Hvordan hjernen din nærmer seg vanskelige oppgaver

Hvordan hjernen din nærmer seg vanskelige oppgaver
Det blir lettere med øving. Duntrune Studios / Shutterstock

Har du noen gang satt deg ned for å fullføre morgenkryssordet eller Sudoku og lurt på hva som skjer i hjernen din? Et sted i aktiviteten til milliarder av nevroner i hjernen din ligger koden som lar deg huske et nøkkelord, eller bruke den logikken som kreves for å fullføre puslespillet.

Gitt hjernens intrikat, kan du anta at disse mønstrene er utrolig kompliserte og unike for hver oppgave. Men nyere forskning antyder at ting faktisk er enklere enn det.

Det viser seg at mange strukturer i hjernen din jobber sammen på nøyaktige måter for å koordinere deres aktivitet, og forme handlingene deres til kravene til hva det er som du prøver å oppnå.

Vi kaller disse koordinerte mønstrene "lavdimensjonal manifold", som du kan tenke på som analogt med de viktigste veiene du bruker for å pendle til og fra jobb. Størstedelen av trafikken flyter langs disse store motorveiene, som representerer en effektiv og effektiv måte å komme seg fra A til B.

Vi har funnet bevis på at mest hjerneaktivitet følger denne typen mønstre. På veldig enkle termer sparer dette hjernen din fra å trenge å jobbe alt fra bunnen av når du utfører en oppgave. Hvis noen kaster deg en ball, for eksempel, lar den lave dimensjonale manifolden hjernen din raskt koordinere muskelbevegelsene som trengs for å fange ballen, i stedet for at hjernen din trenger å lære å fange en ball på nytt hver gang.

I en studie publisert oktober 22 2019 i tidsskriftet Neuron, undersøkte kollegene mine og jeg disse mønstrene nærmere. Spesielt ønsket vi å finne ut om de spiller en rolle i å forme hjerneaktivitet under virkelig utfordrende kognitive oppgaver som krever mye konsentrasjon.

Vi skannet folks hjerner med høyoppløselig funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) mens de utførte en Latin kvadraters oppgave, som ligner et Sudoku-puslespill, men bruker former i stedet for tall. Alle som har spilt Sudoku før morgenkaffen sin vet hvor mye fokus og konsentrasjon som kreves for å løse den.


Få det siste fra InnerSelf


Tanken bak oppgaven med Latin-firkanter er å identifisere den manglende formen på et bestemt sted i et rutenett, gitt at hver form bare kan vises en gang i hver rad og kolonne. Vi skapte tre forskjellige vanskelighetsnivåer, definert av hvor mange forskjellige rader og kolonner som måtte inspiseres for å komme fram til riktig svar.

Dirigere trafikk

Vår spådom var at utførelse av de vanskeligere versjonene av oppgaven ville føre til en rekonfigurering av det lavdimensjonale grenrøret. For å gå tilbake til motorvei-analogien, kan en vanskelig oppgave trekke litt hjerneaktivitet av motorveien og inn på bakgatene for å hjelpe deg med overbelastningen.

Resultatene våre bekreftet spådommene våre. Vanskeligere studier viste forskjellige mønstre av hjerneaktivering til enkle, som om hjernens trafikk ble omdirigert langs forskjellige veier. Jo vanskeligere oppgaven, jo mer endret mønstrene seg.

Dessuten fant vi også en kobling mellom disse endrede hjerneaktiveringsmønstrene og den økte sannsynligheten for å gjøre en feil på den hardere versjonen av Latin Squares-testen.

På en måte er det å prøve en vanskelig oppgave som å prøve en ny rotteoppkjøring på morgenpendelen din - det kan hende du lykkes, men i hast og stress er det også mer sannsynlig at du tar en feil sving.

Totalt sett antyder disse resultatene at hjerneaktiviteten vår kanskje ikke er så komplisert som vi en gang trodde. Det meste av tiden leder hjernen vår trafikk langs ganske veletablerte ruter, og selv når den trenger å bli kreativ, prøver den fortsatt å sende trafikken til samme endelige destinasjon.

Dette etterlater oss et viktig spørsmål: hvordan oppnår hjernen dette nivået av koordinering?

En mulighet er at denne funksjonen blir oppfylt av thalamus, en struktur som ligger dypt i hjernen, men som er koblet til nesten hele resten av hjernen.

Viktigere er kretsløpet av thalamus slik at det kan fungere som et filter for pågående aktivitet i hjernebarken, hjernens viktigste informasjonsbehandlingssenter, og derfor kunne utøve den typen påvirkning vi var ute etter.

hvordan-din-hjerne-tilnærminger-vanskelig-oppgaver
Posisjoner av thalamus og hjernebarken i hjernen.
Pikovit / Shutterstock

Aktivitetsmønstre i thalamus er vanskelig å tyde i tradisjonelle nevroavbildningseksperimenter. Men heldigvis høyoppløselig MR-skanner brukt i vår studie samlet av kollegene Luca Cocchi og Luke Hearne, tillot oss å observere dem i detalj.

Visst nok så vi en klar sammenheng mellom aktivitet i thalamus og flyt av aktivitet i det lavdimensjonale manifoldet. Dette antyder at når du utfører bestemte oppgaver, hjelper thalamus med å forme og begrense aktiviteten i cortex, litt som en politibetjent som dirigerer travel trafikk.

Så neste gang du setter deg ned for å spille Sudoku, skaper du en tanke for thalamusen din, og den lavdimensjonale manifolden som den hjelper til med å skape. Sammen former de hjerneaktiviteten som til slutt vil hjelpe deg med å løse gåten.Den Conversation

om forfatteren

James Shine, Robinson Fellow, University of Sydney

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}