脳は領域を同期して注意を払う

新しい研究では、脳がさまざまな領域の活動を同期させているように見えることがわかりました。これにより、人は注意を払ったり、タスクに集中したりできるようになります。

セントルイスのワシントン大学医学部の科学者によると、このプロセスは、明確な通信チャネルを確立するために、いくつかのトランシーバーを同じ周波数に調整することと似ています。

「私たちは脳が注意を促す領域を置くだけでなく、それらの領域がお互いを呼び出すためのオープンラインを持っていることを確認すると思います」と大学院生の研究者である筆頭著者のエイミー・デイッチは言った。

研究者たちは、脳のけがや脳卒中に苦しむ人々はしばしば注意を集中し集中することに問題を抱えていると指摘しました。

「脳損傷における注意欠陥は、課題に集中するために必要なリソースの喪失と考えられてきました」と、ノーマンJスタップ神経学教授の上級著者、マウリツィオコルベッタ博士は述べた。

「しかし、この研究は、異なる脳領域での反応の時間的整列も注意に寄与する非常に重要なメカニズムであり、脳損傷によって損なわれる可能性があることを示しています。」

注意に関連する脳の変化を分析するために、科学者たちはてんかん患者の脳に一時的に埋め込まれた電極のグリッドを使用しました。共同執筆者である脳神経外科および生体工学の准教授であるエリックロイハルト医学博士は、グリッドを使用して、制御不能な発作の原因となる脳組織の外科的除去をマッピングします。

グリッドはまた、ロイハルトの研究室が他の方法では利用できない詳細レベルで人間の脳の活動を研究することを可能にする、と研究者たちは述べた。

通常、彼らは磁​​気共鳴画像法（MRI）を使用して注意を調査します。これは、2〜3秒ごとに発生する脳活動の変化を検出できます。しかし、グリッドを配置すると、科学者はミリ秒単位で発生する変化を研究できます。

グリッドが埋め込まれる前に、研究者らはMRIを使用して7人のてんかん患者の脳をスキャンし、注意に寄与することが知られている領域をマッピングしました。グリッドが配置された状態で、患者が視覚的なターゲットを監視しながら脳細胞を監視し、目を動かさずにコンピューター画面上のさまざまな場所に注意を向けました。患者が標的を見たとき、彼らはボタンを押して科学者に彼らがそれらを見たことを知らせました。

「局所脳領域の興奮性の変動を反映する脳の振動を分析しました。言い換えると、ニューロンが入力に応答することがどれほど難しいか、または簡単か」とDaitch氏は述べています。 「刺激の検出に関与する脳の領域が最大の興奮性にある場合、刺激に気づく可能性がはるかに高くなります。」

研究者は、脳の特定の領域を構成する細胞で興奮性が規則的に上下することを説明した。しかし、これらの振動は通常、異なる脳領域の間で整列していません。

研究結果は、患者が注意を向けると、視覚刺激に注意を払うために最も重要な脳の領域が興奮性サイクルを調整し、同時にサイクルのピークに達し始めることを示しました。研究者によると、注意を払っていない地域では、興奮性サイクルは変化しなかった。

「2つの脳領域の周期がずれている場合、ある領域からの信号が別の領域に伝わる可能性が低くなります」とCorbetta氏は述べています。

Daitch、Corbetta、Leuthardtは現在、場所だけでなくタスクのテンポも知っているため、参加者が脳領域の興奮性をより迅速に調整できるかどうかを調査しています。

この研究は 全米科学アカデミーの議事録.

出典：ワシントン大学医学部