مغز حرکات را در تعاملات اجتماعی پیش بینی می کند

محققان کشف کردند که مغز ما هنگام مشاهده اعمال دیگران بیشتر به پیش بینی های درونی متکی است تا ورودی های حسی.

این بینش ماهیت پیش‌بینی‌کننده مغز را آشکار می‌کند و درک ما را از درون شکل می‌دهد.

اطلاعات کلیدی:

• این مطالعه نشان می‌دهد که مغز هنگام مشاهده اعمال در یک توالی قابل پیش‌بینی، بیشتر به پیش‌بینی‌های داخلی متکی است تا ورودی مستقیم بصری.
• محققان از EEG داخل جمجمه ای در بیماران مبتلا به صرع برای دستیابی به دقت بالایی در اندازه گیری فعالیت مغز استفاده کردند.
• یافته‌ها نشان می‌دهند که یک تغییر در جریان اطلاعات از نواحی پیش‌حرکتی به سمت بصری در مغز، نشان‌دهنده فرآیند ادراک پیش‌بینی‌کننده و نه واکنشی است.

منبع: KNAW

هنگامی که ما درگیر تعاملات اجتماعی هستیم، مانند دست دادن یا مکالمه، مشاهده ما از اعمال دیگران بسیار مهم است. اما دقیقاً در طول این فرآیند در مغز ما چه اتفاقی می افتد: چگونه مناطق مختلف مغز با یکدیگر صحبت می کنند؟

محققان موسسه علوم اعصاب هلند پاسخ جالبی ارائه می دهند. )درک ما از آنچه دیگران انجام می دهند بیشتر از آنچه قبلاً تصور می شد به آنچه انتظار داریم اتفاق بیفتد بستگی دارد.)

مدتی است که محققان در تلاش بوده اند تا بفهمند مغز ما چگونه اعمال دیگران را پردازش می کند. برای مثال، مشخص است که تماشای فردی در حال انجام عمل، مناطق مشابه مغز را در مقایسه با زمانی که خودمان آن عمل را انجام می‌دهیم، فعال می‌کند.

افراد تصور می‌کردند که این نواحی مغز به ترتیب خاصی فعال می‌شوند: دیدن کارهایی که دیگران انجام می‌دهند، ابتدا نواحی بینایی مغز را فعال می‌کند. بعد، نواحی جداری و پیش حرکتی را که معمولاً برای انجام کارهای مشابه استفاده می‌کنیم، فعال می‌کند.

دانشمندان فکر می کردند که این جریان اطلاعات، از چشمان ما تا اعمال خودمان، چیزی است که باعث می شود بفهمیم دیگران چه می کنند. این باور بر اساس اندازه‌گیری فعالیت مغز در انسان‌ها و میمون‌ها است. در حالی که آن‌ها اقدامات ساده‌ای مانند برداشتن چاقو را که به‌صورت مجزا در آزمایشگاه ارائه می‌شد، تماشا می‌کردند.

در واقعیت، اعمال معمولاً به‌صورت مجزا و غیرعادی اتفاق نمی‌افتند. آن‌ها یک توالی قابل پیش‌بینی را با هدف نهایی در ذهن دنبال می‌کنند، مانند درست کردن صبحانه. مغز ما چگونه با این موضوع کنار می آید؟

چائویی کین، فردریک میشون و همکاران به رهبری کریستین کیزرز و والریا گاززولا پاسخ جالبی به ما می دهند: اگر اعمالی را در چنین توالی های معناداری مشاهده کنیم، مغز ما به طور فزاینده ای آنچه را که به چشم ما می آید نادیده می گیرد و بیشتر به پیش بینی هایی که باید انجام دهیم وابسته است. اتفاق بعدی، برگرفته از سیستم موتوری خودمان است.

کریستین کیزر، نویسنده و مدیر آزمایشگاه مغز اجتماعی در این مؤسسه، می‌گوید: «آنچه بعداً انجام خواهیم داد، همان چیزی می‌شود که مغز ما می‌بیند».

برای رسیدن به این نتیجه غیر شهودی، تیم با همکاری دانشگاه پزشکی جیچی در ژاپن، این فرصت منحصر به فرد را داشتند تا فعالیت مغز را مستقیماً از مغز بیماران صرعی که در تحقیقات مغزی داخل جمجمه برای اهداف پزشکی شرکت کردند، اندازه گیری کنند.

چنین معاینه ای شامل اندازه گیری فعالیت الکتریکی مغز با استفاده از الکترودهایی است که روی جمجمه نیستند، بلکه در زیر آن قرار دارند.

فرصت منحصر به فرد

مزیت این تکنیک این است که تنها تکنیکی است که امکان اندازه گیری مستقیم فعالیت الکتریکی مغز را برای کار با آن فراهم می کند. از نظر بالینی، به عنوان آخرین مرحله برای بیماران صرعی مقاوم به دارو استفاده می شود، زیرا می تواند منبع دقیق صرع را تعیین کند.

اما درحالیکه تیم پزشکی منتظر وقوع حملات صرع هستند، بیماران دوره ای دارند که باید در تخت بیمارستان خود بمانند و کاری جز صبر ندارند. محققان از این دوره به عنوان فرصتی برای رسیدن به اوج کار مغز استفاده کردند. با دقت زمانی و مکانی بی سابقه.

در طول آزمایش، شرکت‌کنندگان یک کار ساده را انجام دادند: آنها ویدیویی را تماشا کردند که در آن شخصی اقدامات مختلف روزانه مانند تهیه صبحانه یا تا کردن یک پیراهن را انجام می‌داد. در آن زمان، فعالیت الکتریکی مغز آنها می تواند از طریق کاشت الکترودها در سراسر مناطق مغز درگیر در مشاهده عمل باشد تا نحوه صحبت آنها با یکدیگر را بررسی کند.

دو شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفت که منجر به فعالیت مغز متفاوت در حین تماشا شد. در یکی، ویدئو نشان داد – همانطور که ما معمولاً هر روز صبح این عمل را می‌بینیم – با توالی طبیعی خود: می‌بینید که شخصی یک رول نان را برمی‌دارد، سپس یک چاقو را برمی‌دارد، سپس رول را برش می‌دهد، سپس مقداری کره برمی‌دارد و غیره. در دیگری، این اعمال فردی دوباره به ترتیب تصادفی در هم ریخته شدند.

مردم دقیقاً همان اعمال را در این دو شرایط دیدند، اما فقط در یک نظم طبیعی، مغزشان می‌تواند از دانش خود در مورد اینکه چگونه یک رول نان را برای پیش‌بینی عمل بعدی استفاده می‌کند، استفاده کند.

جریان متفاوت اطلاعات

با استفاده از تجزیه و تحلیل های پیچیده با همکاری پاسکال فرایز از موسسه ارنست استرانگمن (ESI) در آلمان، چیزی که تیم می تواند فاش کند این است که وقتی شرکت کنندگان تغییر توالی و غیرقابل پیش بینی را مشاهده کردند، مغز در واقع یک جریان اطلاعاتی داشت که از نواحی بصری مغز می رفت. آنچه را که چشم می بیند، برای نواحی جداری و پیش حرکتی توصیف کنید، که اعمال خود ما را نیز کنترل می کند – درست همانطور که مدل کلاسیک پیش بینی کرد. اما زمانی که شرکت کنندگان می توانستند توالی های طبیعی را مشاهده کنند، فعالیت به طور چشمگیری تغییر کرد.

والریا گاززولا توضیح می‌دهد: «اکنون، اطلاعات در واقع از نواحی پیش‌حرکتی سرازیر می‌شد، که می‌دانند چگونه صبحانه را خودمان آماده می‌کنیم، تا قشر جداری، و فعالیت در قشر بینایی را سرکوب می‌کنیم».

خلاصه

قابلیت پیش بینی جریان اطلاعات را در طول مشاهده عمل در فعالیت الکتروکورتیکوگرافی انسان تغییر می دهد

نکات برجسته

iEEG می تواند جهت جریان اطلاعات را در حین مشاهده دنباله های عمل طبیعی ردیابی کند
اعمال جاسازی در توالی های قابل پیش بینی، جریان اطلاعات بتای پیش حرکتی → جداری را افزایش می دهد
انتظارات ایجاد شده فعالیت گامای باند پهن را در قشر اکسیپیتال سرکوب می کند
این از مفهوم کدگذاری پیش‌بینی‌کننده در شبکه مشاهده عمل پشتیبانی می‌کند

خلاصه

شبکه مشاهده کنش (AON) به طور گسترده با استفاده از کنش های حرکتی کوتاه و ایزوله مورد مطالعه قرار گرفت. چگونگی تغییر فعالیت در شبکه زمانی که این اعمال مجزا در توالی معنی دار کنش ها جاسازی می شوند، هنوز به خوبی شناخته نشده است.

در اینجا ما از الکتروکورتیکوگرافی داخل جمجمه ای استفاده کردیم تا مشخص کنیم که چگونه تبادل اطلاعات در میان گره های کلیدی AON -قشرهای پیش مرکزی، فوق حاشیه ای و بصری- تحت تأثیر چنین جاسازی و پیش بینی پذیری ناشی از آن قرار می گیرد.

ما در طول مشاهده اقدامات قابل پیش بینی در توالی های معنی دار در مقایسه با اقدامات مشابه به ترتیب تصادفی و در نتیجه کمتر قابل پیش بینی، نوسان بتای بیشتری از بالا به پایین از تماس های پیش مرکزی به فوق حاشیه ای پیدا کردیم.

علاوه بر این، متوجه شدیم که انتظارات فعال توسط جاسازی منجر به سرکوب پاسخ‌های بصری پایین به بالا در محدوده گامای بالا در مناطق بصری می‌شود.

این نتایج، در راستای کدگذاری پیش‌بینی‌کننده، نشان می‌دهد که چگونه گره‌های AON اطلاعات را برای پردازش اقدامات دیگران یکپارچه می‌کنند.