Ludzki mózg to w zasadzie chaotyczne lotnisko myśli, nieustannie zarządzające równoczesnymi lotami, takimi jak zapamiętywanie wskazówek, kontrolowanie pojazdu i panikowanie z powodu nagłego zamknięcia drogi. Kluczowym graczem w tym powietrznym przedstawieniu jest kora czołowo-ciemieniowa, centrum informacyjne mózgu, które działa jak przepracowany kontroler ruchu lotniczego. Nowe badania z University of Iowa ujawniły, że to centrum nie jest sztywną centralą, ale elastyczną siecią, która zmienia swoje połączenia w zależności od tego, co jest potrzebne w danej chwili.

Wykorzystując eksperymenty łączące modelowanie komputerowe z obrazowaniem mózgu, naukowcy odkryli, że kora czołowo-ciemieniowa nie komunikuje się z resztą mózgu w stały sposób. Zamiast tego jej połączenia zmieniają się w zależności od rodzaju informacji wymaganych na różnych etapach podejmowania decyzji. Wyniki opublikowane w Journal of Neuroscience mogą pomóc w ukierunkowaniu przyszłych badań nad schorzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi, takimi jak ADHD i schizofrenia, gdzie ta wymiana informacji może być nieco zaburzona.

„Nasze badanie pokazuje bardziej szczegółowo, jak działa kora czołowo-ciemieniowa – jakie informacje wyodrębnia z innych systemów i jak wykorzystuje swój wzorzec połączeń do integrowania informacji napływających z różnych obszarów mózgu” – mówi Kai Hwang, profesor nadzwyczajny w Katedrze Psychologii i Nauk o Mózgu oraz autor korespondencyjny badania. „To jest główny wkład”.

Budowanie dużego obrazu z niekompletnych informacji

W badaniu z 2025 roku Hwang i jego współpracownicy odkryli, że kora czołowo-ciemieniowa tworzy ciągłe, wysokopoziomowe podsumowanie informacji napływających z innych części mózgu. Ocenia przychodzące sygnały, w tym niekompletne lub niepewne informacje, łączy je w bardziej użyteczną ogólną reprezentację, a następnie pomaga kierować inne regiony mózgu ku odpowiedniej reakcji. „To tak, jakby inne obszary mózgu nie miały wszystkich informacji, więc wysyłają to, co mają, do kory czołowo-ciemieniowej w celu uzyskania wskazówek” – wyjaśnia Hwang.

Aby sprawdzić, jak elastyczne jest to centrum, naukowcy zrekrutowali 38 uczestników w wieku od 18 do 35 lat. Uczestnicy uczyli się powiązań między różnymi kombinacjami kolorów, twarzy i scen a konkretnymi reakcjami, takimi jak naciskanie przycisku palcem wskazującym lub środkowym każdej ręki. Następnie badacze zmienili zasady, wprowadzając niepewność. Uczestnicy musieli rozpoznać, że skojarzenia się zmieniły, nauczyć się nowych i poprawnie reagować. „Jeśli zawsze mają rację, wiedzą, że dokonali właściwego skojarzenia, ale gdy zaczną popełniać błędy, będą musieli zgadywać: „Och, czy kontekst się zmienił, czy nie widziałem koloru wyraźnie?” To tworzy niepewność” – mówi Hwang.

Zespół połączył dane behawioralne z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym i opracował model obliczeniowy, który rozdzielał sygnały z różnych obszarów mózgu, ujawniając, jak kora czołowo-ciemieniowa scala te informacje. „Zamiast po prostu stawać się bardziej aktywna podczas trudnych zadań, zaobserwowaliśmy, jak ta sieć dynamicznie zmienia sposób komunikacji z innymi regionami mózgu w zależności od tego, jakie informacje są potrzebne na każdym etapie podejmowania decyzji” – mówi Hwang.

Możliwe powiązania z ADHD i innymi zaburzeniami

Wyniki mogą w przyszłości przyczynić się do badań nad zaburzeniami psychicznymi, które utrudniają dostosowanie zachowania do zmieniających się okoliczności, takimi jak mówienie zbyt głośno w bibliotece czy trudności z kontrolowaniem impulsów. „To sytuacje, w których ludzie mają problem z regulacją swojego zachowania. Dla mnie to problem integracji. Jeśli ta funkcja integracyjna nie działa prawidłowo, to bardzo prawdopodobne, że nie użyli właściwego kontekstu do regulacji swojego zachowania” – mówi Hwang.

Stephanie Leach, studentka szóstego roku w laboratorium Hwanga, prowadziła eksperymenty i współkierowała przygotowaniem manuskryptu. „Możliwość przeprowadzenia tych badań była szczególnie satysfakcjonująca, ponieważ pozwoliła mi...