心は簡単に道から外れてしまいますが、再び集中力を高める驚くべき能力も持っています。マサチューセッツ工科大学ピコワー学習記憶研究所の研究者らは、そのプロセスがどのように機能するかを明らかにしました。新しい動物研究では、脳全体に回転波として現れる同期した神経活動が、思考を目の前の課題に戻すのに役立つことが判明した。
「回転波は、皮質を正しい計算経路に戻す誘導装置のように機能する」と、研究の主著者でピコワー研究所ピコワー教授およびマサチューセッツ工科大学脳・認知科学部門のアール・K・ミラー氏は述べた。
ピコワー研究所の博士研究員であるタマル・バタビアル氏がこの研究を主導し、この研究は11月3日に出版された。 認知神経科学ジャーナル。
数学的な「回転」…
実験では、動物は時折 2 種類の気晴らしのいずれかに遭遇しながら、視覚的な作業記憶課題を実行しました。予想通り、これらの気晴らしはパフォーマンスを妨げ、時にはエラーを引き起こしたり、動物が反応する必要があるときに反応時間が遅くなったりすることがありました。研究中、科学者らは、意思決定や複雑な思考に関与する脳領域である前頭前皮質にある数百のニューロンからの電気信号を監視した。
この神経活動が時間の経過とさまざまな条件（注意散漫の有無、正確なパフォーマンス中または不正確なパフォーマンス中）でどのように変化するかを理解するために、研究チームは、と呼ばれる数学的手法を使用しました。 部分空間コーディング。 この技術は、ニューロンのグループがその活動をどのように調整するかを視覚化し、組織化のパターンを明らかにします。
「空でムクドリがつぶやくように」とミラー氏は語った。
気を散らすたびに、研究者らは、あたかもそれらの「ムクドリ」が散り散りになった後に旋回して編隊に戻るかのように、亜空間内で回転するパターンを観察した。ミラーによれば、この円運動は中断後の脳の調整状態の回復を表しているという。
回転の度合いによって、タスクのパフォーマンスも予測されます。注意散漫によってミスが起こらなかった場合、神経活動は完全な円を形成し、完全な回復を示しました。しかし、気が散ってパフォーマンスが中断されると、円は不完全なまま（平均 30 度）、回転はよりゆっくりと進みました。このペースの遅さは、脳が集中力を完全に取り戻すことができないことを反映している可能性があります。
別の観察では、気を散らしてから必要な反応までの時間が長くなると、回復が改善することがわかりました。データは、脳が数学的空間で回転を完了し、神経と行動の両方の焦点を回復するためにその間隔が必要であることを示しました。
部分空間コーディングにより、ニューロンが高度に調整された回転パターンで動作し、注意力の維持に役立つことが明らかになりました。興味深いことに、これらの回転は（気晴らしの種類に関係なく）気が散ったときにのみ現れ、それ自体では発生しませんでした。
…脳内の物理的な回転を反映する
部分空間コーディングは、時間の経過に伴う神経活動の抽象的な数学的表現にすぎません。しかし、研究者らが神経活動の直接的な物理的測定を調べたところ、それが実際に皮質を横切って回転する実際の進行波を反映していることが判明した。複数の測定により、神経スパイキング活動には、皮質電極を横切って回転する活動の波と一致する、角度が連続的に変化する空間的秩序があることが示された。実際、実際の波は、部分空間コーディングで数学的に表現された波と同じ速度で回転しました。
「原理的に、この数学的部分空間の回転が皮質表面の回転に直接対応する理由はない」とミラー氏は述べた。 「しかし、そうなのです。このことは、脳が実際に計算、アナログ計算を行うためにこれらの進行波を使用していることを示唆しています。アナログ計算はデジタルよりもはるかにエネルギー効率が高く、生物学はエネルギー効率の高いソリューションを好みます。これは、ニューラル計算についての別の、より自然な考え方です。」
ミラー氏とバタビアル氏に加えて、この論文の他の著者はスコット・ブリンキャット氏、ジェイコブ・ドナヒュー氏、ミカエル・ルンドクヴィスト氏、メレディス・マンケ氏である。
この研究への資金提供は、海軍研究局、サイモンズ社会脳センター、フリーダム・トゥゲザー財団、ピコワー学習記憶研究所から提供された。
#MIT #の科学者が脳が回転して焦点を戻す仕組みを発見