Ihr Gehirn Ansätze kniffligen Aufgaben werden auf überraschend einfache Weise
Haben Sie schon einmal setzte sich zum Abschluss Ihrer morgendlichen Kreuzworträtsel oder Sudoku und wunderte mich über das, was passiert in Ihrem Gehirn? Irgendwo in der Aktivität der Milliarden von Neuronen in Ihrem Gehirn liegt, den code, vergessen Sie nicht, ein wichtiges Wort, oder gilt die Logik erforderlich, um das puzzle zu vervollständigen.
Angesichts des Gehirns, Verworrenheit, könnte man annehmen, dass diese Muster sind unglaublich Komplex und einzigartig für jede Aufgabe. Aber neue Forschung schlägt vor, die Dinge werden tatsächlich einfacher als das.
Es stellt sich heraus, dass viele Strukturen im Gehirn arbeiten zusammen in präziser Weise über die Koordinierung Ihrer Tätigkeit, der Gestaltung Ihrer Aktionen, um die Anforderungen was auch immer es ist, dass Sie versuchen zu erreichen.
Wir nennen diese koordinierte Muster der „low-dimensional manifold“, die man sich denken kann Analog zu den Hauptstraßen, die Sie verwenden, um pendeln zu und von der Arbeit. Die Mehrheit der Verkehr fließt entlang dieser Autobahnen, die für eine effiziente und effektive Weg, um von A nach B.
Wir haben Beweise dafür gefunden, dass die meisten die Aktivität des Gehirns folgt diese Arten von mustern. In sehr einfachen Bedingungen, diese speichert Ihr Gehirn aus, um alles von Grund auf, wenn eine Aufgabe ausgeführt wird. Wenn jemand wirft Ihnen einen ball, zum Beispiel die low-dimensional manifold können Sie Ihr Gehirn, um schnell koordinieren die Muskelbewegungen benötigt, um den ball zu fangen, anstatt Ihr Gehirn benötigen, um zu lernen, wie man einen ball fangen jedes mal von neuem.
In einer Studie, veröffentlicht heute in der Zeitschrift Neuron, meine Kollegen und ich untersuchte diese Muster weiter. Konkret wollten wir herausfinden, ob Sie eine Rolle spielen bei der Gestaltung der Aktivität des Gehirns während der wirklich anspruchsvollen kognitiven Aufgaben, die erfordern viel Konzentration.
Wir gescannten menschlichen Gehirn mit hoher Auflösung der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) während Sie spielten eine lateinische Quadrate Aufgabe, die ähnlich wie ein Sudoku-puzzle-Formen, verwendet aber anstelle von zahlen. Wer hat Sudoku gespielt, bevor Sie Ihren morgendlichen Kaffee, weiß, wie viel Konzentration erforderlich ist, um es zu lösen.
Die Idee hinter dem lateinischen Quadraten task ist identifizieren Sie die fehlende Figur in einer bestimmten Position in einem raster, da jede Form kann nur einmal in jeder Reihe und Spalte. Wir erstellten drei verschiedene Niveaus der Schwierigkeit, die definiert, wie viele unterschiedliche Zeilen und Spalten benötigt, um untersucht werden, um auf die richtige Antwort kommst.
Den Verkehr regelt
Unsere Vorhersage war, dass die Durchführung der schwierigere Versionen der Aufgabe führen würde, um eine Rekonfiguration von der niedrig-dimensionalen Mannigfaltigkeit. Zurück auf die Autobahn Analogie, eine knifflige Aufgabe lösen Sie etwas die Aktivität des Gehirns vom highway ab und auf die Straßen zurück, um zu helfen, um die Ansammlung.
Unsere Ergebnisse bestätigen unsere Prognosen. Schwieriger Studien zeigten unterschiedliche Muster der hirnaktivierung zu einfach, als wenn das Gehirn Verkehr wurde umgeleitet auf verschiedenen Straßen. Die kniffliger die Aufgabe, desto mehr werden die Muster verändert.
Was mehr ist, fanden wir auch einen Zusammenhang zwischen diesen veränderten Gehirn-aktivierungsmuster und die größere Wahrscheinlichkeit, einen Fehler zu machen, auf die härtere Variante der lateinischen Quadrate test.
In einer Art und Weise, Sie versuchen, eine schwierige Aufgabe, ist wie der Versuch, eine neue Ratte auf Ihrem morgen pendeln—Sie schaffen könnte, aber in Ihrer Eile und stress könnten Sie auch eher zu eine falsche Abzweigung nehmen.
Insgesamt lassen diese Ergebnisse vermuten, dass unser Gehirn Aktivität vielleicht nicht so kompliziert, wie wir einst dachten. Die meisten der Zeit, unser Gehirn leitet den Verkehr entlang ziemlich gut-etablierten Strecken, und auch, wenn es Sie braucht, um kreativ ist es noch zu senden versuchen, den Verkehr auf das gleiche Ziel.
Dies lässt uns mit einer wichtigen Frage: wie funktioniert das Gehirn erreichen dieses Maß an Koordination?
Eine Möglichkeit ist, dass diese Funktion erfüllt ist durch den thalamus, eine Struktur tief im Gehirn, sondern ist verbunden mit fast der gesamte rest des Gehirns.
Wichtig ist, die Schaltung des thalamus ist, so dass es kann als ein filter für die laufende Aktivität in der Großhirnrinde, dem Gehirn die wichtigste information processing center, und konnten deshalb üben die Art von Einfluss, den wir gesucht haben.
Muster der Aktivität im thalamus sind schwer zu entziffern, die in der traditionellen Neuro-Imaging-Experimente. Aber zum Glück, die high-resolution MRI-scanner verwendet, die in unserer Studie gesammelt von meinen Kollegen Cocchi Luca und Lukas Hearne erlaubt uns zu beobachten, Sie im detail.
Sicher genug, sahen wir, dass eine klare Verbindung zwischen der Aktivität im thalamus und der Fluss der Aktivität in der niedrig-dimensionalen Mannigfaltigkeit. Dies deutet darauf hin, dass bei der Durchführung Besondere Aufgaben, der thalamus hilft, Form und Einschränkung der Aktivität im cortex, ein bisschen wie ein Polizist Regie dichten Verkehr.