La neuroscienza di perdere il treno del pensiero

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Conosciamo tutti l'esperienza di essere nel bel mezzo di lavorare su un progetto che richiede concentrazione concentrata quando improvvisamente. . . sei interrotto dalla suoneria "Marimba" di una chiamata in arrivo o da qualcuno nella stanza che ti fa una domanda a caso che interrompe la tua concentrazione. Solo pochi istanti di distrazione possono richiedere un paio di minuti per ri-sincronizzare l'attività elettrica del tuo cervello mentre ti riorieni di nuovo al compito da svolgere dicendo "Ora, dove stavo andando con questo processo mentale?"

Una delle ragioni per cui faccio la maggior parte della mia scrittura nelle ore di prima dell'alba (prima che mia figlia di 8 anni si sveglia) è che il mio flusso di coscienza si interrompe facilmente quando sto scrivendo. Come la maggior parte delle persone, una volta che sono interrotto … perdo il mio pensiero, ed è molto difficile riprendere il mio pensiero.

Senza distrazioni, posso tirare fuori un post del blog come questo in circa un'ora e mezza. Tuttavia, una volta che il sole è sorto, e sono circondato dal trambusto della vita quotidiana, le stesse 1500 parole potrebbero facilmente impiegarmi quattro ore per scrivere. Solidi frammenti di fuoco ininterrotto come il laser sono la chiave per la superfluidità del pensiero e la produzione prolifica per me come scrittore.

Lo stesso sistema cerebrale che ferma il movimento fisico interrompe la cognizione

Qual è la neuroscienza alla base del fenomeno di perdere la concentrazione e il pensiero quando si è interrotti? Uno studio pubblicato questa mattina da ricercatori dell'Università della California, a San Diego (UCSD) offre alcuni preziosi indizi.

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Lo studio dell'aprile 2016, "Surprise sconvolge la cognizione tramite un meccanismo soppressore fronto-basale dei gangli", è stato pubblicato oggi su Nature Communications . Questa ricerca proviene dal laboratorio di Adam Aron presso l'UCSD, che ha collaborato con altri ricercatori dell'Università di Oxford nel Regno Unito. Aron è un professore di psicologia nella divisione di Scienze sociali di San Diego. Co-autore Jan R. Wessel, è attualmente un assistente professore di psicologia e neurologia presso l'Università dell'Iowa.

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I risultati di questo studio suggeriscono che lo stesso sistema cerebrale coinvolto nell'interrompere, o arrestare, il movimento nei nostri corpi, interrompe anche la nostra cognizione. Per questa ricerca, Aron affinava su una parte del sistema di arresto del cervello: il nucleo subtalamico (STN). L'STN è un piccolo gruppo a forma di lente di neuroni densamente impacchettati nel mesencefalo che fa parte del sistema dei gangli della base che inibisce i movimenti.

Le ricerche precedenti di Aron e colleghi hanno dimostrato che il STN è impegnato ogni volta che è necessario sbattere i freni su un'azione fisica. Più in particolare, l'STN è responsabile del tipo di scossoni che ti fanno sentire completamente morto, che Aron descrive come un "punto di arresto".

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Ad esempio, mia figlia ama spaventarmi. Uno dei suoi trucchi preferiti è calarti silenziosamente in una posizione nascosta vicino alla mia scrivania quando sto scrivendo e urlo "Boo!" Inevitabilmente, mi blocco e poi urlo. Scoppiamo entrambi a ridere, ma la mia concentrazione è interrotta per almeno 10 minuti. Da una prospettiva evolutiva, Aron ha dato questo esempio del STN inibendo sia il movimento che la cognizione in una dichiarazione:

"Cammini una mattina nella savana africana, andando a raccogliere legna da ardere. Stai fantasticando sul pasto che preparerai quando sentirai un fruscio nell'erba. Ti fermi all'improvviso, e tutti i pensieri sulla cena sono spariti mentre spostati l'attenzione per capire cosa potrebbe esserci nell'erba. In questo caso, è una buona cosa dimenticare quello a cui stavi pensando. "

Aron crede che un evento inaspettato sembra cancellare qualsiasi cosa tu stia pensando. Per testare questo in un laboratorio, il suo studio ha analizzato i segnali dal cuoio capelluto con EEG in 20 soggetti sani così come i segnali da impianti di elettrodo nel STN di sette persone con malattia di Parkinson. Per una serie di motivi, l'STN è l'obiettivo principale per la stimolazione terapeutica del cervello profondo nella malattia di Parkinson.

A tutti i volontari di questo studio è stato assegnato un compito di memoria di lavoro. A ogni prova, ai partecipanti è stato chiesto di ricordare una serie di lettere e poi sono stati testati per il richiamo. Il più delle volte, mentre tenevano in mente le lettere, ma prima del test di richiamo, i ricercatori hanno suonato in sottofondo un semplice tono a frequenza singola.

In alcune delle prove, questo suono è stato sostituito da un segmento di canto degli uccelli, che non è stato sorprendente come un "botto!", Ma è stato comunque inaspettato e sorprendente, come un cellulare che suona o suona una suoneria. L'attività cerebrale dei volontari è stata registrata durante l'esperimento, insieme alla precisione di ogni persona nel ricordare le lettere che erano state mostrate.

I risultati hanno mostrato che eventi inattesi hanno innescato le stesse firme cognitive del cervello come arresto definitivo del corpo. Entrambi hanno reclutato lo STN allo stesso modo. È interessante notare che, più intensamente l'STN è stato impegnato e ha risposto al suono inaspettato, più ha influito sulla memoria di lavoro dei soggetti, causandone la perdita di concentrazione e di pensiero riguardo alle informazioni che stavano cercando di tenere a mente.

In una dichiarazione, Wessel ha detto: "Per ora, abbiamo dimostrato che eventi inaspettati o sorprendenti reclutano lo stesso sistema cerebrale che usiamo per fermare attivamente le nostre azioni, il che, a sua volta, sembra influenzare il grado in cui tali eventi sorprendenti influenzare i nostri continui treni di pensiero ".

Il collegamento tra cervelletto, mesencefalo e funzione cerebrale

La congiuntura del "Super 8" in questo ipotetico schizzo mostra come un'interruzione nel tuo mesencefalo ("il ponte") potrebbe fermare la fluidità dei pensieri tra i vari emisferi cerebrali. (Circa 2010)

Fonte: foto e illustrazione di Christopher Bergland

Come neuroscienziato, mio ​​padre, Richard Bergland, era affascinato dalla connessione tra entrambi gli emisferi del cervelletto (latino per "piccolo cervello") ed entrambi gli emisferi del cervello (latino per "cervello"). Mio padre si riferiva sempre al mesencefalo come "il ponte" tra queste due regioni. Per questo motivo, ogni volta che leggo attività che implicano movimenti motori, funzioni cognitive e il mesencefalo, la mia inclinazione è quella di assumere immediatamente che il cervelletto possa essere coinvolto in qualche modo.

Quando ho letto per la prima volta il nuovo studio di Aron e colleghi questa mattina, mi ha immediatamente ricordato altre ricerche che collegavano il cervelletto al "congelamento provocato dalla paura" e altri studi che collegavano i sistemi motori della corteccia cerebrale con l'intelligenza fluida negli adulti e nei social pensando ai bambini di 7 mesi.

Ad esempio, uno studio del 2010 condotto da neuroscienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha identificato che i gangli della base e il cervelletto sono entrambe strutture subcorticali importanti che influenzano non solo il movimento, ma anche la cognizione.

I ricercatori hanno concluso che entrambe le strutture ricevono input e inviano l'output alla corteccia cerebrale. Sebbene, i gangli della base e i cicli cerebellari siano stati considerati anatomicamente separati e per eseguire operazioni funzionali distinte; questa ricerca ha mostrato che i gangli della base e il cervelletto sembrano formare dei circuiti multisinaptici con la corteccia cerebrale.

I neuroscienziati del MIT hanno scoperto che il nucleo subtalamico (STN) dei gangli della base ha una sostanziale proiezione disinnettica alla corteccia cerebellare. Questo percorso fornisce un mezzo per i segnali normali e anormali dai gangli della base per influenzare la funzione cerebellare. ( Cerebellar è la parola sorella di cerebra l, e significa "relativo o localizzato nel cervelletto").

Presi insieme, i ricercatori hanno concluso che i loro risultati forniscono evidenza di comunicazione a due vie tra i gangli della base e il cervelletto. Pertanto, queste due strutture subcorticali possono essere collegate tra loro per formare una rete funzionale integrata.

In questo senso, in uno studio del 2014, i neuroscienziati dell'Università di Bristol hanno riportato una nuova scoperta di una specifica via del cervello che porta a una parte altamente localizzata del cervelletto (il piramidale) che provoca il congelamento automatico del corpo quando sorpreso o minacciato .

Se i neuroscienziati sono in grado di individuare in che modo questi percorsi neuronali tra cervelletto, mesencefalo e cerebrale lavorano più a fondo, potrebbero portare allo sviluppo di trattamenti efficaci per i disturbi emotivi umani e le disfunzioni cognitive.

Il nuovo studio di Aron et al. non menziona il cervelletto. Detto questo, come un'ipotesi basata su ricerche precedenti, ho l'impressione che questi risultati possano offrire indizi che aiutano a spiegare come il cervelletto perfeziona la funzione cognitiva attraverso il mesencefalo, allo stesso modo in cui perfeziona i movimenti muscolari. Per la cronaca, il legame cerebellare con le recenti scoperte di Aron e la precedente ricerca sul cervelletto è pura congettura da parte mia.

Conclusioni: la crescente evidenza collega la fluidità fisica alla flessibilità cognitiva

Sebbene il ruolo dell'STN nel fermare il tuo corpo e interrompere il tuo treno di pensieri si adatti a modelli anatomici di circuiti cerebrali. . . sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se esiste un nesso causale tra l'attività inibitoria osservata nel STN e l'interruzione della fluidità nella memoria di lavoro.

Un eccitante possibile angolo di indagine futuro per Aron sarà vedere se l'STN e il circuito associato svolgono un ruolo in condizioni caratterizzate da distrazione, come il Disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD). "Questo è altamente speculativo", ha detto Aron, "ma potrebbe essere utile esplorare se l'STN è più facilmente innescato nell'ADHD".

"L'idea radicalmente nuova è che, proprio come il meccanismo di arresto del cervello è coinvolto nel fermare ciò che stiamo facendo con i nostri corpi, potrebbe anche essere responsabile per l'interruzione e l'esaurimento dei nostri pensieri", ha concluso Wessel. "Potrebbe anche essere potenzialmente interessante vedere se questo sistema potrebbe essere impegnato deliberatamente e utilizzato attivamente per interrompere pensieri intrusivi o ricordi indesiderati." Rimanete sintonizzati per future ricerche all'avanguardia!

Per saperne di più su questo argomento, controlla i miei post sul blog di Psychology Today ,

• "Superfluidità: decodifica l'enigma della flessibilità cognitiva"
• "L'attività cerebrale sincronizzata e la superfluidità sono simbiotiche"
• "In che modo le regioni motorie del cervello trasmettono l'intelligenza del fluido?"
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• "È in grado di proteggere il tuo cervelletto dal segreto per superare la paura?"

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