Kiedy mózg znajduje siÄ™ pod presjÄ…, niektóre sygnaÅ‚y neuronowe zaczynajÄ… oscylować synchronicznie – podobnie jak dobrze wyćwiczona orkiestra. Nowe badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Johannesa Gutenberga w Moguncji (JGU) po raz pierwszy pokazuje, jak elastycznie ta synchronizacja neuronalna dostosowuje siÄ™ do różnych sytuacji i że ta dynamiczna koordynacja jest Å›ciÅ›le zwiÄ…zana ze zdolnoÅ›ciami poznawczymi.

„Specyficzne sygnaÅ‚y w Å›rodkowym obszarze czoÅ‚owym mózgu sÄ… lepiej zsynchronizowane u osób o wyższych zdolnoÅ›ciach poznawczych – szczególnie podczas wymagajÄ…cych faz myÅ›lenia” – wyjaÅ›nia profesor Anna-Lena Schubert z Instytutu Psychologii na JGU, pierwsza autorka badania, które zostaÅ‚o niedawno opublikowane w Journal of Experimental Psychology: General. Naukowcy skupili siÄ™ na Å›rodkowym obszarze czoÅ‚owym mózgu i mierzalnej koordynacji tak zwanych fal theta. Te fale mózgowe oscylujÄ… miÄ™dzy czterema a oÅ›mioma hercami i należą do wolniejszych czÄ™stotliwoÅ›ci neuronowych. „MajÄ… one tendencjÄ™ do wystÄ™powania, gdy mózg jest szczególnie obciążony, na przykÅ‚ad gdy siÄ™ koncentrujemy lub gdy musimy Å›wiadomie kontrolować nasze zachowanie” – mówi Schubert, który kieruje Laboratorium Analizy i Modelowania ZÅ‚ożonych Danych na JGU.

Osoby z silniejszą łącznością theta w środkowym obszarze czołowym są często w stanie lepiej się skoncentrować pomimo zakłóceń.

148 uczestników badania, w wieku od 18 do 60 lat, najpierw wypełniło testy oceniające ich pamięć i inteligencję, zanim ich aktywność mózgu została zarejestrowana za pomocą elektroencefalografii (EEG). Procedura ta mierzy drobne sygnały elektryczne w mózgu za pomocą elektrod przymocowanych do skóry głowy i jest sprawdzoną techniką uzyskiwania dokładnego wglądu w procesy poznawcze. Podczas rejestracji EEG uczestnicy wykonali trzy wymagające umysłowo zadania mające na celu ocenę kontroli poznawczej.

Badacze byli zainteresowani zdolnoÅ›ciÄ… uczestników do elastycznego przeÅ‚Ä…czania siÄ™ miÄ™dzy zmieniajÄ…cymi siÄ™ zasadami, co jest istotnym aspektem inteligentnego przetwarzania informacji. Na przykÅ‚ad uczestnicy musieli nacisnąć przycisk, aby zdecydować, czy liczba jest parzysta czy nieparzysta, a wkrótce potem, czy jest wiÄ™ksza czy mniejsza niż pięć. Każda zmiana reguÅ‚y wymagaÅ‚a szybkiego dostosowania strategii umysÅ‚owych – proces ten pozwoliÅ‚ badaczom dokÅ‚adnie obserwować koordynacjÄ™ sieci w mózgu w czasie rzeczywistym.

Rezultat: osoby o wyższych zdolnoÅ›ciach poznawczych wykazywaÅ‚y szczególnie silnÄ… synchronizacjÄ™ fal theta w kluczowych momentach, zwÅ‚aszcza podczas podejmowania decyzji. Ich mózgi lepiej radziÅ‚y sobie z utrzymaniem skupienia myÅ›li, gdy miaÅ‚o to znaczenie. „Osoby z silniejszÄ… Å‚Ä…cznoÅ›ciÄ… theta w Å›rodkowym obszarze czoÅ‚owym czÄ™sto lepiej koncentrujÄ… siÄ™ i blokujÄ… czynniki rozpraszajÄ…ce, niezależnie od tego, czy jest to telefon komórkowy wibrujÄ…cy podczas pracy, czy próba czytania książki na zatÅ‚oczonym dworcu kolejowym” – wyjaÅ›niÅ‚ Schubert.

Badanie dostarcza ważnych informacji na temat działania inteligencji na poziomie neuronalnym

Profesor Anna-Lena Schubert byÅ‚a szczególnie zaskoczona tym, jak Å›ciÅ›le koordynacja rytmów mózgu jest powiÄ…zana ze zdolnoÅ›ciami poznawczymi. „Nie spodziewaliÅ›my siÄ™, że zwiÄ…zek ten bÄ™dzie tak wyraźny” – powiedziaÅ‚a. DecydujÄ…cym czynnikiem nie byÅ‚a ciÄ…gÅ‚a synchronizacja, ale zdolność mózgu do elastycznego i kontekstowego dostosowywania czasu – jak orkiestra podążajÄ…ca za doÅ›wiadczonym dyrygentem. Region Å›ródczoÅ‚owy czÄ™sto nadaje ton tej koordynacji, ale współpracuje z innymi obszarami mózgu. Ta Å›ródczoÅ‚owa Å‚Ä…czność theta wydaje siÄ™ być szczególnie istotna podczas podejmowania decyzji, ale nie podczas mentalnego przygotowania do nowych zasad zadania.

Poprzednie badania EEG dotyczące wydajności poznawczej w większości badały aktywność w izolowanych obszarach mózgu. W przeciwieństwie do tego, w tym badaniu przyjęto podejście oparte na sieci i zbadano, w jaki sposób różne obszary współdziałają podczas wielu zadań, aby zidentyfikować stabilne, nadrzędne wzorce. Wyniki pokazują, że indywidualne różnice w wydajności poznawczej są związane z dynamicznym zachowaniem sieci mózgu. Według naukowców potencjalne zastosowania, takie jak narzędzia szkoleniowe lub diagnostyczne oparte na mózgu, są wciąż odległe. Jednak badanie to dostarczy ważnych podstaw do zrozumienia, w jaki sposób inteligencja działa na poziomie neuronalnym. Badanie uzupełniające, do którego obecnie rekrutowani są uczestnicy w wieku 40 lat i starsi z regionu Ren-Men, zbada, które czynniki biologiczne i poznawcze dodatkowo wspierają ten rodzaj skutecznej koordynacji mózgu i jaką rolę odgrywają inne zdolności poznawcze, takie jak szybkość przetwarzania i pamięć robocza.