Erforschung neuronaler Reaktionen auf geistige Erschöpfung bei gesunden Erwachsenen

In Experimenten mit gesunden Freiwilligen, die sich einer funktionellen MRT -Bildgebung unterziehen, haben Wissenschaftler in zwei Bereichen des Gehirns eine erhöhte Aktivität festgestellt, die zusammenarbeiten, um auf das Gehirn zu reagieren und möglicherweise zu regulieren, wenn es sich müde „fühlt“ und entweder aufgibt oder weiterhin mentale Anstrengungen anstrengt.

Die Experimente, die dazu beitragen sollen, verschiedene Aspekte der Ermüdung des Gehirns zu erkennen, können Ärzten die Möglichkeit bieten, Menschen mit überwältigender geistiger Erschöpfung besser zu bewerten und zu behandeln, einschließlich derjenigen mit Depressionen und posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS), sagen die Wissenschaftler.

Ein Bericht über die von NIH finanzierte Studie wurde am 11. Juni online in der veröffentlicht Journal of NeurowissenschaftenDetailergebnisse zu 18 weiblichen und 10 männlichen gesunden erwachsenen Freiwilligen, die Aufgaben erledigten, ihr Gedächtnis auszuüben.

Unser Labor konzentriert sich darauf, wie [our minds] Wert für Aufwand generieren. Wir verstehen weniger über die Biologie kognitiver Aufgaben, einschließlich Gedächtnis und Rückruf, als mit physischen Aufgaben, obwohl beide viel Anstrengung beinhalten. „

Vikram Chib, Ph.D., Associate Professor für Biomedizintechnik an der Johns Hopkins University School of Medicine und Forschungswissenschaftler am Kennedy Krieger Institute

Anekdotisch, so Chib, wissen Wissenschaftler, dass kognitive Aufgaben anstrengend sind und relativ weniger darüber, warum und wie sich eine solche Müdigkeit im Gehirn entwickelt und spielt.

Die 28 Studienteilnehmer, die im Alter von 21 bis 29 Jahren lag, erhielten 50 US -Dollar für die Teilnahme an der Studie und es wurde ihnen mitgeteilt, dass sie aufgrund ihrer Leistung und ihrer Auswahl zusätzliche Zahlungen erhalten könnten. Alle Teilnehmer erhielten vor Beginn der Experimente einen Basis -MRT -Scan.

Zu den Tests ihres Arbeitsgedächtnisses, die während der nachfolgenden MRT -Scans ihres Gehirns stattfanden, beinhalteten die Betrachtung einer Reihe von Buchstaben, nacheinander auf einem Bildschirm und das Rückruf der Position bestimmter Buchstaben. Je weiter ein Brief in der Reihe von Buchstaben war, desto schwieriger war es, sich an seine Position zu erinnern und die aufgewendeten kognitiven Anstrengungen zu erhöhen. Die Teilnehmer erhielten nach jedem Test Feedback zu ihrer Leistung und den Möglichkeiten, zunehmende Zahlungen (1 bis 8 US -Dollar) mit schwierigeren Rückrufübungen zu erhalten. Die Teilnehmer wurden ebenfalls vor und nach jedem Test gebeten, ihr Maß an kognitiven Müdigkeit selbst zu bewerten.

Insgesamt ergaben die Testergebnisse eine erhöhte Aktivität und Konnektivität in zwei Gehirnbereichen, wenn die Teilnehmer kognitive Müdigkeit berichteten: die rechte Insula, ein Bereich im Gehirn, der mit dem Gefühl der Müdigkeit verbunden war, und der dorsale laterale präfrontale Kortex, Bereiche auf beiden Seiten des Gehirns, die das Arbeitsgedächtnis steuern. Für jeden Teilnehmer nahm die Aktivität an beiden Gehirnstandorten während der kognitiven Müdigkeit um mehr als doppelt so hoch wie die Ausgangsmessungen, die vor Beginn der Tests durchgeführt wurden.

„Unsere Studie wurde entwickelt, um kognitive Müdigkeit zu induzieren und zu sehen, wie sich die Auswahl der Menschen anstrengen, wenn sie Müdigkeit fühlen, und Orte im Gehirn zu identifizieren, an denen diese Entscheidungen getroffen werden“, sagt Chib.

Bemerkenswerterweise stellten Chib und sein Forschungsteam Grace Steward und Vivian Looi fest, dass die finanziellen Anreize hoch sein müssen, damit die Teilnehmer erhöhte kognitive Anstrengungen ausüben müssen, was darauf hindeutet, dass externe Anreize zu solchen Anstrengungen führen.

„Dieses Ergebnis war nicht ganz überraschend, da unsere früheren Arbeiten den gleichen Bedarf an Anreizen bei der Anstrengung körperlicher Anstrengungen feststellten“, sagt Chib.

„Die beiden Bereiche des Gehirns arbeiten möglicherweise zusammen, um zu entscheiden, mehr kognitive Anstrengungen zu vermeiden, es sei denn, es werden mehr Anreize angeboten. Es kann jedoch zu einer Diskrepanz zwischen Wahrnehmungen bei kognitiver Müdigkeit und dem, was das menschliche Gehirn tatsächlich in der Lage ist“, sagt Chib.

Müdigkeit ist mit vielen neurologischen Erkrankungen verbunden, einschließlich PTBS und Depression, sagt Chib. „Jetzt, da wir wahrscheinlich einige der neuronalen Schaltungen für kognitive Anstrengungen bei gesunden Menschen identifiziert haben, müssen wir uns untersuchen, wie sich Müdigkeit im Gehirn von Menschen mit diesen Bedingungen manifestiert“, fügt er hinzu.

Laut Chib kann es möglich sein, eine Medikamenten- oder kognitive Verhaltenstherapie zur Bekämpfung kognitiver Müdigkeit zu verwenden, und die aktuelle Studie unter Verwendung von Entscheidungsaufgaben und funktionaler MRT könnte ein Rahmen für die objektive Klassifizierung kognitiver Müdigkeit sein.

Die funktionelle MRT verwendet den Blutfluss, um breite Aktivitätsbereiche im Gehirn zu messen. Es misst jedoch weder die Neuronaktivierung noch subtilere Nuancen in der Gehirnaktivität.

„Diese Studie wurde in einem MRT-Scanner und mit sehr spezifischen kognitiven Aufgaben durchgeführt. Es wird wichtig sein zu sehen, wie diese Ergebnisse auf andere kognitive Anstrengungen und reale Aufgaben verallgemeinert werden“, sagt Chib.

Die Finanzierung der Forschung wurde von den National Institutes of Health (R01HD097619, R01MH119086) bereitgestellt.

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