Hjärnområden som är kritiska för människans tidssens identifierade
Nu har forskare vid Medical College of Wisconsin i Milwaukee och Veterans Affairs Medical Center i Albuquerque identifierat områden i hjärnan som ansvarar för att uppleva tidens gång för att utföra kritiska vardagliga funktioner, mer information på: unisci.com
Tidpunkten är allt. Det spelar in när man fattar beslut i split-sekund, som att veta när man ska stanna vid rött ljus, fånga en boll eller modulera rytm när man spelar på piano.
Nu har forskare vid Medical College of Wisconsin i Milwaukee och Veterans Affairs Medical Center i Albuquerque identifierade områden i hjärnan som ansvarar för att upptäcka tidens gång för att utföra kritiska vardagar funktioner.
Deras studie är den första som visar att basala ganglia ligger djupt inom hjärnans bas och parietallaben belägen på ytan på höger sida av hjärnan, är kritiska områden för denna tidsbegränsning systemet.
Deras resultat publiceras i det aktuella numret av Nature Neuroscience. Det är viktigt att studien ifrågasätter en långvarig och allmänt tro på det vetenskapliga samhället att hjärnbotten är den kritiska strukturen som är involverad i tidsuppfattningen.
"Vi är glada över att våra resultat också kan ha tillämpning för att bättre förstå vissa neurologiska störningar," säger Stephen M. Rao, Ph. D., professor i neurologi vid Medical College och huvudutredare. "Genom att identifiera det område i hjärnan som är ansvarigt för att reglera vår tidskänsla, kan forskare nu studera defekt tidsuppfattning, som har observerats i patienter med Parkinsons sjukdom och ADHD, två sjukdomar som vanligen anses ha onormal funktion i basal ganglierna."
Att fatta exakta beslut angående varaktigheten av korta tidsintervaller från 300 millisekunder till 10 sekunder är avgörande för de flesta aspekter av mänskligt beteende. Samtida teorier om kort intervallstimning antar att det finns ett tidhållare-system i hjärnan, men att identifiera dessa hjärnsystem har varit svårfångade och kontroversiella.
Med hjälp av en ny funktionell magnetisk resonansavbildningsteknik (fMRI) -teknik som spårar förändringar sekund för sekund i hjärnaktivitet, utredare identifierade regioner i hjärnan som är kritiska för denna tidtagning systemet.
Sjutton friska, unga män och kvinnor frivilliga avbildades medan de uppmanades att förstå hur länge tiden var mellan presentationerna av två på varandra följande toner. En sekund senare presenterades ytterligare två toner och individer ombads att bedöma om varaktigheten mellan tonerna var kortare eller längre än de två första tonerna.
För att säkerställa att hjärnsystemen i samband med tidsuppfattningen tydligt identifierades, två kontrolluppgifter gavs vilket innebar att lyssna på toner eller uppskatta tonhöjden, men inte göra bedömningar om deras varaktighet.
Med hjälp av denna snabba avbildningsteknik kunde utredarna bara isolera de områden i hjärnan aktiveras under presentation av de två första tonerna - när motiv bara uppfattar och tar hand om tid. Deras resultat visade slutgiltigt att tidtagningsfunktioner styrs av basala ganglier och höger parietal cortex.
Utredare har länge misstänkt, baserat på indirekta bevis, att basala ganglier kan vara involverade i tidsuppfattningen. De basala ganglierna har nervceller som främst innehåller neurotransmitteren, dopamin.
Patienter med Parkinsons sjukdom har en onormal minskning av dopamin i basala ganglier och upplever vanligtvis problem med tidsuppfattningen. Dessa svårigheter förbättras delvis när patienter ges ett läkemedel som ökar dopaminnivåerna i hjärnan.
Defekt tidsuppfattning har också observerats hos patienter med Huntingtons sjukdom och Attention-Deficit / Hyperactivity Disorder (ADHD), två störningar som vanligen anses ha onormal funktion inom de basala ganglierna. Djurstudier har också visat vikten av dopamin vid tidtagning.
Medicinska högskoleforskare vid Froedtert Hospital, en viktig lärande anknytning till Medical College, använder för närvarande denna nya neuroimaging-procedur för att bättre förstå hur hjärnan gör det möjligt för dopaminersättningsläkemedel och metylfenidat (Ritalin) att normalisera tidsuppfattningen hos individer med Parkinsons sjukdom och ADHD, respektive.
En ytterligare studie, i samarbete med utredare vid University of Iowa, kommer att undersöka tiden uppfattning i de tidiga stadierna av Huntingtons sjukdom innan utvecklingen av den karakteristiska rörelsen oordning.
Den kritiska rollen av parietalloberna i tidtagningen föreslogs först av medförfattaren Deborah L. Harrington, Ph. D., forskningsforskare, Veterans Affairs Medical Center och docent i neurologi och psykologi, University of New Mexico, Albuquerque, NM. Hon och hennes kollegor rapporterade att strokepatienter med skada på parietal cortex till höger men inte på vänster sida av hjärnan upplevde nedsatt tidsuppfattning.
Patienterna för studien har hämtats från Froedtert Hospital och VA Medical Center i Milwaukee. Dessutom studerar forskarna vuxna ADHD-patienter som har sett sedan barndomen på Medical College.
Medförfattare till studien med Drs. Rao och Harrington är Andrew R. Mayer, M.S., doktorand, avdelningen för neurologi, Medical College of Wisconsin.
Studien stöds av bidrag från National Institute of Mental Health och W.M. Keck Foundation till Medical College, och avdelningen för veteranfrågor och National Foundation for Functional Brain Imaging till Veterans Affairs Medical Center, Albuquerque. - Av Toranj Marphetia
