková aktivita pomocí elektroencefalografie (EEG). Tento postup měří drobné elektrické signály v mozku pomocí elektrod připevněných ke skalpu a je osvědčenou technikou pro získání přesných poznatků o kognitivních procesech. Během záznamu EEG účastníci plnili tři mentálně náročné úkoly určené k posouzení kognitivní kontroly.

Výzkumníky zajímala schopnost účastníků pružně přepínat mezi měnícími se pravidly, což je podstatný aspekt inteligentního zpracování informací. Účastníci například museli stisknutím tlačítka rozhodnout, zda je číslo sudé nebo liché, a krátce poté, zda je větší nebo menší než pět. Každá změna pravidla vyžadovala rychlé přizpůsobení mentálních strategií – proces, který výzkumníkům umožnil pozorně sledovat koordinaci sítí v mozku v reálném čase.

Výsledek: jedinci s vyššími kognitivními schopnostmi vykazovali obzvláště silnou synchronizaci vln theta v rozhodujících okamžicích, zejména během rozhodování. Jejich mozky byly lépe schopné udržet soustředěné myšlenky, když na tom záleželo. „Lidé se silnějším propojením theta vln ve střední frontální oblasti se často lépe soustředí a blokují rušivé vlivy, ať už jde o vibrace mobilního telefonu při práci nebo o snahu číst knihu na rušném nádraží,“ vysvětlil Schubert.

Studie přináší důležité poznatky o tom, jak funguje inteligence na nervové úrovni

Profesorku Annu-Lenu Schubertovou překvapilo zejména to, jak úzce tato koordinace mozkových rytmů souvisí s kognitivními schopnostmi. „Nečekali jsme, že tato souvislost bude tak jasná,“ řekla. Rozhodujícím faktorem nebyla nepřetržitá synchronizace, ale schopnost mozku pružně a kontextově přizpůsobovat své načasování – podobně jako orchestr následuje zkušeného dirigenta. Tón této koordinaci často udává střední frontální oblast, která však spolupracuje s dalšími oblastmi mozku. Tato midfrontální theta konektivita se zdá být zvláště důležitá při rozhodování, nikoli však při mentální přípravě na nová pravidla úkolů.

Předchozí studie EEG týkající se kognitivního výkonu většinou zkoumaly aktivitu v izolovaných oblastech mozku. Naproti tomu tato studie zvolila síťový přístup a zkoumala, jak různé oblasti interagují během několika úkolů, aby identifikovala stabilní, zastřešující vzorce. Výsledky ukazují, že individuální rozdíly v kognitivním výkonu souvisejí s dynamickým síťovým chováním mozku. Podle výzkumníků jsou potenciální aplikace, jako jsou tréninkové nástroje nebo diagnostika založená na mozku, ještě daleko. Studie by však mohla poskytnout důležité základy pro pochopení toho, jak inteligence funguje na nervové úrovni. Navazující studie, pro kterou se v současné době nabírají účastníci ve věku 40 let a více z regionu Porýní-Mohan, bude zkoumat, které biologické a kognitivní faktory navíc podporují tento typ efektivní koordinace mozku a jakou roli hrají další kognitivní schopnosti, jako je rychlost zpracování a pracovní paměť.