Como as redes cerebrais sustentam a atenção?

resumo: Um novo estudo investiga os mecanismos cerebrais por trás do foco profundo. A pesquisa usa imagens de ressonância magnética funcional para explorar flutuações de baixa frequência nas redes cerebrais durante estados focados e menos focados.

A equipe descobriu que algumas redes cerebrais sincronizam e dessincronizam, afetando a capacidade do indivíduo de manter a atenção. Esta visão mais profunda da natureza dinâmica da atividade cerebral poderia levar a melhores estratégias para melhorar o foco e a atenção em várias tarefas cognitivas.

Principais fatos:

1. O estudo investiga a relação entre flutuações quase periódicas da rede cerebral e atenção sustentada, encontrando um padrão que se repete aproximadamente a cada 20 segundos.
2. As principais redes cerebrais envolvidas incluem a rede de controle frontoparietal (FPCN) e a rede de modo padrão (DMN), que desempenham papéis no foco na tarefa e no pensamento interno, respectivamente.
3. Os resultados sugerem que a sincronização entre estas redes pode prever mudanças nos níveis de atenção, fornecendo uma estrutura potencial para melhorar a função cognitiva.

fonte: Instituto de Tecnologia da Geórgia

Desde completar quebra-cabeças e tocar música até ler e praticar esportes, Dolly Seeberger adorava atividades que exigiam total atenção. “Naquelas horas eu me sentia completamente satisfeita, como se estivesse no auge”, lembra ela. “Horas passarão, mas parecerão minutos.”

Embora este estado de concentração profunda seja essencial para um funcionamento altamente eficaz, ainda não é totalmente compreendido. Agora, um novo estudo conduzido por Seeberger, estudante de pós-graduação da Faculdade de Psicologia, juntamente com seu orientador Eric Schumacher, professor da Faculdade de Psicologia, revelou os mecanismos por trás deste estudo.

A equipe interdisciplinar da Georgia Tech também inclui Nan Xu, Sam Larson e Sheila Kielholz (Departamento de Engenharia Biomédica Coulter), juntamente com Marcus Ma (Escola de Computação) e Christine Goodwin (Escola de Psicologia).

O estudo dos pesquisadores, “A conectividade funcional variável no tempo prevê flutuações na atenção sustentada em uma tarefa de escutas em série”, publicado em Neurociência cognitiva, afetiva e comportamentalestuda a atividade cerebral por meio de ressonância magnética funcional durante períodos de concentração profunda e trabalho menos focado.

Este trabalho é o primeiro a investigar flutuações de baixa frequência entre diferentes redes no cérebro durante a concentração e pode servir como ponto de partida para estudar comportamentos e estados de concentração mais complexos.

“Seu cérebro é dinâmico. Nada está ligado ou desligado”, explica Seeberger.

“Este é o fenômeno que queríamos estudar. Como alguém entra na zona? Por que algumas pessoas conseguem manter a atenção melhor do que outras? Isso é algo que pode ser treinado? Em caso afirmativo, podemos ajudar as pessoas a melhorar seu desempenho? “

Cérebro dinâmico

O trabalho da equipe é também o primeiro a estudar a relação entre as flutuações na atenção e os padrões da rede cerebral dentro desses ciclos de baixa frequência de 20 segundos.

“Durante muito tempo, os estudos de oscilações neurais concentraram-se em frequências de tempo mais rápidas, e a apreciação destas oscilações de baixa frequência é relativamente nova”, diz Seeberger.

“Mas estas flutuações de baixa frequência podem desempenhar um papel fundamental na regulação da cognição superior, como a atenção sustentada.”

“Uma das coisas que descobrimos em pesquisas anteriores é que há uma flutuação natural na atividade de algumas redes cerebrais. Quando alguém não está realizando uma tarefa específica enquanto está no scanner de ressonância magnética, vemos que as flutuações ocorrem aproximadamente a cada 20 segundos”, acrescenta o coautor Schumacher, explicando que a equipe estava interessada no padrão porque ele é quase periódico, o que significa que não se repete exatamente a cada 20 segundos e varia entre diferentes experimentos e assuntos.

Ao estudar estes ciclos quase periódicos, a equipa esperava medir a relação entre as flutuações cerebrais nestas redes e as flutuações comportamentais associadas a mudanças na atenção.

Sua atenção é necessária

Para medir a atenção, os participantes tocaram um metrônomo enquanto estavam em um scanner de fMRI. A equipe foi capaz de medir até que ponto os participantes estavam “na zona” medindo a quantidade de variação nos cliques de cada participante – mais variação indicava que o participante estava menos focado, enquanto cliques mais finos indicavam que o participante estava “na zona”. .”

Os pesquisadores descobriram que quando o nível de concentração de um sujeito muda, diferentes regiões do cérebro são sincronizadas e dessincronizadas, particularmente a rede de controle frontoparietal (FPCN) e a rede de modo padrão (DMN).

O FPCN está envolvido quando uma pessoa tenta permanecer concentrada na tarefa, enquanto o DMN está associado a pensamentos dirigidos internamente (que o participante pode ter quando está menos focado).

“Quando uma delas está fora da zona, essas duas redes se sincronizam e ficam na fase de baixa frequência”, explica Seeberger. “Quando alguém está na área, essas redes não sincronizam.”

As descobertas sugerem que os padrões de 20 segundos podem ajudar a prever se uma pessoa mantém a atenção ou não, e podem fornecer informações essenciais para os pesquisadores que desenvolvem ferramentas e técnicas que nos ajudam a focar profundamente.

A grande imagem

Embora a relação direta entre comportamento e atividade cerebral ainda seja desconhecida, estes padrões de flutuações cerebrais de 20 segundos são observados globalmente e entre espécies.

“Se você colocar alguém em um scanner e sua mente divagar, você encontrará essas flutuações. Você pode encontrar esses padrões quase mensais em roedores. Você pode encontrá-los em primatas, “diz Schumacher. “Há algo fundamental sobre a atividade da rede cerebral .”

“Acho que responde a uma questão realmente fundamental sobre a relação entre comportamento e atividade cerebral”, acrescenta.

“Compreender como estas redes cerebrais funcionam em conjunto e influenciam o comportamento pode levar a novos tratamentos para ajudar as pessoas a regular as suas redes cerebrais da forma mais eficaz”.

Embora esta tarefa simples possa não examinar comportamentos complexos, o estudo pode servir como ponto de partida para passar para comportamentos e estados de foco mais complexos.

“A seguir, gostaria de estudar a atenção sustentada de uma forma mais natural”, diz Seeberger. “Espero que possamos avançar na compreensão da atenção e ajudar as pessoas a lidar melhor com a sua capacidade de controlá-la, sustentá-la e aumentá-la.”

Sobre este interesse e notícias de pesquisas em neurociências

autor: Jess Hunt Ralston
fonte: Instituto de Tecnologia da Geórgia
comunicação: Jess Hunt Ralston – Instituto de Tecnologia da Geórgia
foto: Imagem creditada ao Neuroscience News

Pesquisa original: Acesso livre.
“A conectividade funcional variável no tempo prevê flutuações na atenção sustentada em uma tarefa de escutas seriais“Por Dolly T. Seeberger et al. Neurociência cognitiva, afetiva e comportamental

um resumo

A conectividade funcional variável no tempo prevê flutuações na atenção sustentada em uma tarefa de escutas seriais

Os mecanismos de como as redes cerebrais em grande escala contribuem para a atenção sustentada são desconhecidos. A atenção flutua de momento a momento, e esta mudança constante corresponde a mudanças dinâmicas na conectividade funcional entre redes cerebrais envolvidas na alocação de atenção endógena e exógena.

Neste estudo, investigamos como a atividade da rede cerebral varia em diferentes níveis de foco de atenção (isto é, “regiões”).

Os participantes realizaram uma tarefa de toque de dedo e, guiados por pesquisas anteriores, o desempenho ou estado dentro da zona foi definido pela variabilidade reduzida do tempo de reação e fora da zona como o inverso. As sessões dentro da zona tendem a ocorrer mais cedo na sessão em comparação com os bloqueios fora da zona. Isto não é surpreendente, dada a forma como os juros flutuam ao longo do tempo.

Usando um novo método de conectividade funcional variável no tempo, chamado análise de padrão quase periódico (ou seja, flutuações confiáveis ​​de baixa frequência no nível da rede), descobrimos que a atividade entre a rede de modo padrão (DMN) e a rede positiva de tarefa (TPN ) é significativamente mais resistente à correlação durante estados intrarregionais versus casos fora da região.

Além disso, é a mudança da rede de controle frontoparietal (FPCN) que distingue os dois estados da região. A atividade na rede de atenção dorsal (DAN) e DMN foi dessincronizada em ambas as condições da região.

Durante períodos fora da área, o FPCN sincroniza com o DMN, enquanto durante períodos dentro da área, o FPCN muda para sincronização com o DAN. Em contraste, a rede de atenção ventral (VAN) sincroniza-se mais estreitamente com a DMN durante os períodos dentro da área do que durante os períodos fora da área.

Estes resultados demonstram que a conectividade funcional variável no tempo de flutuações de baixa frequência em diferentes redes cerebrais varia dependendo das flutuações na atenção sustentada ou de outros processos que mudam ao longo do tempo.