Esileht > ajuteadus > Tähelepanu neuronaalsed mehhanismid

Tähelepanu neuronaalsed mehhanismid

Ma olen alati olnud vaimustuses ajuteadusest, sest kavalate eksperimentide ja heade tehnoloogiate abil on tõepoolest võimalik samm-sammu haaval paremini aru saada, kuidas meie üks või teine „vaimne võime“ toimib. Üks selline kognitiivne funktsioon, mida ajuteaduse meetoditega viimastel paarikümnel aastal väga agaralt uuritud on ja mille kohta me seetõttu ka väga palju teame, on tähelepanu. Järgnevalt kirjeldangi värskelt tippajakirjas Science ilmunud tööd, mille tulemused on olulised, mõistmaks kuidas tähelepanu toimib. Hoiatan ette, et kogu postitus on pisut tehniline ja ehk seetõttu ka pisut keeruline, kuid mu vaimustus on liiga suur, et seda siin mitte jagada.

Kui kõnnime tänaval, siis ujutatakse meie visuaalne süsteem üle igasuguste erinevate objektidega (autod, ratturid, kaaskõndijad, tänavasildid jne jne). Et mõttekalt toimida, peame valima oma käitumise jaoks kõige olulisemad keskkonnaärritajad – näiteks kui kõht on tühi, siis oleks otstarbekas keskenduda söögikoha leidmisele. Seda valikufunktsiooni täidabki tähelepanu – ta aitab meil keskenduda olulisele, et kõht saaks täis! Ahvide ja inimeste ajus on näidatud, et kui mingi objekt satub tähelepanu alla, siis seda objekti ajus representeerivate neuronite laenglemisaktiivsus tõuseb. Lisaks sellele tõuseb tähelepanu toimel objekti ajus representeerivate neuronite omavaheline sünkroonsus. Seega – tähelepanu mõjutab objektidele antavaid ajuvastuseid. See on oluline, sest kui objekti esindavad neuronid ajus laenglevad hoogsamalt ja sünkroonsemalt, siis saavad nad rohkem mõjutada järgmisel tasemel istuvaid neuronigruppe – sageli reageerivad need kõrgemad neuronigrupid korraga ainult ühele madalamale neuronigrupile, nii et „winner-takes-all“: kui tähelepanu on hamburgeri ajukujutisel, siis me hot-dogi ja pitsat (täna) ei osta. Järelikult on tähelepanupoolne võimendamine ajus väga tähtis. Aga kust tulevad need tähelepanuga seotud signaalid ajus – kes valib välja, milliseid objektirepresentatsioone ajus toetada?

Väga elegantses töös näitasid teadlased Robert Desimone töögrupist, et neuronid otsmikusagaras selektiivselt sünkroniseerivad neuroneid visuaalses töötlustees. Veel enam: neuronid otsmikusagaras võnguvad ise samas rütmis nagu vastava objekti representatsiooniga seotud neuronid visuaalses töötlustees, mis võimaldab piirkondade vahelist efektiivset neuronaalset kommunikatsiooni. See kõlab keeruliselt, aga tähendab tegelikult väga lihtsalt öeldes seda, et kui kaks erinevat ajupiirkonda omavahel suhelda tahavad, siis hakkavad nendesse piirkondadesse kuuluvad neuronid samal sagedusel võnkuma. Idee, et neuronaalne kommunikatsioon niimoodi toimuda võiks, on küllaltki uus ja seda hämmastavam on, et tõendusmaterjali selle teooria kehtimise kohta niivõrd ladusalt lisandub.

Mainitud teadlased MITst mõõtsid korraga neuronite aktiivsust otsimikusagaras ja visuaalses korteksis. Nad näitasid, et mõlemas piirkonnas on neuronite aktiivsus suurem, kui tähelepanu on pööratud vastavate neuronite poolt kodeeritavale objektile. Lisaks leiti, et otsmikusagara neuronite aktiivsus suurenes enne kui visuaalse korteksi omade puhul. Samuti suurenes mõlemas piirkonnas tähelepanu all olles neuronite sünkroniseeritus. Huvitav ja tähtis oli see, et suurenes ka sünkroniseeritus piirkondade vahel – need kaks ajupiirkonda olid tähelepanu tingimustes omavahel paremini sünkroonis! Nad küll ei võnkunud täpselt samaaegselt, kuid nende võnkefaasi vahe tähelepanu tingimustes püsis sarnane, mis (ilma pikema selgituseta) ongi tõhusa neuronaalse kommunikatsiooni puhul esmatähtis. Edasi näidati kausaalsusanalüüsi abil, et esiteks mõjutas otsmikusagar visuaalset korteksit ja hiljem vastupidi – esiteks sünkroniseeris otsmikusagar visuaalse korteksi vastavad neuronid, mis omakorda võimaldas visuaalsel korteksil oma erutust otsmikusagarale paremini edasi anda.

Seega: tähelepanu mehhanism ajus pole mitte ainult ühe piirkonna neuronite omavaheline sünkroniseerimine, vaid ka piirkondadevahelise sünkronisatsiooni tekitamine, mis viib tõhusama neuronaalse kommunikatsioonini nende piirkondade vahel.

See töö on suurepärane toetusmaterjal ideele, et neuronaalne kommunikatsioon toimub sünkroniseerimise abil. Teooria autor ise on muuseas suhteliselt noor teadlane, kelle töid juba enne tema kolmekümnendat eluaastat teadusajakirjade tippudes nagu Nature või Science leida võis ja kes on oma vanemate kolleegide seas leidnud oma töövõimekuse ja eelkõige oma geniaalsete ideede tõttu suurt austust ja toetust. Seda toredam on, et lähikuudel tuleb ta tööle siia, Frankfurti, otse mu allkorrusele. Teooria ise on tegelikult imelihtne ja väga elegantne, nii et kui keegi julge teda lugeda tahab, siis pdf on vabalt kättesaadav siit.

Gregoriou et al., 2009, Science: High-Frequency, Long-Range Coupling between prefrontal and visual cortex during attention

Rubriigid:ajuteadus
  1. Kommentaare veel pole.
  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s