Come il tuo cervello si avvicina a compiti difficili

Come il tuo cervello si avvicina a compiti difficili
Diventa più facile con la pratica. Duntrune Studios / Shutterstock

Ti sei mai seduto per completare il tuo cruciverba mattutino o il Sudoku e ti sei chiesto cosa sta succedendo nel tuo cervello? Da qualche parte nell'attività di miliardi di neuroni nel tuo cervello si trova il codice che ti consente di ricordare una parola chiave o applicare la logica richiesta per completare il puzzle.

Data la complessità del cervello, potresti supporre che questi schemi siano incredibilmente complessi e unici per ogni compito. Ma recente ricerca suggerisce che le cose sono in realtà più semplici di così.

Si scopre che molte strutture nel tuo cervello lavorano insieme in modi precisi per coordinare la loro attività, modellando le loro azioni in base ai requisiti di qualunque cosa tu stia cercando di raggiungere.

Chiamiamo questi schemi coordinati la "varietà a bassa dimensione", che puoi considerare analoga alle principali strade che usi per spostarti da e verso il lavoro. La maggior parte del traffico scorre lungo queste principali autostrade, che rappresentano un modo efficiente ed efficace per andare da A a B.

Abbiamo trovato prove che la maggior parte dell'attività cerebrale segue questi tipi di schemi. In termini molto semplici, questo evita al tuo cervello di dover lavorare da zero durante l'esecuzione di un'attività. Se qualcuno ti lancia una palla, ad esempio, la varietà a bassa dimensione consente al tuo cervello di coordinare rapidamente i movimenti muscolari necessari per afferrare la palla, piuttosto che il tuo cervello che ha bisogno di imparare a prendere una palla di nuovo ogni volta.

In uno studio pubblicato a ottobre 22 2019 sulla rivista Neuron, io e i miei colleghi abbiamo studiato ulteriormente questi schemi. In particolare, volevamo scoprire se hanno un ruolo nel modellare l'attività cerebrale durante compiti cognitivi davvero impegnativi che richiedono molta concentrazione.

Abbiamo scansionato il cervello delle persone con la risonanza magnetica funzionale ad alta risoluzione (fMRI) mentre eseguivano a Compito di quadrati latini, che è simile a un puzzle del Sudoku ma utilizza forme anziché numeri. Chiunque abbia giocato a Sudoku prima del loro caffè mattutino sa quanta concentrazione e concentrazione sono necessarie per risolverlo.


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L'idea alla base dell'attività dei quadrati latini è quella di identificare la forma mancante in una particolare posizione in una griglia, dato che ogni forma può essere mostrata una sola volta in ogni riga e colonna. Abbiamo creato tre diversi livelli di difficoltà, definiti da quante righe e colonne diverse dovevano essere ispezionate per arrivare alla risposta corretta.

Dirigere il traffico

La nostra previsione era che l'esecuzione delle versioni più difficili dell'attività avrebbe comportato una riconfigurazione della varietà a bassa dimensione. Per tornare all'analogia dell'autostrada, un compito difficile potrebbe trascinare un po 'di attività cerebrale fuori dall'autostrada e nelle strade secondarie per aiutare a aggirare la congestione.

I nostri risultati hanno confermato le nostre previsioni. Prove più difficili hanno mostrato diversi schemi di attivazione del cervello a quelli facili, come se il traffico del cervello fosse deviato su strade diverse. Più complicato è il compito, più i modelli sono cambiati.

Inoltre, abbiamo anche trovato un collegamento tra questi modelli di attivazione cerebrale modificati e la maggiore probabilità di commettere un errore sulla versione più difficile del test di Latin Squares.

In un certo senso, tentare un compito difficile è come provare una nuova corsa di topi durante i tuoi spostamenti mattutini: potresti avere successo, ma nella fretta e nello stress potresti anche avere maggiori probabilità di fare una svolta sbagliata.

Nel complesso, questi risultati suggeriscono che la nostra attività cerebrale forse non è così complicata come pensavamo una volta. Il più delle volte, il nostro cervello dirige il traffico lungo percorsi piuttosto ben consolidati, e anche quando ha bisogno di essere creativo sta ancora cercando di inviare il traffico alla stessa destinazione finale.

Questo ci lascia con una domanda importante: come fa il cervello a raggiungere questo livello di coordinazione?

Una possibilità è che questa funzione sia svolta da talamo, una struttura che si trova in profondità nel cervello ma è collegata a quasi tutto il resto del cervello.

È importante sottolineare che i circuiti del talamo sono tali da poter fungere da filtro per l'attività in corso nella corteccia cerebrale, il principale centro di elaborazione delle informazioni del cervello, e quindi potrebbero esercitare il tipo di influenza che stavamo cercando.

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Posizioni del talamo e della corteccia cerebrale all'interno del cervello.
Pikovit / Shutterstock

I modelli di attività nel talamo sono difficili da decifrare nei tradizionali esperimenti di neuroimaging. Ma per fortuna, il scanner MRI ad alta risoluzione utilizzato nel nostro studio raccolti dai miei colleghi Luca Cocchi e Luke Hearne ci ha permesso di osservarli in dettaglio.

Abbastanza sicuro, abbiamo visto un chiaro legame tra l'attività nel talamo e il flusso di attività nella varietà a bassa dimensione. Ciò suggerisce che durante l'esecuzione di particolari compiti, il talamo aiuta a modellare e limitare l'attività nella corteccia, un po 'come un ufficiale di polizia che dirige il traffico intenso.

Quindi la prossima volta che ti siedi per giocare a Sudoku, risparmi un pensiero per il tuo talamo e la varietà a bassa dimensione che ti aiuta a creare. Insieme, stanno modellando l'attività cerebrale che alla fine ti aiuterà a risolvere il puzzle.The Conversation

Circa l'autore

James Shine, Robinson Fellow, Università di Sydney

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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