Hjerneområder, der er kritiske for menneskelig tidssense identificeret
Nu har forskere ved Medical College of Wisconsin i Milwaukee og Veterans Affairs Medical Center i Albuquerque identificeret områder i hjernen, der er ansvarlige for at opfatte tidens gang for at udføre kritiske hverdagsfunktioner, flere detaljer på: unisci.com
Timing er alt. Det kommer i spil, når der træffes beslutninger i et sekund, såsom at vide, hvornår man skal stoppe ved et rødt lys, fange en bold eller modulere rytme, når man spiller klaver.
Nu har forskere ved Medical College of Wisconsin i Milwaukee og Veterans Affairs Medical Center i Albuquerque identificerede områder i hjernen, der er ansvarlige for at opfatte tidens gang for at udføre kritiske hverdag funktioner.
Deres undersøgelse er den første til at demonstrere, at basalganglierne ligger dybt inde i hjernen og parietal lob placeret på overfladen af højre side af hjernen, er kritiske områder for denne tidsbestemmelse system.
Deres resultater offentliggøres i den aktuelle udgave af Nature Neuroscience. Det er vigtigt, at undersøgelsen sætter spørgsmålstegn ved en langvarig og bredt anset tro på det videnskabelige samfund om, at lillehjernen er den kritiske struktur, der er involveret i tidsopfattelsen.
"Vi er glade for, at vores fund også kan have anvendelse til bedre at forstå nogle neurologiske lidelser," siger Stephen M. Rao, Ph. D., professor i neurologi ved Medical College og hovedundersøger. "Ved at identificere det område i hjernen, der er ansvarlig for at styre vores følelse af tid, kan forskere nu studere mangelfuld tidsopfattelse, som er blevet observeret i patienter med Parkinsons sygdom og ADHD, to sygdomme, der almindeligvis antages at have en unormal funktion i basalen ganglier."
At tage nøjagtige beslutninger om varigheden af korte intervaller af tid fra 300 millisekunder til 10 sekunder er kritisk for de fleste aspekter af menneskelig adfærd. Moderne teorier om kort tidsintervaller antager eksistensen af et tidtageresystem i hjernen, men identificering af disse hjernesystemer har været undvigende og kontroversiel.
Ved hjælp af en ny teknisk funktionel magnetisk resonansafbildning (fMRI) teknik, der sporer ændringer sekund for sekund i hjerneaktivitet, identificerede efterforskere regioner i hjernen, som er kritiske for denne tidtagning system.
Sytten raske, unge mænd og kvinder frivillige blev afbildet, mens de blev bedt om at se varigheden af tiden mellem præsentationer af to på hinanden følgende toner. Et sekund senere blev yderligere to toner præsenteret, og forsøgspersoner blev bedt om at afgøre, om varigheden mellem tonerne var kortere eller længere end de to første toner.
To kontrolopgaver for at sikre, at hjernesystemerne, der er forbundet med tidsopfattelse, tydeligt blev identificeret blev givet som involverede at lytte til toner eller estimere deres tonehøjde, men ikke træffe afgørelser om deres varighed.
Ved hjælp af denne hurtige billeddannelsesteknik kunne efterforskerne kun isolere de områder af hjernen aktiveret under præsentation af de første to toner - når motiver kun opfatter og holder sig til tid. Deres resultater demonstrerede endeligt, at timekeeping-funktioner styres af de basale ganglier og den højre parietal cortex.
Efterforskere har længe på grund af indirekte bevis mistænkt, at de basale ganglier kan være involveret i tidsopfattelse. De basale ganglier har nerveceller, der primært indeholder neurotransmitteren, dopamin.
Patienter med Parkinsons sygdom har en unormal reduktion i dopamin i de basale ganglier og oplever ofte problemer med tidsopfattelse. Disse vanskeligheder forbedres delvist, når patienter administreres et lægemiddel, der øger dopaminniveauerne i hjernen.
Defekt tidsopfattelse er også observeret hos patienter med Huntingtons sygdom og Attention-Deficit / Hyperactivity Disorder (ADHD), to lidelser, der almindeligvis antages at have unormal funktion inden for de basale ganglier. Dyrestudier har også påvist betydningen af dopamin i tidtagning.
Medical College-forskere ved Froedtert Hospital, en vigtig undervisningsselskab for Medical College, bruger i øjeblikket denne nye neuroimaging-procedure til bedre forstå, hvordan hjernen gør det muligt for dopaminerstatningsprodukter og methylphenidat (Ritalin) at normalisere tidsopfattelse hos personer med Parkinsons sygdom og ADHD, henholdsvis.
En yderligere undersøgelse i samarbejde med efterforskere ved University of Iowa vil undersøge tid opfattelse i de tidlige stadier af Huntingtons sygdom inden udviklingen af den karakteristiske bevægelse sygdom.
Den kritiske rolle af parietalloberne i tidtagning blev først antydet af medforfatter Deborah L. Harrington, Ph. D., forskningsforsker, Veterans Affairs Medical Center og lektor for professor i neurologi og psykologi, University of New Mexico, Albuquerque, NM. Hun og hendes kolleger rapporterede, at slagtilfældepatienter med skade på parietal cortex til højre, men ikke venstre side af hjernen, oplevede nedsat tidsopfattelse.
Patienter til undersøgelsen er hentet fra Froedtert Hospital og VA Medical Center i Milwaukee. Derudover studerer forskerne voksne ADHD-patienter, der er blevet set siden barndommen på Medical College.
Medforfatter til undersøgelsen med Dr. Rao og Harrington er Andrew R. Mayer, M.S., kandidatstuderende, neurologisk afdeling, Medical College of Wisconsin.
Undersøgelsen blev støttet af tilskud fra National Institute of Mental Health og W.M. Keck Foundation til Medical College og Department of Veterans Affairs og National Foundation for Functional Brain Imaging til Veterans Affairs Medical Center, Albuquerque. - Af Toranj Marphetia
