Dit is hoe je brein toekomstige gebeurtenissen voorspelt
Hersenen leren hoe ze aan de hand van patronen kunnen anticiperen op toekomstige gebeurtenissen. Dit proces wordt ‘anticiperende timing’ genoemd en het stelt ons in staat om met succes om te gaan met de wereld om ons heen. Hoe werkt het?
Anticiperende timing is gedeeltelijk wat ons in staat stelt om de meest geschikte beslissingen te nemen in een zeer dynamische wereld.
Maar waar berust dit proces op?
Een nieuwe studie uitgevoerd door onderzoekers van de University of California, Berkeley, legt uit dat, bij het anticiperen op een gebeurtenis, het menselijk brein op twee verschillende systemen rekent.
"Of het nu gaat om sport, muziek, spraak of zelfs het toewijzen van aandacht, onze studie suggereert dat timing geen uniform proces is, maar dat er twee verschillende manieren zijn waarop we temporele voorspellingen doen en deze zijn afhankelijk van verschillende delen van de hersenen", zegt lead. studie auteur Assaf Breska, een postdoctoraal onderzoeker in neurowetenschappen.
"Samen", zegt senior onderzoeksauteur prof. Richard Ivry, "stellen deze hersensystemen ons in staat niet alleen in het moment te bestaan, maar ook actief te anticiperen op de toekomst."
Het ene systeem, zo ontdekten de onderzoekers, stelt ons in staat te anticiperen op toekomstige gebeurtenissen op basis van onze ervaringen uit het verleden, terwijl een ander systeem is gebaseerd op de identificatie van ritmische patronen.
Hoe werken deze twee systemen echter? Komen ze op verschillende momenten in actie, afhankelijk van de context waarop we moeten reageren?
Het beantwoorden van deze vraag zou ons volgens de auteurs van het onderzoek ook kunnen helpen om beter te begrijpen hoe de hersenen werken in verschillende neurodegeneratieve aandoeningen.
Hierdoor zouden specialisten op hun beurt betere strategieën kunnen bedenken om voor mensen met een dergelijke aandoening te zorgen.
De hersenregio's belast met ‘timing’
In de recente studie - waarvan de bevindingen nu in het tijdschrift verschijnen PNAS - de wetenschappers werkten met mensen met de ziekte van Parkinson of cerebellaire degeneratie.
Beide aandoeningen worden gekenmerkt door problemen met coördinatie en evenwicht, hoewel ze verschillende hersengebieden lijken te beïnvloeden.
Terwijl de invloed van Parkinson op neurale paden in de basale ganglia, een gebied dat diep in de hersenschors is ingebed, bij cerebellaire degeneratie, zijn het zenuwcellen in het cerebellum die geleidelijk afsterven.
De onderzoekers vergeleken de manieren waarop mensen met elke aandoening tijdelijke aanwijzingen gebruikten om op verschillende tests te reageren.
Alle deelnemers aan de studie reageerden op twee verschillende reeksen gekleurde vierkanten die op een computerscherm flitsten. In de eerste oefening volgden de gekleurde vierkanten elkaar in een gestaag, ritmisch tempo op.
In de tweede oefening volgden de gekleurde vierkantjes elkaar op in een ander patroon dat niet hetzelfde vaste ritme volgde.
Tijdens deze tests zagen de onderzoekers dat deelnemers met de ziekte van Parkinson de neiging hadden om beter te presteren op de complexe patroonoefening, terwijl degenen met cerebellaire degeneratie beter reageerden op de ritmische successietest.
"We laten zien dat patiënten met cerebellaire degeneratie gestoord zijn in het gebruik van niet-ritmische temporele signalen, terwijl patiënten met basale ganglia-degeneratie geassocieerd met de ziekte van Parkinson gestoord zijn in het gebruik van ritmische signalen", zegt prof. Ivry.
Met deze bevindingen kon het team identificeren welke hersengebieden waren gekoppeld aan welk anticiperend timingsysteem. De auteurs concludeerden dat ritmische timing overeenkomt met de basale ganglia, terwijl intervaltiming - gebaseerd op herinneringen aan eerdere ervaringen - overeenkomt met het cerebellum.
Klinische implicaties
Belangrijk is, voegen de onderzoekers toe, dit daagt eerdere theorieën uit die suggereren dat anticiperende timing het resultaat is van een monolithisch systeem.
"Onze resultaten suggereren dat de hersenen op zijn minst twee verschillende manieren hebben ontwikkeld om op de toekomst te anticiperen", legt Breska uit.
“Een ritme-gebaseerd systeem is gevoelig voor periodieke gebeurtenissen in de wereld, zoals inherent is aan spraak en muziek. En een intervalsysteem biedt een algemener anticiperend vermogen, gevoelig voor temporele regelmatigheden, zelfs als er geen ritmisch signaal is. "
Assaf Breska
Bovendien, voegen de auteurs toe, suggereert de studie dat als een van deze twee systemen niet meer goed werkt, de hersenen mogelijk op de andere kunnen vertrouwen voor anticiperende timing. Dit kan belangrijke implicaties hebben voor de manier waarop specialisten omgaan met de zorg voor mensen met de ziekte van Parkinson of cerebellaire degeneratie.
`` Onze studie identificeert niet alleen de anticiperende contexten waarin deze neurologische patiënten worden aangetast, maar ook de contexten waarin ze geen problemen hebben, wat suggereert dat we hun omgeving zouden kunnen aanpassen om het voor hen gemakkelijker te maken om met de wereld om te gaan in het licht van hun symptomen. , ”Merkt Breska op.
De onderzoekers zijn van mening dat sommige manieren om mensen te helpen bij het omgaan met schade aan een van de twee "timing" -systemen in de hersenen, apps en computerspellen kunnen zijn die zijn ontworpen om de hersenen te trainen, evenals technieken voor diepe hersenstimulatie.
