脳イメージングは​​私たちが考える方法をマッピングするのに役立ちます

人間の脳は非常に複雑な器官であり、多くの秘密があります。脳がどのようにして思考を制御するかについての理解を深めるために、研究者たちは構造的脳画像システムを脳領域間の接続の「配線図」に変換しました。

カリフォルニア大学サンタバーバラ大学心理脳科学部（UCSB）の3人の研究者、マイケルミラー、スコットグラフトン、およびマットシーラックは、ニューラルネットワークの構造を使用して、脳のどの部分が最も可能かを制御する基本的なルールを学びました思考や行動を認知的にコントロールする。

この研究は、前頭皮質が何兆もの個々のニューロンを制御し、人々が1つのタスクに集中したり、根本的に異なるものに切り替えたりできるようにするメカニズムの説明を提供する最初のものです。

調査結果はジャーナルに表示されます 自然コミュニケーション.

「脳の特定の領域は、それらが他の領域との関係でどこにあるかに基づいてあなたの思考を制御する傾向があります」と、UCSB心理学教授で論文の共著者であるミラーは述べた。

「「郊外」の地域は、非常に特殊な種類の制御を実行できます。彼らは、あなたの仕事で働くことから子供たちと遊ぶことへの切り替えのように、システムを遠くの州に動かすことができます。

この新しい研究は、最先端の神経科学と、社会システムの研究によく使用されるネットワーク科学の新興分野とを融合させています。

研究者は、制御理論（伝統的に電気および機械システムの研究に使用されている分野）を適用することにより、前頭皮質が思考の方向と目標指向の行動を動的に制御するために、脳の外にいることが必要であることを示しています。

ペンシルバニア大学工学部応用イノベーション学部助教授の上級著者であるダニエルバセット氏は、次のように述べています。「私たちは脳がそれ自体を制御する方法の基本的な理論が必要です。そこに到達するには、脳を工学システムとして扱うことをお勧めします」理科。

「認知制御はエンジニアリング制御によく似ています。重要なポイントを特定することにより、システムのダイナミクスをモデル化します。その部分を押すか、このレバーを引くと、それがネットワークの他の部分にどのように影響するかを予測できます。」

研究者らは、脳スキャンから生成された配線図に制御理論の方程式を適用することにより、脳の領域間の地理的および機能的な違いが関連していることを示しました。

分析では、前頭皮質の場所またはその役割が最初に進化したかどうかはわかりませんが、前頭皮質の実行機能を制御する能力の一部は、脳ネットワークの他の部分からの距離に依存していることを示唆しています。

「この研究は、厳密な制御理論に基づいたネットワークサイエンスの新たな波を予告するものです」と、UCSBの脳イメージングセンターのディレクターである共著者のグラフトン氏は述べています。

「最先端の脳画像データに適用すると、脳接続のアーキテクチャーに固有の設計上のトレードオフのいくつかが見え始めます。」

最も相互接続されている、つまりネットワークの内部にある領域は、脳を近くの状態に移動するのに非常に適しています。たとえば、誰かにメールを書いたり、その人と電話で話したりします。

「これらの内部ノードがどこにあるかを見てみると、特に興味深いのは、すべてが「デフォルトモード」の領域にあるということです。これは、休んでいるときにアクティブになる領域です」とバセット氏は言います。 「これは理にかなっています。もしあなたが最適なシステムを設計しているなら、ベースラインをそれがかなり簡単に行かなければならないほとんどの場所に到達できる場所に置きたいと思うからです。」

共著者のCieslak氏によると、この種の脳領域の位置とその役割との関係についての全体的な理解は、病気やけがのために実行機能を失った人々のより良い治療を調整するために必要です。

Cieslakは、脳がその活動を制御する方法についてのこの基本的な理解が、自閉症、統合失調症または認知症などの認知制御の低下に関連する病状へのより良い介入につながる可能性があると考えています。

出典：カリフォルニア大学サンタバーバラ/ユーレクアラート