samenvatting: Een nieuwe studie biedt inzicht in de evolutionaire oorsprong van cognitieve flexibiliteit, een essentiële aanpassings- en overlevingsvaardigheid.
Deelnemers werden bestudeerd met behulp van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) terwijl ze een sensorische taak leerden, waarvan de resultaten het belang van sensorische hersengebieden bij het nemen van beslissingen aantoonden. De onderzoekers ontdekten tijdens deze taak ook verrassende overeenkomsten tussen de hersenactiviteit van mens en rat.
Deze bevindingen suggereren dat de interactie tussen de voorhersenen en sensomotorische hersengebieden voor besluitvorming mogelijk vroeg in de evolutionaire ontwikkeling is gevormd.
Belangrijkste feiten:
- Cognitieve flexibiliteit, die een snelle aanpassing aan veranderende omstandigheden mogelijk maakt, is essentieel om te overleven en hangt af van de functies van de orbitofrontale cortex in de voorhersenen.
- Sensorische hersengebieden zijn cruciaal voor besluitvormingsprocessen, zoals ze in het onderzoek werden ontdekt, wat aangeeft dat er op dit gebied verder onderzoek nodig is.
- De gelijkenis in cognitieve processen tussen muizen en mensen geeft aan dat deze besluitvormingsmechanismen waarschijnlijk vroeg in de evolutionaire geschiedenis zijn geëvolueerd.
bron: wrijven
Ik word wakker. Ga naar de keuken. Maak wat muesli – maar een blik in de koelkast leert: de melkfles is leeg. Wat nu? ontbijt overslaan? De buurman om melk vragen? Broodjes jam eten? Elke dag worden mensen geconfronteerd met situaties die totaal anders zijn gepland. Flexibiliteit is wat helpt.
De oorsprong van deze vaardigheid in de hersenen wordt cognitieve flexibiliteit genoemd.
Een neurowetenschappelijk onderzoeksteam aan de Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil, het Universitair Ziekenhuis van de Ruhr Universiteit in Bochum, Duitsland, en het Instituut voor Biologische Wetenschappen aan de Universiteit van Newcastle is erin geslaagd de evolutionaire oorsprong van cognitieve flexibiliteit een beetje dichterbij te brengen.
De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Natuurcommunicatieonline sinds 9 juni 2023.
Een belangrijke factor bij veel neurologische en psychische aandoeningen
Cognitieve flexibiliteit is essentieel voor het voortbestaan van alle soorten op aarde. Het hangt met name af van de functies van de zogenaamde orbitofrontale cortex, die zich in de voorhersenen bevindt.
Professor Burkhard Pleiger en eerste auteur dr. Ben Wang van Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil beschrijven hun motivatie voor de studie: “Verlies van cognitieve flexibiliteit in het dagelijks leven is een belangrijke factor bij veel neuropsychiatrische aandoeningen.”
“Dus het begrijpen van de onderliggende netwerkmechanismen is essentieel voor het ontwikkelen van nieuwe therapeutische benaderingen.”
Met behulp van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) onderzochten het team van Bochum en hun samenwerkingspartner Dr. Abhishek Banerjee van het Institute of Biological Sciences van de Universiteit van Newcastle de hersenfuncties van 40 deelnemers terwijl ze een sensorische taak leerden.
Terwijl ze gingen liggen voor een MRI, moesten de vrijwilligers de betekenis leren herkennen van verschillende aanraaksignalen – vergelijkbaar met die in braille – op het puntje van hun rechterwijsvinger. One touch cue vroeg de deelnemers om met hun vrije hand op een knop te drukken, terwijl een andere cue hen vertelde dat niet te doen en stil te blijven.
Het verband tussen de twee verschillende aanraakaanwijzingen en het wel of niet indrukken van een knop moet van de ene poging tot de volgende worden geleerd. Uitdaging: na een bepaalde tijd veranderen de aanraaksignalen van betekenis.
Wat ooit ‘druk op de knop’ betekende, betekent nu ‘doorgaan’ – een ideale experimentele opstelling om de cognitieve flexibiliteit van vrijwilligers te onderzoeken. Functionele magnetische resonantiebeeldvorming leverde beelden op van overeenkomstige hersenactiviteit.
Overeenkomsten tussen mensen en muizen
“Er zijn in het verleden al soortgelijke onderzoeken bij muizen gedaan”, zegt Pleasure.
“De leertaak die we kozen, stelde ons nu in staat om de hersenen van muizen en mensen te observeren onder vergelijkbare cognitieve eisen.”
Een verrassende bevinding, merkt Wang op, is de vergelijkbaarheid van de resultaten van Bochum bij mensen met eerder gepubliceerde gegevens van muizen.
De overeenkomst laat zien dat cognitieve functies die belangrijk zijn om te overleven, zoals flexibiliteit om zich snel aan te passen aan plotseling veranderende omstandigheden, vergelijkbare regels volgen bij verschillende soorten.
Bovendien konden de wetenschappers van Bochum de nauwe betrokkenheid van sensorische hersengebieden identificeren bij het verwerken van beslissingen die tijdens tactiel leren werden genomen. Wang beweert: “Naast de voorhersenen zijn sensorische gebieden essentieel voor de besluitvorming in de hersenen.”
“Gelijkaardige mechanismen zijn eerder ook waargenomen bij muizen”, voegt Pleasure eraan toe.
“Dit geeft nu aan dat de interactie tussen de voorhersenen en sensorische besluitvormingshersengebieden zich mogelijk vroeg in de evolutionaire ontwikkeling van de hersenen heeft gevormd.”
Over dit Neuroscience Research News
auteur: Mike Dressen
bron: wrijven
communicatie: Mike Dressen – RUB
afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Oorspronkelijke zoekopdracht: vrije toegang.
“De menselijke orbitofrontale cortex rapporteert over de beslissingsresultaten van de sensomotorische cortex tijdens flexibel tactiel lerenDoor Burkhard Pleager et al. Natuurcommunicatie
een samenvatting
De menselijke orbitofrontale cortex rapporteert over de beslissingsresultaten van de sensomotorische cortex tijdens flexibel tactiel leren
Het vermogen om flexibel te reageren op een steeds veranderende omgeving hangt af van de orbitofrontale cortex (OFC).
Hoe de OFC sensorische informatie relateert aan verwachte resultaten om flexibel sensorisch leren bij mensen mogelijk te maken, blijft echter ongrijpbaar.
Hier combineren we een probabilistische reflexleertaak met functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) om te onderzoeken hoe de laterale OFC (lOFC) interageert met de primaire somatosensorische cortex (S1) om tactiel zacht leren bij mensen te sturen.
De fMRI-bevindingen laten zien dat de lOFC en S1 een duidelijke taakafhankelijke betrokkenheid vertonen: terwijl de lOFC tijdelijk reageert op onverwachte resultaten direct na reflexen, is de S1 voortdurend bezig tijdens het opnieuw leren.
In tegenstelling tot de S1 contralaterale selectieve stimulus, keert activiteit in de ipsilaterale S1 de uitkomst van gedrag tijdens het opnieuw leren om, wat nauw verband houdt met de neerwaartse signalering van de lOFC.
Deze resultaten geven aan dat de lOFC bijdraagt aan het aanleren van signalen om representaties in sensorische gebieden dynamisch bij te werken, die berekeningen uitvoeren die cruciaal zijn voor adaptief gedrag.
