Det är så din hjärna förutsäger framtida händelser
Hjärnor lär sig att förutse framtida händelser från mönster. Denna process kallas "antagande timing" och gör det möjligt för oss att framgångsrikt interagera med världen omkring oss. Hur fungerar det?
Förväntande timing är delvis vad som gör att vi kan fatta de mest lämpliga besluten i en mycket dynamisk värld.
Men vad litar den här processen på?
En ny studie utförd av forskare från University of California, Berkeley, förklarar att den mänskliga hjärnan räknar med två distinkta system, för att förutse en händelse.
"Oavsett om det är sport, musik, tal eller till och med tilldela uppmärksamhet, föreslår vår studie att timing inte är en enhetlig process, men att det finns två olika sätt på vilka vi gör tidsmässiga förutsägelser och dessa beror på olika delar av hjärnan", säger lead studieförfattare Assaf Breska, en postdoktoral forskare inom neurovetenskap.
"Tillsammans", säger seniorstudieförfattare professor Richard Ivry, "dessa hjärnsystem tillåter oss att inte bara existera just nu utan också aktivt förutse framtiden."
Ett system, fann forskarna, låter oss förutse framtida händelser baserat på våra tidigare erfarenheter, medan ett annat system är baserat på identifiering av rytmiska mönster.
Hur fungerar dessa två system dock? “Kickar de in” vid olika tidpunkter, beroende på vilket sammanhang vi behöver svara på?
Att svara på denna fråga, tror studieförfattarna, också kan hjälpa oss att bättre förstå hur hjärnan fungerar under olika neurodegenerativa tillstånd.
I sin tur skulle detta göra det möjligt för specialister att komma med bättre strategier för att ta hand om människor som lever med ett sådant tillstånd.
Hjärnregionerna som har "timing"
I den nyligen genomförda studien - vars resultat nu visas i tidskriften PNAS - forskarna arbetade med personer med antingen Parkinsons sjukdom eller cerebellär degeneration.
Båda dessa tillstånd kännetecknas av problem med koordination och balans, även om de verkar påverka olika regioner i hjärnan.
Medan Parkinsons påverkar nervvägarna i basala ganglier, som är en region inbäddad djupt inuti hjärnbarken, i cerebellär degeneration, är det nervcellerna i lillhjärnan som gradvis dör.
Forskarna jämförde hur människor med varje tillstånd använde tidsmässiga signaler för att svara på olika tester.
Alla deltagarna i studien svarade på två olika sekvenser av färgade rutor som blinkade ut på en datorskärm. I den första övningen lyckades de färgade rutorna varandra i en stadig, rytmisk takt.
I den andra övningen lyckades de färgade rutorna varandra i ett annat mönster som inte följde samma stadiga rytm.
Under dessa tester observerade forskarna att deltagare med Parkinsons sjukdom tenderade att prestera bättre på det komplexa mönsterövningen, medan de med cerebellär degeneration svarade bättre på det rytmiska successionsprovet.
"Vi visar att patienter med cerebellär degeneration försämras när de använder icke-rytmiska temporala ledtrådar medan patienter med basal gangliadegeneration associerad med Parkinsons sjukdom försämras när de använder rytmiska ledtrådar", säger professor Ivry.
Dessa resultat gjorde det möjligt för teamet att identifiera vilka hjärnområden som var kopplade till vilket förväntat tidssystem. Författarna drog slutsatsen att rytmisk timing motsvarar basala ganglier, medan intervalltiming - baserat på minnen från tidigare erfarenheter - motsvarar hjärnhjärnan.
Kliniska implikationer
Det är viktigt att forskarna tillägger att detta utmanar tidigare teorier som tyder på att förväntad tidpunkt är resultatet av ett monolitiskt system.
"Våra resultat antyder åtminstone två olika sätt på vilka hjärnan har utvecklats för att förutse framtiden", förklarar Breska.
”Ett rytmbaserat system är känsligt för periodiska händelser i världen som det som finns i tal och musik. Och ett intervallsystem ger en mer allmän förutseende förmåga, känslig för tidsmässiga regelbundenheter även i frånvaro av en rytmisk signal. ”
Assaf Breska
Författarna tillägger också att studien föreslår att om ett av dessa två system slutar fungera korrekt, kan hjärnan faktiskt kunna förlita sig på det andra för förväntad tidpunkt. Detta kan ha viktiga konsekvenser för hur specialister hanterar vården av personer med Parkinsons sjukdom eller cerebellär degeneration.
”Vår studie identifierar inte bara de förväntade sammanhang där dessa neurologiska patienter är nedsatta, utan också de sammanhang där de inte har några svårigheter, vilket tyder på att vi kan ändra deras miljöer för att göra det lättare för dem att interagera med världen inför sina symtom , Konstaterar Breska.
Forskarna tror att vissa sätt att hjälpa människor att hantera skador på ett av de två "timing" -systemen i hjärnan kan inkludera appar och datorspel som är utformade för att träna hjärnan samt djupa hjärnstimuleringstekniker.
