Bilim insanları, insan beyni sinyallerinin sinir dokusunun dış katmanında dönen spiraller oluşturduğunu ve bunun beyin aktivitesinin ve bilişsel süreçlerin düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığını keşfettiler. fMRI taramalarına dayanan bu keşif, beyin dinamiklerine ilişkin anlayışımızı ilerletebilir ve potansiyel olarak daha iyi hesaplamalı modellere ve demans gibi beyin hastalıklarına ilişkin içgörülere yol açabilir.
Bulgular hem bilgi işlem hem de anlayışı ilerletme potansiyeline sahiptir. beyin.
Sidney Üniversitesi ve Fudan Üniversitesi’nden bilim adamları, kendilerini doğal olarak dönen spirallere benzeyecek şekilde düzenleyen, sinir dokusunun dış katmanı boyunca dolaşan insan beyni sinyalleri buldular.
Yayınlandı Nature Human Behaviour dergisinde yayınlanan çalışma, hem dinlenme hem de bilişsel aktivite sırasında görülen bu yaygın sarmal modellerin, beyin işlevinin ve bilişsel süreçlerin düzenlenmesinde rol oynadığını öne sürüyor.
Kıdemli yazar Doçent Pulin Gong, School of the School’dan Fen Fakültesi Fizik bölümü, keşfin, insan beyninin karmaşık işleyişinden ilham alan güçlü bilgi işlem makinelerini geliştirme potansiyeline sahip olabileceğini söyledi.
Keşif, beynin nasıl çalıştığını anlamak için yeni yollar açıyor ve değerli bilgiler sağlıyor. İnsan beyninin temel işlevlerine ilişkin bilgiler. Tıp araştırmacılarının demans gibi beyin hastalıklarının etkilerini, oynadıkları rolü inceleyerek anlamalarına yardımcı olabilir.
Korteks boyunca ilerleyen beyin spirallerinin görsel olarak yeniden oluşturulması. Kredi: Gong ve diğerleri.
“Çalışmamız, spirallerin bilişsel işlemlerle nasıl ilişkili olduğuna dair içgörü kazanmanın, beynin dinamikleri ve işlevlerine ilişkin anlayışımızı önemli ölçüde artırabileceğini gösteriyor” dedi Doçent Gong. Fizik alanında Karmaşık Sistemler araştırma grubunun bir üyesi.
“Bu sarmal desenler, faz tekillikleri olarak bilinen merkezi noktalar etrafında dönerken beynin yüzeyinde hareket eden karmaşık ve karmaşık dinamikler sergiliyor
“Tıpkı benzerleri girdaplar türbülans halinde hareket eder, spiraller karmaşık etkileşimlere girerek beynin karmaşık faaliyetlerini organize etmede çok önemli bir rol oynar.
“Birlikte var olan birden fazla spiral arasındaki karmaşık etkileşimler, sinirsel hesaplamaların dağıtılmış ve dağıtılmış bir şekilde yürütülmesine olanak sağlayabilir. paralel bir şekilde hareket ederek olağanüstü hesaplama verimliliğine yol açıyor.”
Fizik Okulu’ndan araştırmanın başyazarı olan doktora öğrencisi Yiben Xu, spirallerin korteks üzerindeki konumunun, farklı bölgelerdeki etkinlikleri birbirine bağlamalarına olanak sağlayabileceğini söyledi. Beynin bir iletişim köprüsü görevi gören bölümleri veya ağları. Spirallerin çoğu, birden fazla ağı kapsayacak kadar büyüktür.
Etkileşim halindeki birden fazla spiral, beyin etkinliği akışını düzenler. Kredi: Gong ve diğerleri.
Beynin korteksi, aynı zamanda serebral korteks olarak da bilinir; algı, hafıza, dikkat gibi birçok karmaşık bilişsel işlevden sorumlu olan beynin en dış katmanıdır. , dil ve bilinç.
“Bu beyin spirallerinin temel özelliklerinden biri, genellikle beyindeki farklı işlevsel ağları ayıran sınırlarda ortaya çıkmalarıdır” dedi Bay Xu.
” Dönme hareketleri sayesinde, bu ağlar arasındaki aktivite akışını etkili bir şekilde koordine ederler.
“Araştırmamızda, bu etkileşimli beyin spirallerinin, doğal dil işleme ve çalışmayı içeren çeşitli görevler sırasında beyin aktivitesinin esnek bir şekilde yeniden yapılandırılmasına izin verdiğini gözlemledik. dönme yönlerini değiştirerek elde ettikleri hafıza.”
Bilim insanları, bulgularını 100 genç yetişkinin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) beyin taramalarından topladılar ve karmaşık dalga modellerini anlamak için kullanılan yöntemleri uyarlayarak analiz ettiler. türbülansta.
Sinir bilimi geleneksel olarak beyin işlevini anlamak için nöronlar arasındaki etkileşimlere odaklanmıştır. Beynin gizemlerini anlamamıza yardımcı olmak için beyindeki daha büyük süreçleri inceleyen, giderek büyüyen bir bilim alanı var.
“Beyin aktivitesinin gizemlerini çözerek ve koordinasyonunu yöneten mekanizmaları açığa çıkararak, beyindeki gizemi çözmeye daha da yaklaşıyoruz. Doçent Gong, biliş ve beyin fonksiyonlarını tam olarak anlama potansiyeli olduğunu söyledi.
Referans: Yiben Xu, Xian Long, Jianfeng Feng ve Pulin tarafından yazılan “Etkileşimli sarmal dalga modelleri, karmaşık beyin dinamiklerinin temelini oluşturur ve bilişsel işlemlerle ilişkilidir” Gong, 15 Haziran 2023, Doğa İnsan Davranışı.
DOI: 10.1038/s41562-023-01626-5