Die Neurowissenschaft des Verlierens Ihres Gedankenstrangs

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Wir alle kennen die Erfahrung, mitten in der Arbeit an einem Projekt zu sein, das konzentrierte Konzentration erfordert, wenn plötzlich. . . Sie werden durch den Klingelton "Marimba" eines ankommenden Anrufs oder jemanden im Raum unterbrochen, der Ihnen eine zufällige Frage stellt, die Ihre Konzentration beeinträchtigt. Nur ein paar Momente der Ablenkung können ein paar Minuten benötigen, um die elektrische Aktivität Ihres Gehirns wieder synchronisiert zu bekommen, während Sie sich wieder auf die bevorstehende Aufgabe ausrichten, indem Sie sagen: "Nun, wohin ging ich mit diesem Gedankenprozess?"

Ein Grund dafür, dass ich die meiste Zeit in den Morgenstunden schreibe (bevor meine 8-jährige Tochter aufwacht) ist, dass mein Bewusstseinsstrom beim Schreiben leicht gestört wird. Wie die meisten Leute, wenn ich einmal unterbrochen werde … verliere ich meinen Gedankengang, und es ist sehr schwierig, meine Gedanken auf den richtigen Weg zu bringen.

Ohne Ablenkung kann ich in etwa anderthalb Stunden einen Blogbeitrag wie diesen herausbringen. Aber sobald die Sonne aufgeht – und ich bin von der Hektik des täglichen Lebens umgeben – können die gleichen 1500 Wörter leicht vier Stunden dauern, um zu schreiben. Solide Brocken ununterbrochenen laserähnlichen Fokus sind der Schlüssel zu Superfluidität des Denkens und produktivem Output für mich als Schriftsteller.

Das gleiche Gehirnsystem, das körperliche Bewegung stoppt, unterbricht die Kognition

Was ist die Neurowissenschaft hinter dem Phänomen, deinen Fokus und Gedankengang zu verlieren, wenn du einmal unterbrochen wurdest? Eine Studie, die heute Morgen von Forschern der Universität von Kalifornien, San Diego (UCSD) veröffentlicht wurde, bietet einige wertvolle Hinweise.

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Die April-2016-Studie "Surprise Disrupts Cognition durch einen fronto-basalen Ganglien-Suppressivmechanismus" wurde heute in Nature Communications veröffentlicht . Diese Forschung stammt aus dem Labor von Adam Aron an der UCSD, der mit anderen Forschern der Universität Oxford in Großbritannien zusammengearbeitet hat. Aron ist Professor für Psychologie in der UC San Diego Abteilung für Sozialwissenschaften. Co-Autor Jan R. Wessel ist derzeit Assistenzprofessor für Psychologie und Neurologie an der University of Iowa.

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Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass das gleiche Gehirnsystem, das an der Unterbrechung oder Beendigung der Bewegung in unserem Körper beteiligt ist, auch unsere Wahrnehmung unterbricht. Für diese Forschung hat Aron einen Teil des Stoppsystems des Gehirns – den Nucleus subthalamicus (STN) – verfeinert. Der STN ist ein kleiner, linsenförmiger Cluster aus dicht gepackten Neuronen im Mittelhirn, der Teil des Basalgangliensystems ist und Bewegungen hemmt.

Frühere Untersuchungen von Aron und Kollegen haben gezeigt, dass der STN aktiviert ist, wenn es erforderlich ist, die Bremsen einer physischen Aktion zuzuschlagen. Genauer gesagt, die STN ist verantwortlich für die Art von Ganzkörper-Ruck, den du erlebst, der dich in deinen Spuren aufhält, was Aron als einen "weiten Halt" beschreibt.

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Als Beispiel mag meine Tochter mich zu erschrecken. Einer ihrer Lieblingstricks ist es, sich schweigend in eine versteckte Position neben meinem Schreibtisch zu schleichen, wenn ich schreibe und schreie "Boo!" Zwangsläufig friere ich an Ort und Stelle und dann schreie ich. Wir beide lachen zusammen, aber meine Konzentration ist für mindestens 10 Minuten unterbrochen. Aus einer evolutionären Perspektive gab Aron dieses Beispiel der STN, das sowohl Bewegung als auch Kognition in einer Aussage hemmt:

"Du gehst eines Morgens entlang der afrikanischen Savanne und sammelst Brennholz. Du träumst von dem Essen, das du vorbereiten wirst, wenn du ein Rascheln im Gras hörst. Sie machen einen plötzlichen Halt – und alle Gedanken an das Abendessen sind weg, während Sie Ihren Fokus verschieben, um herauszufinden, was im Gras sein könnte. In diesem Fall ist es gut, zu vergessen, woran Sie gedacht haben. "

Aron glaubt, dass ein unvorhergesehenes Ereignis scheinbar alles klar macht, worüber du nachdenkst. Um dies in einem Labor zu testen, analysierte seine Studie Signale von der Kopfhaut mit EEG bei 20 gesunden Probanden sowie Signale von Elektrodenimplantaten in der STN von sieben Menschen mit Parkinson-Krankheit. Aus verschiedenen Gründen ist das STN das Hauptziel für die therapeutische Tiefenhirnstimulation bei der Parkinson-Krankheit.

Alle Freiwilligen dieser Studie erhielten eine Arbeitsgedächtnisaufgabe. Bei jedem Versuch wurden die Teilnehmer gebeten, sich eine Reihe von Buchstaben zu merken, und dann wurden sie auf ihren Rückruf hin untersucht. Meistens, während sie sich die Buchstaben vor Augen hielten, aber vor dem Wiederholungstest, spielten die Forscher einen simplen Ton mit einer Frequenz im Hintergrund.

Bei einigen Versuchen wurde dieser Ton durch ein Vogelgesangsegment ersetzt, das nicht so überraschend wie ein "Knall!" War, aber dennoch unerwartet und überraschend war, wie ein Handy, das klingelt oder einen Klingelton spielt. Die Gehirntätigkeit der Freiwilligen wurde während des gesamten Experiments aufgezeichnet, zusammen mit der Genauigkeit der einzelnen Personen beim Abrufen der Buchstaben, die ihnen gezeigt worden waren.

Die Ergebnisse zeigten, dass unerwartete Ereignisse die gleichen kognitiven Gehirnsignaturen hervorriefen wie das völlige Stoppen des Körpers. Beide rekrutierten die STN auf die gleiche Weise. Interessanterweise, je intensiver die STN engagiert war und auf das unerwartete Geräusch reagierte, desto mehr beeinträchtigte sie das Arbeitsgedächtnis der Probanden – und führte dazu, dass sie ihren Fokus und Gedankengang in Bezug auf die Informationen, die sie im Kopf behalten wollten, verloren hatten.

In einer Stellungnahme sagte Wessel: "Im Moment haben wir gezeigt, dass unerwartete oder überraschende Ereignisse dasselbe Gehirnsystem rekrutieren, das wir verwenden, um unsere Handlungen aktiv zu stoppen, was seinerseits den Grad dieser überraschenden Ereignisse zu beeinflussen scheint beeinflussen unsere laufenden Gedankengänge. "

Die Verbindung zwischen Kleinhirn, Mittelhirn und zerebraler Funktion

Die Kreuzung der "Super 8" in dieser hypothetischen Skizze zeigt, wie eine Unterbrechung in Ihrem Mittelhirn ("die Brücke") die Flüssigkeit der Gedanken zwischen verschiedenen Gehirnhälften stoppen konnte. (Circa 2010)

Quelle: Foto und Illustration von Christopher Bergland

Mein Vater, Richard Bergland, war als Neurowissenschaftler fasziniert von der Verbindung zwischen den beiden Hemisphären des Kleinhirns (lateinisch für "kleines Gehirn") und beiden Hemisphären des Großhirns (lateinisch für "Gehirn"). Mein Vater bezeichnete das Mittelhirn immer als "Brücke" zwischen diesen beiden Regionen. Aus diesem Grund ist es meine Neigung, wenn ich über Aktivitäten mit motorischen Bewegungen, kognitiven Funktionen und dem Mittelhirn lese, sofort anzunehmen, dass das Kleinhirn irgendwie beteiligt sein könnte.

Als ich heute Morgen zum ersten Mal die neue Studie von Aron und Kollegen las, erinnerte sie mich sofort an andere Forschungen, die das Kleinhirn an "angstbedingtes Einfrieren" und andere Studien, die motorische Systeme der Großhirnrinde mit der fluiden Intelligenz von Erwachsenen und der Gesellschaft verbinden, verknüpften Denken in 7 Monate alten Säuglingen.

Eine 2010 durchgeführte Studie von Neurowissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ergab, dass die Basalganglien und das Kleinhirn beide große subkortikale Strukturen sind, die nicht nur die Bewegung, sondern auch die Kognition beeinflussen.

Die Forscher folgerten, dass beide Strukturen Input von der Hirnrinde erhalten und senden. Obwohl angenommen wurde, dass Basalganglien und Kleinhirnschlingen anatomisch getrennt sind und unterschiedliche funktionelle Operationen durchführen; Diese Forschung zeigte, dass die Basalganglien und das Kleinhirn mit der Großhirnrinde multi-synaptische Schleifen zu bilden scheinen.

Die MIT-Neurowissenschaftler fanden heraus, dass der Nucleus subthalamicus (STN) der Basalganglien eine erhebliche disynaptische Projektion auf den Kleinhirncortex aufweist. Dieser Weg bietet sowohl normalen als auch abnormalen Signalen aus den Basalganglien die Möglichkeit, die zerebelläre Funktion zu beeinflussen. ( Cerebellar ist das Schwesterwort zu Cerebral , und bedeutet "in Bezug auf oder im Kleinhirn gelegen.")

Zusammengefasst folgerten die Forscher, dass ihre Ergebnisse Beweise für eine wechselseitige Kommunikation zwischen den Basalganglien und dem Kleinhirn liefern. Daher können diese zwei subkortikalen Strukturen miteinander verbunden werden, um ein integriertes funktionales Netzwerk zu bilden.

In einer Studie aus dem Jahr 2014 berichteten Neurowissenschaftler von der Universität Bristol über die Entdeckung eines spezifischen Hirnweges, der zu einem hochgradig lokalisierten Teil des Kleinhirns (der Pyramide) führt, der den Körper bei Verwunderung oder Bedrohung automatisch einfriert .

Wenn Neurowissenschaftler herausfinden können, wie diese neuralen Bahnen zwischen Kleinhirn, Mittelhirn und Großhirn gründlicher arbeiten, könnte dies zur Entwicklung wirksamer Behandlungen für menschliche emotionale Störungen und kognitive Dysfunktionen führen.

Die neue Studie von Aron et al. erwähnt das Kleinhirn nicht. Ich vermute jedoch, dass diese Befunde Anhaltspunkte dafür liefern können, wie das Kleinhirn die kognitive Funktion über das Mittelhirn reguliert, ähnlich wie es Muskelbewegungen fein abstimmt. Für die Aufzeichnung ist die Verbindung des Kleinhirns zu den jüngsten Ergebnissen von Aron und vorherigen zerebellaren Forschungen reine Spekulation meinerseits.

Schlussfolgerungen: Wachsende Evidenz verbindet die physische Fluidität mit kognitiver Flexibilität

Obwohl die Rolle des STN Ihren Körper stört und Ihren Gedankengang unterbricht, passen anatomische Modelle der Gehirnschaltung. . . mehr Forschung ist erforderlich, um festzustellen, ob es einen kausalen Zusammenhang zwischen der in der STN beobachteten inhibitorischen Aktivität und der Störung der Fluidität im Arbeitsgedächtnis gibt.

Ein aufregender möglicher zukünftiger Betrachtungswinkel für Aron wird darin bestehen, zu sehen, ob das STN und die damit verbundenen Schaltkreise eine Rolle bei Zuständen spielen, die durch Ablenkbarkeit gekennzeichnet sind, wie beispielsweise Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHD). "Das ist sehr spekulativ", sagte Aron, "aber es könnte fruchtbar sein zu untersuchen, ob das STN bei ADHS leichter ausgelöst wird."

"Die radikal neue Idee ist, dass genau wie der stoppende Mechanismus des Gehirns daran beteiligt ist, zu stoppen, was wir mit unserem Körper tun, er auch verantwortlich dafür sein könnte, unsere Gedanken zu unterbrechen und auszuströmen", schloss Wessel. "Es könnte auch interessant sein zu sehen, ob dieses System absichtlich eingesetzt werden kann und aktiv dazu verwendet wird, aufdringliche Gedanken oder unerwünschte Erinnerungen zu unterbrechen." Bleiben Sie dran für zukünftige Spitzenforschung!

Um mehr zu diesem Thema zu lesen, schau dir meine Blogposts von Psychology Today an ,

• "Superfluidität: Das Rätsel der kognitiven Flexibilität entschlüsseln"
• "Synchronisierte Hirnaktivität und Superfluidität sind symbiotisch"
• "Wie treiben motorische Regionen des Gehirns Fluid Intelligence?"
• "Babys Gehirne können soziales Denken über motorische Systeme verarbeiten"
• "Neues Paradigma des Denkens entmystifiziert kognitive Flexibilität"
• "Neurowissenschaftler entdecken die Wurzeln von" Fear-Evoked Freezing "
• "Überwältigt Ihr Kleinhirn das Geheimnis, um Angst zu überwinden?"

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