Superfluidità: decodifica l'enigma della flessibilità cognitiva
Un team internazionale di ricercatori ha identificato meccanismi cerebrali inaspettati associati alla flessibilità cognitiva. La flessibilità cognitiva rappresenta la capacità di una persona di passare da un modo di pensare all'altro e contemporaneamente di pensare a più concetti durante il multitasking.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che la flessibilità cognitiva richiede l'integrazione dinamica di più regioni cerebrali e si traduce in fluidità del pensiero e delle prestazioni. Tuttavia, fino ad ora, gli aspetti in tempo reale di come le reti neurali distribuiscono l'integrazione di varie funzioni cognitive sono rimasti enigmatici e poco compresi.
Lo studio del settembre 2015, "Riconfigurazione dinamica delle reti cerebrali frontali durante la cognizione esecutiva negli esseri umani", è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences . I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di strumenti avanzati per mappare come le attività cerebrali dei partecipanti sono state riorganizzate durante ciascun periodo di un compito di memoria di lavoro, ogni periodo dell'attività di controllo e durante i periodi intermedi come il cervello ha cambiato le marce.
Una nuova frontiera: "Dynamic Network Neuroscience"
Danielle S. Bassett, Skirkanich Assistant Professor of Innovation presso la School of Engineering e Applied Science dell'Università della Pennsylvania, è autore senior di questo studio che utilizza strumenti analitici avanzati per sondare reti neurali che creano percorsi tra regioni cerebrali che sono collegati a specifici modelli di comunicazione all'interno del cervello umano.
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Bassett ha condotto ricerche affascinanti sui meccanismi cerebrali alla base della flessibilità cognitiva per anni. Bassett fa parte di un campo di ricerca in rapida crescita chiamato "dynamic network neuroscience" che utilizza una varietà di tecniche all'avanguardia per far progredire la nostra comprensione della struttura e della funzione del cervello. A differenza della maggior parte della ricerca di imaging cerebrale che si concentra sul ruolo di una singola regione, Bassett è interessato alle interconnessioni tra le regioni come indicato dall'attività cerebrale sincronizzata.
Per questo studio più recente, Bassett ha utilizzato l'imaging cerebrale fMRI per misurare quali parti del cervello stavano "parlando" l'un l'altro in tempo reale mentre i partecipanti allo studio eseguivano varie attività. Usando questa tecnica, i ricercatori sono stati in grado di vedere come gruppi di regioni cerebrali si raggruppano in strutture densamente interconnesse le cui interazioni cambiano durante l'esecuzione di una singola attività o durante il multitasking.
Avere una migliore comprensione della flessibilità cognitiva e di come il nostro cervello gestisce il multitasking potrebbe portare a interventi più efficaci per una vasta gamma di condizioni mediche legate a funzioni esecutive ridotte come i disturbi dello spettro autistico (ASD), la schizofrenia e la demenza. In un comunicato stampa, Bassett ha descritto la sua ricerca dicendo:
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Cerchiamo di capire in che modo la flessibilità dinamica delle reti cerebrali può prevedere la flessibilità cognitiva o la capacità di passare da un'attività all'altra. Piuttosto che essere guidati dall'attività delle singole aree del cervello, crediamo che la funzione esecutiva sia un processo a livello di rete.
I nodi nella rete che sono maggiormente coinvolti nelle riconfigurazioni sono le aree di controllo cognitivo nella corteccia frontale. Più flessibilità all'interno della corteccia frontale significava maggiore accuratezza nel compito di memoria, e una connettività più coerente tra la corteccia frontale e altre regioni era ancora più predittiva.
Monitorando l'attività a livello delle reti neurali all'interno della corteccia frontale del cervello – una regione associata al controllo dei pensieri e delle azioni – alloggiate nel cervello (latino per il cervello) i ricercatori potevano valutare vari gradi di flessibilità cognitiva. Bassett et al hanno identificato che più fluidamente queste reti si riconfigurano mentre qualcuno passa da un'attività all'altra predice il suo livello di flessibilità cognitiva.
"Scollegare" le cortecce frontali migliora la flessibilità cognitiva
In uno studio dell'aprile 2015, "Autonomia indotta dall'apprendimento dei sistemi sensomotori", pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience, Bassett ha riferito che le persone che avevano la capacità di "disconnettere" le cortecce frontali rapidamente hanno fatto meglio quando i ricercatori hanno misurato le connessioni tra diversi regioni del cervello come partecipanti hanno imparato a giocare un semplice gioco.
L'uso da parte di Bassett della parola " Disconnect " per descrivere il disimpegno della corteccia frontale mi è saltato addosso perché riecheggia la saggezza senza tempo di William James da oltre un secolo fa quando descriveva la flessibilità cognitiva in The Gospel of Relaxation usando un vernacolo diverso.
Nel 1911 James scrisse: " Unclamp , in una parola, la tua macchina intellettuale e pratica, e lascia correre libero; e il servizio che farà sarà due volte più buono. "Come atleta e scrittore, ho sempre interpretato il consiglio di James per" sbloccare "il tuo" meccanismo intellettuale "come un altro modo per dire" sbloccare "la corteccia frontale da troppi pensieri.
Nello studio di aprile 2015, i ricercatori hanno scoperto che i partecipanti che mostravano una ridotta attività neurale nella corteccia frontale erano in realtà gli studenti più veloci. Bassett ha scoperto che i partecipanti che mostravano un'elevata attività nella corteccia frontale mentre cercavano di padroneggiare il compito a portata di mano sembravano essere troppo pensatori di un problema semplice e soffocati.
Perché gli studenti più veloci mostrano meno attività nella corteccia prefrontale? La mia ipotesi plausibile è che abbia qualcosa a che fare con le cellule di Purkinje del cervelletto (latino per il piccolo cervello). Questa è la mia ipotesi personale basata sulle conversazioni con mio padre.
La maggior parte degli esperti ritiene che i centri di controllo cognitivo della corteccia frontale siano responsabili di ciò che è noto come "funzione esecutiva". Gli aspetti cerebrali della funzione esecutiva sono associati a cose come: fare e seguire piani, individuare ed evitare errori e altri tipi di pensiero di ordine superiore. Chiaramente, la funzione esecutiva è necessaria per compiti complessi, ma vi è una crescente convinzione che troppi pensieri cerebrali potrebbero effettivamente essere un ostacolo in determinate circostanze.
La corteccia frontale e la corteccia cingolata anteriore sono due delle regioni più recenti del cervello che si sviluppano completamente nell'uomo. Bassett sottolinea che "Sembra che quelle altre parti siano d'intralcio per gli studenti più lenti. È quasi come se stessero tentando troppo e pensandoci sopra. "Aggiungendo," Il motivo per cui questo è interessante è che quelle due aree sono hub della rete di controllo cognitivo. Sono le persone che possono disattivare la comunicazione a queste parti del loro cervello, le più veloci che hanno il calo più pronunciato nei loro tempi di completamento ".
Nel suo studio più recente, Bassett et al hanno scoperto che i partecipanti che si sono comportati meglio mentre si alternavano tra le varie attività mostravano il maggior numero di riarrangiamenti delle connessioni all'interno delle loro cortecce frontali e le più nuove connessioni con altre aree del cervello. Questo suggerisce che le cortecce frontali sono "non chiuse" e in grado di funzionare liberamente, il che credo crei flessibilità cognitiva e superfluidità.
Cos'è la superfluidità?
Mentre leggevo le ultime scoperte di Bassett a colazione stamattina, mi è venuto in mente un post sul blog di Psychology Today che ho scritto la scorsa settimana intitolato "Perché Overthinking sabota il processo creativo?" Il nuovo studio di Bassett sembra sostenere la mia ipotesi che "sbloccare" il prefrontale la corteccia facilita quella che io chiamo "Superfluidità" del pensiero, che è la flessibilità cognitiva al suo meglio. La superfluidità era il sottotitolo del capitolo finale del mio primo libro ed è il titolo principale del mio prossimo libro.
Nel 2014, ho tenuto una conferenza alla Columbia University intitolata "Superfluidità: ottimizzare la plasticità del cervello per una vita più sana". In pp xiv-xv di The Athlete's Way descrivo la mia personale scoperta della superfluidità:
Come atleta potevo liberarmi dalla routine quotidiana se lavoravo sodo fisicamente e usavo la mia immaginazione. Sudore, musica e mitologia combinati in un infuso mistico, un elisir vivificante. I miti mi hanno afferrato da qualche parte nel profondo. Sono entrati nella mia spina dorsale. È stata un'esperienza metafisica per me da adolescente, perché ho capito che io e "l'altro" eravamo una cosa sola. Questa esperienza di completa connessione è ciò che ho coniato la superfluidità – la sensazione episodica di esistere senza alcun attrito o viscosità – uno stato di pura felicità che esplorerò in questo libro.
Superfluidità è un termine che ho preso in prestito dal mondo della fisica per descrivere la più alta forma di "flusso". Tecnicamente, la superfluidità è quando la materia si comporta come un fluido con attrito assolutamente zero e viscosità zero e sembra esibire la capacità di auto-propulsione. Viaggiare in un modo che sfida sia le forze di gravità che la tensione superficiale.
Credo che i momenti di "Eureka!" Avvengano quando la mente, il corpo e il cervello diventano superfluidi. Carl Jung una volta affermò: "La parola" credere "è una cosa difficile per me. Non "CREDO". Devo avere una ragione per una certa ipotesi. Dove io "SO una cosa, e poi lo so, non ho bisogno di crederci"
Poiché ho sperimentato la superfluidità durante le esperienze di picco come atleta, ho avuto le mie antenne in cerca di indizi che aiutino a risolvere l'enigma di come vengono creati gli stati psicologici della superfluidità e come sono collegati alla funzione e alla struttura del cervello. So che la superfluidità è l'opposto del soffocare o di essere bloccata in un circolo di pensiero "simile a una carena", ora si tratta di trovare una ricerca empirica per dimostrare la mia ipotesi.
Per me, la corsa Ultra Endurance è stata una ricerca alimentata dalle idee archetipiche in The Power of Myth di Joseph Campbell. Come parte del mio "Viaggio dell'eroe", ho romanticizzato lasciando la routine quotidiana della vita di città, e partendo per avventure che mi hanno portato lontano, molto lontano. Vincere la Triple Ironman, completare la Badwater Ultramarathon e tenere un Guinness World Record per correre 153.76 miglia su un tapis roulant in 24 ore era come seguire il Santo Graal.
La prima volta che ho vinto il Triple Ironman – che è il più lungo triathlon non-stop al mondo – ho nuotato per 7,2 miglia, ho percorso 336 miglia e ho percorso 78,6 miglia consecutivamente in 38 ore e 46 minuti. Ho vinto il Triple Ironman per tre anni di seguito. Ogni volta che ho tagliato il traguardo, ero probabilmente più perplesso su come il mio corpo avesse percorso quelle distanze rispetto a tutti gli spettatori.
Tutte le mie vittorie ultra-corse sono state esperienze superfluidi extraterrestri e ultraterrene. Ad esempio, la prima volta che ho completato il Triple Ironman, mi sono sentito come se fossi fluttuato attraverso le ultime tre maratone. Anche se avevo continuato a correre per più di 24 ore e già nuotato per 7,2 miglia, e ho percorso 336 km, il mio corpo non aveva alcun dolore e la mia energia era infinita. Era come se fossi collegato a una fonte di energia infinita e non ci fosse nessun attrito o viscosità mentre spingevo il mio corpo attraverso il tempo e lo spazio.
Un giorno sono inciampato nella fisica della Superfluidità e ho detto … SÌ! Questo è tutto. Ecco cosa si prova a completare una Triple Ironman in 38 ore. Sopra c'è una clip della BBC che spiega il fenomeno della superfluidità.
Chiaramente, nel mondo tridimensionale dell'esperienza umana il confronto tra la propria esperienza di vita e la psicologia in elio allo zero assoluto sembra pazzesco. Questo è il motivo per cui mi sono basato su libri come The Varieties of Religious Experience: uno studio sulla natura umana di William James e Ecstasy in Secular and Religious Experiences di Marghanita Laski per aiutarmi intellettualmente a comprendere l'esperienza potenzialmente sconvolgente della superfluidità.
L'autismo offre indizi preziosi sulla flessibilità cognitiva
Spesso, un disturbo neurologico o un deficit cognitivo offre preziose intuizioni alla struttura, alla funzione e all'interconnettività di varie regioni cerebrali al loro meglio e periodi di essere inferiori a. Da un punto di vista psicologico positivo, Martin EP Seligman ha spesso descritto l'obiettivo della psicologia tradizionale: portare le persone "da un meno cinque a uno zero". L'obiettivo della psicologia positiva è quello di far arrivare le persone "a nord dello zero" o a più cinque.
Usando questa stessa scala per quanto riguarda la flessibilità cognitiva, i ricercatori hanno identificato che le persone con disturbi dello spettro autistico tendono ad essere "a sud dello zero". Il rovescio della medaglia, raggiungere la superfluidità ha il potenziale per portare qualcuno "a nord di cinque".
Nel 2014 i ricercatori della Scuola di Medicina dell'Università di Stanford hanno scoperto che alcune reti cerebrali nei bambini con autismo non sembrano cambiare molto quando passano da uno stato di riposo a un impegno con un'attività. Il cervello dei bambini con autismo mostra inflessibilità quando si passa dal riposo alla prestazione del compito.
I ricercatori hanno scoperto che maggiore è la rigidità del cervello, più gravi appaiono le manifestazioni di un bambino di comportamenti ripetitivi e restrittivi che caratterizzano l'autismo. Lo studio del luglio 2014, "Brain State Differentiation and Behavioral Fllessibility in Autism" è stato pubblicato su Cerebral Cortex . In un comunicato stampa, Lucina Uddin, PhD, un autore principale dello studio ha detto,
Volevamo testare l'idea che un cervello flessibile sia necessario per comportamenti flessibili. Quello che abbiamo scoperto è che attraverso una serie di connessioni cerebrali note per essere importanti per il passaggio da compiti diversi, i bambini con autismo hanno mostrato una "flessibilità del cervello" ridotta rispetto ai coetanei in via di sviluppo.
I ricercatori si sono concentrati su una rete di aree cerebrali studiate precedentemente. Queste aree sono coinvolte nel prendere decisioni, svolgere compiti sociali e identificare eventi rilevanti nell'ambiente per guidare il comportamento. Il lavoro precedente del team ha mostrato che, nei bambini con autismo, l'attività in queste aree era più strettamente connessa quando il cervello era a riposo di quanto non fosse nei bambini che non avevano l'autismo.
In un altro studio del 2014 pubblicato su Frontiers in Neuroinformatica dalla Case Western Reserve University e dall'Università di Toronto, gli scienziati hanno riferito che il cervello dei bambini autistici genera più informazioni a riposo. Infatti, i bambini con autismo hanno generato il 42% in più di informazioni cognitive a riposo in media rispetto ai bambini non autistici. Questa eccessiva produzione di informazioni e l'incapacità di "disimpegnare" potrebbero spiegare il distacco di un bambino dal loro ambiente. Di nuovo, questa è la mia ipotesi personale.
Molti studi hanno recentemente collegato il cervelletto con i disordini dello spettro autistico, che potrebbero spiegare perché il cervello deve fare gli straordinari. Ho scritto molto sulla ricerca che collega il cervelletto e i disturbi dello spettro autistico per un link ai miei post precedenti di Psychology Today su questo argomento, clicca qui.
In un comunicato stampa, Roberto Fernández Galán, PhD, autore senior e professore associato di neuroscienze presso la Case Western Reserve School of Medicine ha dichiarato: "I nostri risultati suggeriscono che i bambini autistici non sono interessati alle interazioni sociali perché il loro cervello genera più informazioni a riposo, che interpretiamo come più introspezione in linea con le prime descrizioni del disturbo. "
I ricercatori hanno dichiarato in un comunicato stampa che le loro scoperte supportano la "teoria del mondo intenso" dell'autismo proposta dai neuroscienziati Henry e Kamila Markram del Brain Mind Institute in Svizzera. Il punto di vista di Markram ASD è il risultato di circuiti neurali iper-funzionanti che conducono a uno stato di sovraeccitazione.
Conclusione: In che modo il cervelletto è collegato alla superfluidità e alla flessibilità cognitiva?
Dopo essermi ritirato dagli sport, mi sono rivolto a mio padre – che era neuroscienziato, neurochirurgo e autore di The Fabric of Mind (Viking) – per aiutarmi a ottimizzare la mia flessibilità cognitiva personale e decostruire la neuroscienza dietro le esperienze di "superfluidità" che avuto come atleta
Insieme abbiamo creato il modello split-brain di The Athlete's Way che mette il cervelletto sotto i riflettori e si è evoluto per enfatizzare l'importanza di ottimizzare la connettività tra tutti e quattro gli emisferi cerebrali come elemento centrale della flessibilità cognitiva e delle massime prestazioni.
Sopra è un abbozzo rudimentale che ho disegnato per illustrare come la superfluidità e la flessibilità cognitiva avvengano quando c'è una interconnessione ottimale tra entrambi gli emisferi del cervello e entrambi gli emisferi del cervelletto. Il modello "up brain-down brain" è la mia ipotesi originale e un work in progress … Restate sintonizzati!
Se vuoi leggere di più su questo argomento, controlla i post del mio blog Psychology Today :
- "Superfluidità: prestazioni di punta oltre lo stato di" flusso ""
- "Perché l'attività fisica migliora la flessibilità cognitiva?"
- "Verso un nuovo modello split-brain: cervello cervello in su"
- "La neuroscienza della superfluidità"
- "Superfluidità: la psicologia del massimo rendimento"
- "Un pensiero troppo cristallizzato riduce l'intelligenza fluida"
- "The Neuroscience of Madonna's Enduring Success"
- "Il cervelletto, la corteccia cerebrale e l'autismo sono intrecciati"
- "Vuoi migliorare le tue capacità cognitive? Vai a scalare un albero! "
- "Ulteriori collegamenti di ricerca autismo e il cervelletto"
- "In che modo il tuo cervelletto neutralizza la paralisi per analisi?"
- "Il cervelletto influenza profondamente i nostri pensieri ed emozioni"
- "Il cervelletto maggio Sii la sede della creatività "
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