Synchronisierte Hirnaktivität und Superfluidität sind symbiotisch

Bild der synchronisierten Gehirnaktivität in einem Nagergehirn aus dem SISSA-Labor in Italien

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von SISSA

Das Gehirn gliedert sich in verschiedene Regionen, neuronale Netzwerke und funktionale Schaltkreise, die miteinander kommunizieren müssen, um im gesamten Gehirn eine Arbeitsharmonie zu schaffen. Aber wie koordinieren diese neuronalen Schaltkreise miteinander, so dass sie als ein einheitliches Team arbeiten können? Eine heute veröffentlichte Studie des Tactile Perception and Learning Lab von SISSA berichtet, dass das Geheimnis der Harmonisierung der Gehirnaktivität in der Synchronisation oszillierender Rhythmen der elektrischen Aktivität liegt.

Den Forschern zufolge scheint es, dass verschiedene Regionen des Gehirns ihre Gehirnrhythmen koordinieren, so dass sie manchmal im Takt ihrer eigenen Trommel "tanzen" können – aber wenn es notwendig ist, arbeiten sie zusammen, indem sie gemeinsam zu einer zeitlich abgestimmten Choreographie tanzen. Umgekehrt haben frühere Studien zu Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) gezeigt, dass ein Mangel an Synchronisation im Gehirn ein Kennzeichen von maladaptiven oder atypischen Gehirnfunktionen ist.

In einer Pressemitteilung sagten die SISSA-Forscher: "Wenn eine Ratte mit einer sensorischen Erkennungsaufgabe beschäftigt ist und eine räumliche Entscheidung treffen muss, basierend auf Vorwissen, den sensorischen, motorischen und Gedächtnisbereichen des Gehirns des Tieres (aber ähnliche Mechanismen sind) wahrscheinlich auch im menschlichen Gehirn vorhanden sind), machen die Rhythmen der elektrischen Aktivität miteinander kohärent. "

Die im Februar 2016 veröffentlichte Studie "Kohärenz zwischen dem sensomotorischen System der Ratte und dem Hippocampus während der taktilen Diskriminierung" wurde in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlicht. Die Co-Erstautorinnen der Studie sind Natalia Grion und Athena Akrami, Forscher an der Internationalen Schule für Höhere Studien (SISSA) in Triest, Italien. Studienleiter ist Mathew Diamond, Professor für kognitive Neurowissenschaften und stellvertretender Direktor von SISSA.

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Diese neue Studie von SISSA zeigt, dass Ratten, wenn sie sich einer Aufgabe unterziehen, aufgrund von Erinnerungen im Hippocampus Entscheidungen treffen müssen, dass ihre sensorischen und Gedächtnisregionen sich auf einer "Theta-Rhythmus" -Wellenlänge synchronisieren.

Hippocampus in rot.

Quelle: Life Science Datenbanken / Wikimedia Commons

Die elektrische Aktivität des Gehirns ist durch verschiedene Gehirnwellen oder "rhythmische Schwankungen" der elektrischen Aktivität innerhalb verschiedener Frequenzen auf einer Elektroenzephalographie (EEG) gekennzeichnet. Der Begriff "Theta-Rhythmus" kann verwendet werden, um auf zwei verschiedene Phänomene zu verweisen: "hippocampales Theta" und "humanes kortikales Theta", die beide oszillatorische EEG-Muster sind.

Während ihres jüngsten Experiments identifizierten die SISSA-Forscher die Synchronisation von Theta-Gehirnwellen zwischen 5 und 12 Hz Zyklen pro Sekunde im Ratten-Hippocampus – einer Struktur, die sich mit der Gedächtnisverarbeitung für Menschen und Nagetiere beschäftigt – und in anderen sensorischen Hirnregionen.

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"Was ist die Funktion des Theta-Rhythmus?"

Bei Ratten ist die Gehirnwelle von 5-12 Hz-Zyklen pro Sekunde mit einem Rattenverhalten verbunden, das als "Quirlen" bekannt ist. Ratten erforschen ihre Umwelt durch die Berührung ihrer Schnurrhaare, ein Gefühl, das der Vision für Menschen ähnlich ist. Die Theta-Rhythmen der Ratten oszillierten im Hippocampus und gleichzeitig mit verschiedenen Arealen im gesamten Cortex auf der gleichen Wellenlänge.

Für eine lange Zeit war die Millionen-Dollar-Frage: "Was ist die Funktion des Theta-Rhythmus?" Interessanterweise deuten einige menschliche Studien darauf hin, dass Theta-Gehirnwellen zwischen dem bewussten und dem unterbewussten Bereich des menschlichen Geistes schweben. Durch bewusstes Erzeugen von Theta-Wellen durch Achtsamkeit, Meditation oder Biofeedback gibt es Spekulationen, dass Sie möglicherweise auf unterbewusste Teile des Gehirns zugreifen können, die normalerweise für Ihr Bewusstsein unzugänglich sind.

Vor mehr als einem Jahrzehnt, als ich The Athletes Way schrieb , sprach ich ausführlich über die Bedeutung der synchronisierten elektrischen Gehirnaktivität, die die funktionelle Verbindung zwischen verschiedenen Hirnregionen koordiniert. Ich habe die Hypothese, dass eine synchronisierte Gehirnaktivität zwischen beiden Hemisphären des Großhirns und beiden Hemisphären des Kleinhirns der Schlüssel zur Optimierung der Gehirnfunktion und zur Schaffung eines Zustandes der Suprafluidität ist , den ich als die höchste Form der Strömung beschreibe.

Synchronisieren der Gehirnwellen verschiedener Gehirnregionen schafft Gehirnharmonie

Diese rudimentäre Darstellung zeigt, wie synchronisierte Gehirnwellen durch die Optimierung der Kommunikation zwischen verschiedenen Gehirnregionen einen harmonisierten Zustand von "Superfluidität" erzeugen können.

Quelle: Foto und Illustration von Christopher Bergland

In vielerlei Hinsicht bekräftigt die neue Spitzenforschung von SISSA meine fundierte Vermutung über die Synchronisation des Gehirns und die Optimierung der Gehirnkonnektivität vor einem Jahrzehnt. Auf P. 114 of the Athletes Way , in einem Abschnitt über Hirnstrom und "Mode Locking", der passiert, wenn Neuronen aus verschiedenen Hirnregionen im Gleichschritt marschieren, schrieb ich:

"Verschiedene Gehirnwellen existieren als eine Möglichkeit, Bewusstseinszustände zu fokussieren und zu verschieben. Jede Stimmung und jeder Gedanke hat eine bestimmte Frequenz, die ein neuronales Netzwerk verbindet. Gehirnwellen reflektieren die Feuerrate Ihrer Neuronen. Höhere Feuerraten bezeichnen ein sehr aktives, beschäftigtes Gehirn; niedrigere Raten ein ruhigeres Gehirn.

Neuronen richten sich auf eine bestimmte Frequenz des Feuerns ein, und es gibt Kraft in Zahlen. Jede Gehirnzelle konkurriert um Ihre Aufmerksamkeit. Dein Geisteszustand ist demokratisch. Die Anzahl der Neuronen, die zusammenkommen oder je lauter das Signal ist, wird Ihre Aufmerksamkeit erregen. Du hast freien Willen und kannst letztendlich in fast jeder Situation entscheiden, worüber du nachdenken willst, und dann die Lautstärke dieses neuralen Ensembles erhöhen.

Das Prinzip des Biofeedbacks besteht darin, die Feuerrate zu beobachten und zu lernen, wie man sie durch Versuch und Irrtum verlangsamt. Wenn Sie lernen, die Feuerrate von Neuronen zu verlangsamen oder zu beschleunigen, um einen bestimmten Bewusstseinszustand zu erzeugen, ändern sie die Frequenz in einen anderen Kanal, einen niedrigeren Gang.

Wie bei jeder Rückkopplungsschleife können Sie sich darauf konzentrieren, die Feuerrate zu verlangsamen und den Bewusstseinswandel zu spüren, oder Sie können den Zustand Ihres Körpers durch tiefes Atmen verändern, um die Feuerrate zu ändern. Denken Sie daran, dass GABA das beruhigende Molekül sein wird, das die Feuerrate von Synapsen verlangsamen wird, wie Wasser auf ein Feuer zu werfen. "

Ich war aufgeregt, heute Morgen aufzuwachen und neue Beweise zu lesen, basierend auf den neuesten neurowissenschaftlichen Technologien, die zu bestätigen scheinen, dass der Austausch von Informationen zwischen zwei Gehirnregionen am besten erleichtert wird, wenn ihre jeweiligen Oszillationen auf derselben Wellenlänge und kohärent sind.

Die Forscher von SISSA konnten ihre Theorie über die Theta-Oszillation im Hippocampus testen, indem sie bei synchronisierten Theta-Rhythmen, die mit der Bewegung eines Rattenwhiskers verbunden waren, genau ausfindig machten, während die Ratte gleichzeitig mit ihren Whiskerbewegungen ihren Aufenthaltsort in einer physischen Umgebung ermittelte.

Die SISSA-Forscher identifizierten auch, dass die neuronale Feuerung im sensorischen Kortex mehr phasenstarr zu den hippokampalen Theta-Oszillationen wurde. Ratten waren in der Lage, die Texturen in der Umgebung schneller zu identifizieren und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu minimieren, da der Rhythmus der Wahrnehmung und der Rhythmus des Erinnerns aus zwei verschiedenen Gehirnregionen perfekt synchronisiert waren.

Diese Art von Synchronisation würde ich als das Äquivalent der Suprafluidität bezeichnen, bei der es keine Reibung, Viskosität oder Entropie zwischen Gehirnregionen gibt, die für das zerebrale Denken und Kleinhirnbewegungen verantwortlich sind.

Schlussfolgerung: Synchronisierte Hirnaktivität und Superfluidität sind symbiotisch

Das neue Meilenstein-Experiment von Mathew Diamond und seinen Kollegen von SISSA hat eine Verbindung zwischen den oszillierenden Theta-Rhythmen des sensorischen Kortex (der taktile Informationen sammelt), einer Zwischenverarbeitungsstation zwischen den Vibrissen und dem Hippocampus, identifiziert.

Die Forscher schlussfolgern: "Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass, wenn Ratten Berührungssignale sammeln, die verstärkte Kohärenz zwischen dem Schlagrhythmus, dem sensorischen Kortex und dem hippocampalen LFP die Integration von sensorischen Informationen in Gedächtnis- und Entscheidungszentren im Gehirn erleichtert."

Diese Ergebnisse erweitern meine kontinuierliche Forschung darüber, wie Menschen ihre Gehirnstruktur und funktionelle Konnektivität auf elektrischer, chemischer und architektonischer Ebene während der gesamten Lebensdauer optimieren können, um Spitzenleistung durch Suprafluidität zu erzielen.

Basierend auf früheren Forschungsergebnissen legen die neuen Erkenntnisse von SISSA nahe, dass es als "Dirigent" der verschiedenen elektrischen Rhythmen der Blaskapelle in Ihrem Gehirn möglich ist, dass Sie einen synchronisierten Rhythmus in einer Region Ihrer Hirnrinde, die rekrutieren wird, bewusst anstoßen können andere Gehirnregionen, die auf der gleichen Wellenlänge mitmachen. . . Oder Sie können andere Gehirnregionen, wie den Hippocampus (oder möglicherweise das Kleinhirn) verwenden, um den Rhythmus Ihres gesamten Gehirns von Downstream aus zu starten.

Sobald Ihre verschiedenen Hirnregionen synchronisiert sind und im gleichen Rhythmus marschieren, scheint es, dass die Gehirnfunktion optimiert ist und das Gehirn als reibungslose Einheit arbeitet, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, Strömung oder Suprafluidität zu erzeugen.

Das ist aufregendes Zeug! Bleiben Sie dran für mehr Forschung darüber, wie verschiedene Gehirnwellen und Oszillationen die funktionelle Konnektivität verschiedener Hirnregionen synchronisieren.

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

• "Superfluidität: Die Psychologie der Höchstleistung"
• "Alpha Brain Waves steigern die Kreativität und reduzieren Depressionen"
• "Überwältigt Ihr Kleinhirn das Geheimnis, um Angst zu überwinden?"
• "Superfluidität: Das Rätsel der kognitiven Flexibilität entschlüsseln"
• "Die Neurowissenschaft der Superfluidität"
• "Superfluidität und die" heiße Hand "sind synonym"
• "Superfluidität: Höchstleistung jenseits eines Fließzustands"

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