Heel vaak ondernemen mensen zogenaamde proactieve acties zonder er zelfs maar aan te denken. Bijvoorbeeld als de persoon achter het stuur het gaspedaal indrukt net voordat het gele stoplicht groen wordt, of het ritme van een bekende melodie begint te tikken net voordat het begint te spelen in de playlist.
In dergelijke gevallen vertrouwen mensen enerzijds op de ervaring die in het verleden is opgedaan, opgeslagen in het geheugen, en anderzijds op een gevoel voor ritme. Ons brein gebruikt de zogenaamde temporele patronen om te voorspellen wanneer een gebeurtenis zal plaatsvinden. Dienovereenkomstig stelt dit u in staat om de aandacht erop te concentreren en bepaalde acties uit te voeren.
Bovendien kunnen de "voorspellende contexten" verschillen. In het voorbeeld met een stoplicht kent een persoon bijvoorbeeld van tevoren een bepaald tijdsinterval tussen twee gebeurtenissen (verandering van signalen), en in het geval van het luisteren naar een melodie weet hij van tevoren het ritme ervan.
In de loop van het nieuwe werk hebben wetenschappers van de University of California in Berkeley bewezen dat het menselijk brein twee "chronometers" tegelijk heeft, die elk verantwoordelijk zijn voor een van de twee hierboven beschreven taken. Bovendien bevinden de overeenkomstige groepen neuronen zich in verschillende delen van de hersenen.
Samen met zijn collega Richard Ivry stelde hij een nieuwe interpretatie voor van een belangrijk proces in ons leven: berekenen wanneer actie moet worden ondernomen. Volgens de auteurs van het werk helpt de aanwezigheid van twee verschillende systemen een persoon niet alleen om op een bepaald moment van zichzelf bewust te worden, maar ook om te begrijpen wat er het volgende moment zal gebeuren.
In de loop van hun werk onderzochten de wetenschappers het voorspellende vermogen van mensen met de ziekte van Parkinson en cerebellaire degeneratie. Het moet worden verduidelijkt dat er in het eerste geval een schending is van de functies van de basale kernen, waarvan de neuronen tijdens concentratie worden geactiveerd. En het cerebellum is onder meer verantwoordelijk voor de coördinatie van bewegingen.
Deskundigen voerden een experiment uit om te vergelijken hoe goed dergelijke patiënten het concept van tijd kunnen manipuleren, focussen en acties kunnen uitvoeren, afhankelijk van temporele signalen.
Promotie video:
Deelnemers uit beide groepen kregen een heel eenvoudige volgorde te zien: rode, witte en groene vierkanten verschenen om beurten voor hen op het beeldscherm. De taak was om op de knop te drukken wanneer een groen vierkant op het scherm verschijnt. Het verschijnen van een wit vierkant had in dit geval een waarschuwingssignaal moeten zijn.
Bij de eerste test verschenen met regelmatige tussenpozen gekleurde vierkantjes. Het bleek dat patiënten met een verminderde cerebellaire functie beter reageren op ritmische signalen en acties coördineren dan deelnemers met de ziekte van Parkinson.
In een andere test veranderden de tijdsintervallen tussen de rode en groene vierkanten, dat wil zeggen, er was geen duidelijk vooraf bepaald ritme. In dit geval deden patiënten met de ziekte van Parkinson het beter.
Het is duidelijk dat bij patiënten met cerebellaire degeneratie de waarneming van niet-ritmische signalen verminderd is, terwijl bij patiënten met disfunctie van de basale kernen daarentegen de waarneming van ritmische signalen verminderd is.
Het is logisch om aan te nemen dat de hersenen twee verschillende mechanismen van "timing out" gebruiken, die bestaande theorieën uitdagen, aldus de auteurs van de werknota.
Volgens hem is de kennis over welke mechanismen falen bij bepaalde neurodegeneratieve aandoeningen erg belangrijk. Met deze gegevens kunnen wetenschappers nieuwe strategieën ontwikkelen om patiënten te helpen hun interactie met de wereld om hen heen te verbeteren.
In feite hebben de auteurs van de studie al een hypothese naar voren gebracht dat het mogelijk is om het werk van "neurale chronometers" te verbeteren zonder farmaceutische preparaten. Dit zal volgens hen geholpen worden door speciale computerspelletjes of applicaties voor gadgets die gericht zijn op het stimuleren van bepaalde hersengebieden. Het is mogelijk dat virtual reality-technologie ook voor therapie kan worden gebruikt.
Meer details over dit werk en de resultaten ervan worden beschreven in een artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Yulia Vorobyova
