La neuroscienza del pensiero proattivo contro iper-reattivo

L’elaborazione cognitiva iper-reattiva è legata alla scarsa organizzazione della materia bianca.

Fonte: adike / Shutterstock

Recentemente, un team internazionale di ricercatori ha identificato che la robusta connettività della materia bianca tra specifiche regioni del cervello è la chiave per l’intelligenza fluida e il pensiero proattivo. Al contrario, gli scienziati hanno scoperto che l’elaborazione del controllo cognitivo iper-reattivo è legata all’ansia e alla scarsa organizzazione della materia bianca. Questi risultati sono pubblicati nell’ultimo numero della rivista NeuroImage .

Questo studio è stato guidato da Alexander Olsen, professore associato presso il Dipartimento di psicologia e direttore del laboratorio di neuroscienza clinica dell’Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU). Olsen è anche un neuropsicologo clinico presso l’ospedale St. Olavs, Università di Trondheim. In molti dei suoi progetti di ricerca, Olsen collabora con il Centro per lo sviluppo precoce del cervello e Asta Kristine Håberg presso il gruppo fMRI di Trondheim, così come altri esperti del Centro di genetica per immagini della University of Southern California presso lo Stevens Institute for Neuroimaging and Informatics.

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Qual è la differenza tra il pensiero proattivo e iper-reattivo?

Il cervello umano utilizza un sistema proattivo e un sistema reattivo per navigare nella vita quotidiana ed eseguire una varietà di attività di pensiero. Il sistema proattivo si affida all’intelligenza fluida per collegare i punti delle varie parti mobili e ottenere un piano di gioco semplificato. Il rovescio della medaglia, il sistema reattivo rimescola per essere riorientato quando il cervello viene colto di sorpresa e ha bisogno di risolvere rapidamente problemi in situazioni apparentemente nuove.

“Il cervello è costantemente al lavoro per creare un significato dall’inondazione di informazioni che ci arriva ogni minuto della giornata”, ha spiegato Olsen in una nota. “Il sistema reattivo entra in azione quando succede qualcosa che non è previsto. Quindi devi adattare il tuo comportamento e reagire alle nuove informazioni. Devi buttare via il tuo vecchio piano e trovare un nuovo piano. ”

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Il capo Radiografo Bjarte Snekvik e il professore associato Alexander Olsen dell’Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU) illustrano come i soggetti dello studio eseguono il compito fMRI (la persona nella foto non era un partecipante allo studio). I partecipanti allo studio hanno utilizzato pulsanti di risposta appositamente progettati (come mostrato) e hanno potuto visualizzare l’attività tramite gli occhiali video.

Fonte: Geir Mogen / NTNU

Per questo studio, Olsen et al. partecipanti reclutati da uno studio a lungo termine in corso sull’impatto del peso alla nascita molto basso (VLBW) nelle varie fasi della vita. Il loro obiettivo era quello di ottenere una migliore comprensione delle potenziali conseguenze della VLBW sul controllo cognitivo e sull’elaborazione cognitiva iper-reattiva in età adulta. I partecipanti allo studio avevano un’età compresa tra i 22 ei 24 anni. La coorte VLBW era abbinata a un gruppo di controllo sano della stessa età. I partecipanti di entrambi i gruppi sono stati monitorati utilizzando il neuroimaging con fMRI avanzato poiché hanno risposto a vari segnali progettati per suscitare risposte cerebrali proattive e / o reattive.

Sebbene i partecipanti allo studio del VLBW alla fine abbiano completato i compiti nella fMRI e nelle coorti di peso alla nascita, hanno fatto molto più affidamento sull’attivazione cerebrale reattiva durante il processo rispetto al pensiero proattivo. In particolare, questa firma di attivazione cerebrale iper-reattiva è stata accompagnata da un’organizzazione più povera della materia bianca, minore intelligenza fluida e tassi più elevati di ansia.

“Il loro cervello ha reagito come se stessero incontrando qualcosa di nuovo ogni volta”, ha detto Olsen. “Suggerisce che i loro cervelli sono ipervigilanti a causa dell’organizzazione subottimale del sistema nervoso centrale. Un’interpretazione è che sono meno preparati e più sorpresi ogni volta, il che potrebbe creare più problemi di ansia “.

Le aree giallo-arancio mostrano dove gli individui con basso peso alla nascita avevano un’attivazione cognitiva meno proattiva (Stable Task-Set Maintenance) nel cervello. Le aree blu / azzurro mostrano dove hanno avuto l’attivazione del controllo cognitivo più reattivo (Adaptive Task Control), rispetto al normale gruppo di controllo del peso alla nascita.

Fonte: per gentile concessione di Alexander Olsen / NeuroImage

Uno degli aspetti più importanti di questa ricerca è che la scarsa organizzazione della sostanza bianca può comportare troppa attenzione agli stimoli irrilevanti. Le firme di attivazione cerebrale iper-reattive sono associate alla modulazione top-down atipica del controllo cognitivo proattivo. Idealmente, si desidera mantenere un equilibrio ben regolato tra un comportamento di pianificazione proattivo con la capacità di rimanere agili e reagire rapidamente a circostanze impreviste utilizzando processi di controllo cognitivo reattivo.

Come può qualcuno diventare più proattivo e meno reattivo nella vita quotidiana?

Clinicamente, Alexander Olsen si concentra sulla valutazione neuropsicologica di bambini, adolescenti e adulti con lesioni cerebrali acquisite. Parte della sua ricerca in corso consiste nell’individuare componenti di efficaci interventi di neuroriabilitazione utilizzando tecniche di neuroimaging allo stato dell’arte insieme a misure neurocognitive e ad altre misure cliniche.

Poiché Olsen è sia un ricercatore che un neuropsicologo clinico, è sempre alla ricerca di modi per collegare le sue scoperte in laboratorio a situazioni del mondo reale. “Quando lavoriamo con persone con disfunzioni cognitive o problemi di ansia, stiamo cercando di aiutarli a essere più proattivi nel modo in cui si preparano per determinate situazioni, quindi non devono affidarsi troppo al problem solving reattivo”, ha detto Olsen. “Quando lavori con la terapia comportamentale cognitiva o la riabilitazione cognitiva, lavori per ottenere una struttura nella vita delle persone, in modo che non debbano fare troppo affidamento sull’elaborazione del controllo cognitivo online. Creare una struttura e una routine nella tua vita libera risorse di controllo cognitivo che possono invece essere utilizzate in modo più efficace per gestire quelle cose che non possono essere pianificate. ”

Quando avevo diciassette anni, sono diventato molto più attivo e meno iper-reattivo dopo aver scoperto il mio amore per la corsa e ho iniziato a lavorare regolarmente. Da adolescente che soffriva di sintomi di depressione e disturbi d’ansia, la corsa mi ha cambiato la vita. Sulla base di questa esperienza aneddotica trasformativa, ero curioso di scoprire se Olsen avesse qualche evidenza clinica che l’esercizio aerobico potesse essere un intervento efficace per rendere le persone di ogni ceto sociale più proattive e meno reattive.

In un’e-mail inviata ieri ad Alexander Olsen, ho scritto: “Da adolescente, mi sono trasformata in un’adolescente cinica e depressa che soffriva di un’ansia paralizzante per essere una donna ambiziosa che si svegliava impaziente di cogliere il giorno dopo aver corso è diventato parte della mia routine quotidiana. So anche che ci sono evidenze empiriche che l’esercizio aerobico migliora il volume della materia grigia e l’integrità della materia bianca / connettività funzionale nel corso di una vita umana. “(Ad esempio” Aerobic Fitness è associato a una maggiore integrità della materia bianca “, di Laura Chaddock-Heyman et al.)

Sulla base della mia esperienza di vita e delle prove empiriche che collegano l’esercizio fisico e il miglioramento della materia bianca, ho chiesto a Olsen: ” Pensi che un’attività fisica regolare moderata-vigorosa (MVPA) e il miglioramento dell’idoneità cardiorespiratoria possano anche aumentare il controllo cognitivo proattivo migliorando il bianco l’integrità della materia (e anche fornendo struttura e routine quotidiane)? “

Olsen ha risposto rapidamente via e-mail, “Questa è una grande domanda, e la mia risposta breve è SI, credo che tu abbia ragione! In realtà è una domanda di ricerca che siamo interessati a perseguire nel nostro lavoro futuro “.

Oltre a questa breve risposta, Olsen ha elaborato la mia richiesta iniziale in una successiva e-mail che era molto più dettagliata. Sto condividendo il contenuto della sua risposta nella sua interezza con i lettori di Psychology Today perché c’è così tanto prezioso spunto di riflessione.

Qui sotto ci sono le intuizioni e le ipotesi di Alexander Olsen sulla neuroscienza di migliorare la funzione di controllo cognitivo proattivo attraverso un’attività fisica moderata-vigorosa che ha condiviso con me in una email:

“Come hai detto, c’è qualche scienza a sostegno di questo, tuttavia, c’è ancora molta strada da fare prima di comprendere completamente i meccanismi sottostanti. La disfunzione del controllo cognitivo sembra essere un fenomeno transdiagnostico, collegato all’esito del paziente attraverso varie condizioni neurologiche e psichiatriche (e funzionamento quotidiano / qualità della vita in individui “sani”).

Migliorare la funzione di controllo cognitivo o ridurre le conseguenze della disfunzione del controllo cognitivo (ad es. Compensazione del pensiero attraverso nuove strategie), può quindi essere un obiettivo efficace per gli interventi. Credo che l’esercizio aerobico sia un intervento molto interessante e promettente per migliorare la funzione di controllo cognitivo.

Infatti, per studiare i meccanismi di base coinvolti nei potenziali benefici dell’esercizio aerobico sulla funzione di controllo cognitivo, recentemente abbiamo eseguito uno studio utilizzando lo stesso tipo di compito che è stato utilizzato anche nello studio fMRI. In questo studio abbiamo studiato gli effetti acuti di diversi livelli di intensità dell’esercizio aerobico su questo compito.

La scoperta più interessante di questo studio è stata che il tempo di reazione post-esercizio sul compito di controllo cognitivo è diminuito linearmente con l’aumento dell’intensità dell’esercizio, indicando che l’intensità di esercizio più elevata può essere collegata a processi che facilitano l’efficienza neuronale (e l’elaborazione del controllo cognitivo potenzialmente proattiva). non lo sappiamo perché non abbiamo eseguito l’fMRI in questo studio). Questo effetto sembrava essere transitorio, tuttavia, poiché il tempo di reazione si è ripreso a livelli normali entro 20 minuti dalla sessione di allenamento.

Ci sono molti studi che dimostrano che le persone che si esercitano di più hanno anche un migliore controllo cognitivo. Tuttavia, in molti di questi studi non è possibile determinare se le persone ottengono una migliore funzione di controllo cognitivo perché si allenano di più, o se si allenano di più perché hanno una migliore funzione di controllo cognitivo …

Il nostro studio e altri simili sostengono che l’esercizio stesso può effettivamente causare una migliore funzione di controllo cognitivo. Sebbene gli effetti nel nostro studio fossero transitori, essi possono riflettere processi che sono utili per ottimizzare la funzione cerebrale e quindi facilitare potenzialmente la plasticità neuronale e l’organizzazione della sostanza bianca (in particolare se ripetuta nel tempo).

Abbiamo pubblicato un documento nel 2017, “Effetti dell’intensità di esercizio sulla funzione di controllo cognitivo durante e dopo il tapis roulant acuto in esecuzione in giovani adulti sani”, in cui discutiamo anche i risultati in modo più dettagliato.

Quindi, ci sono prove a supporto del fatto che l’esercizio aerobico sia benefico per la funzione di controllo cognitivo. Il modo in cui influisce sull’equilibrio tra i sistemi proattivo e reattivo è ancora una questione aperta. La mia ipotesi è che sarebbe associato a uno spostamento verso una firma di attivazione cerebrale più proattiva come questo in precedenza (incluso nel nostro studio) è stato collegato agli effetti benefici tipicamente legati all’esercizio in generale (ad es. Meno ansia, QI più alto).

Abbiamo anche esaminato i sistemi di manutenzione proattiva (stable task-set maintenance) e reattivi (Adaptive Task Control) e il modo in cui sono modificati dopo lesione cerebrale traumatica in uno studio, “Alterazioni cognitive alterate di controllo dopo trauma cerebrale traumatico da moderato a severo e Il loro rapporto con la gravità della ferita e la funzione della vita quotidiana. ”

Alex, enorme grazie per la tua dedizione a questa ricerca e per aver dedicato del tempo a condividere queste preziose intuizioni con me e i lettori di Psychology Today. Molto apprezzato!

Riferimenti

Alexander Olsen, Emily L. Dennis, Kari Anne I. Evensen, Ingrid Marie Husby Hollund, Gro CC Løhaugen, Paul M. Thompson, Ann-Mari Brubakk, Live Eikenes, Asta K. Håberg. “La nascita pretermine porta a un processo di controllo cognitivo iper-reattivo e a una scarsa organizzazione della materia bianca nell’età adulta.” NeuroImage . Volume 167, 15 febbraio 2018, pagine 419-428. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2017.11.055

Martin Wohlwend, Alexander Olsen, Asta K. Håberg e Helen S. Palmer. “Esercizi basati sull’intensità di esercizio sulla funzione di controllo cognitivo durante e dopo il tapis roulant acuto in esecuzione in giovani adulti sani.” Frontiers in Psychology (2017) DOI: 10.3389 / fpsyg.2017.00406

Alexander Olsen, Jan Ferenc Brunner, Kari Anne Indredavik Evensen, Torun Gangaune Finnanger, Anne Vik, Toril Skandse, Nils Inge Landrø, Asta Kristine Håberg. “Alterazioni del controllo cognitivo alterate dopo lesioni cerebrali traumatiche da moderata a grave e loro relazione con la gravità della lesione e la funzione della vita quotidiana”. Corteccia cerebrale (2014) DOI: 10.1093 / cercor / bhu023

Laura Chaddock-Heyman, Kirk I. Erickson, Joseph L. Holtrop, Michelle W. Voss, Matthew B. Pontifex, Lauren B. Raine, Charles H. Hillman e Arthur F. Kramer. “Il fitness aerobico è associato a una maggiore integrità della materia bianca nei bambini.” Frontiers in Human Neuroscience (2014) DOI: 10.3389 / fpsyg.2017.00406