Obserwacja czynności ruchowych uaktywnia obszary ciemieniowe mózgu

Obserwacja czynności ruchowych uaktywnia obszary ciemieniowe mózgu

Zasługi techniki obrazowania za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego są nie do przecenienia. Odkrycie zjawiska rezonansu magnetycznego w 1946 roku niezależnie przez dwóch naukowców Felixa Blocha i Edwarda Purcella popchnęło naprzód rozwój fizyki. Stosunkowo szybko po wykorzystaniu rezonansu wyłącznie w celach naukowych technika ta przedostała się do praktyki klinicznej, umożliwiając uzyskanie wewnętrznego obrazu żywego organizmu[1]. To właśnie dzięki tej technice wiemy jakie części mózgu odpowiadają za wykonywanie danych funkcji. Rezonans ma jednak swoje ograniczenia. Uzyskanie obrazu mózgu wymaga bowiem niemal całkowitego unieruchomienia osoby badanej. Nakłada to ograniczenia na sprawdzenie aktywności mózgu podczas złożonych czynności, np.: ruchowych. Dzieje się tak w przypadku płata ciemieniowego odpowiadającego m.in. za integrację sensomotoryczną. W celu zbadania jego struktury i uniknięcia ograniczeń rezonansu włoscy naukowcy proponują dokonanie pewnego ominięcia. Według nich obserwacja ruchów może służyć jako zastępnik dla podejmowania ruchu w kontekście aktywności obszarów ciemieniowych mózgu[2]. Jest to zgodne z wiedzą naukowców, iż obserwacja czyichś działań pobudza te same obszary mózgu, co w trakcie ich samodzielnego wykonywania[3]. Na podstawie tej hipotezy badacze z Uniwersytetu w Parmie zaprojektowali eksperyment.

Dwudziestu czterech uczestników umieszczonych w tubie rezonansu magnetycznego poddano dwóm seriom eksperymentów: wizualnemu oraz słuchowemu. Jedenastu z nich dodatkowo poddano kontrolnemu eksperymentowi słuchowemu.

Badanie wizualne polegało na prezentacji specjalnie utworzonych materiałów filmowych. Nagrywani z profilu aktorzy wykonywali czynności podzielone na cztery kategorie: (1) komunikacji wokalnej, w której jedna osoba mówiła do drugiej, (2) ruchów ustami zaprezentowanej poprzez ruchy ust skierowanych do owoców, (3) manipulacji przedmiotami oraz (4) czynności rękami i ustami, w których aktorzy unosili lub odwodzili owoce od okolic ust. Dla każdej kategorii działań nagrano cztery filmy, w sumie szesnaście. Uczestnicy brali udział w dwóch sesjach, w których prezentowano wyłącznie obraz. Dźwięk zaś wykorzystano w kontrolnym eksperymencie słuchowym. W każdej sesji pokazano po cztery filmy: w pierwszej, w kategoriach komunikacji wokalnej i ruchów ustami, w drugiej, w kategoriach manipulacji przedmiotami oraz czynności rękami i ustami.

W badaniu słuchowym uczestnicy wysłuchiwali bełkotliwych zdań puszczanych przez słuchawki. Szesnaście nonsensownych zdań prezentowano badanym w dwudziestosekundowych cyklach. W ich trakcie badani mieli czas na wysłuchanie zdań, bezgłośne powtórzenie i odpoczynek. Powtórzenia cykli dawały lepszy obraz aktywności mózgowej w obliczu bodźców nieniosących ze sobą zawartości semantycznej. Słuchowy eksperyment kontrolny stanowił porównanie dla głównego badania. W wersji kontrolnej uczestnikom prezentowano (sensowne) zdania wypowiadane przez aktorów w trakcie sesji nagraniowych.

Pojawienie się możliwości mapowania aktywności ludzkiego mózgu w czasie rzeczywistym początkiem lat 90. ubiegłego wieku okazało się dla nauki ogromnym postępem[4]. Wykorzystanie rezonansu wspiera proces klarowania rozumienia funkcji konkretnych partii mózgu, między innymi tylnej kory ciemieniowej (ang. posterior parietal cortex). Naukowcy z Parmy w rezultacie sesji eksperymentalnych uzyskali obraz aktywności mózgowej w trakcie obserwacji różnych kategorii aktywności ruchowej. Skupia się ona w częściach kory skroniowo-ciemieniowej, ciemieniowej oraz przedmotorycznej obejmując pola Brodmanna 40, 44 i 45. Szczególnie ważna okazuje się aktywność zakrętu nadbrzeżnego (ang. supramarginal gyrus, PFm), części pola 40 aktywowanego obserwacją komunikacji werbalnej. Dla czynności mowy ważny jest również obszar zwany wieczkiem skroniowym (łac. planum temporale, Spt). Ma on własności odpowiadania na bodźce słuchowe, integrując impulsy czuciowo motoryczne dla dźwięków[5]. Aktywność Spt wykazano w trakcie eksperymentu słuchowego. Sprawdzono zatem związek między  aktywnością obszarów Spt a PFm, jednak bez rezultatów. Okazuje się, że są one funkcjonalnie rozłączne.

Badanie Włochów wpisuje się w debatę nad strukturą i funkcjami pełnionymi przez tylną korę ciemieniową[6]. Co chyba jednak ważniejsze, stanowi ważny wkład w potwierdzenie hipotezy o zastępowalności podejmowania czynności motorycznych ich obserwacją w sprawdzaniu aktywności mózgu.

 


[1] Pęczkowski P., Podstawy fizyczne I historia obrazowania metodą rezonansu magnetycznego [w:] Wszechświat 2012, t. 113, nr 10-12 , s 295.

[2] Corbo D., Orban A. G., Observing Others Speak or Sing Activates Spt and Neighboring Parietal Cortex [w:] Journal of Cognitive Neuroscience 2017, vol. 29, nr 6, s. 1002-1021.

[3] Ferri S., Rizzolatti G., Orban A. G., The Organization of the Posterior Parietal Cortex Devoted to Upper Limb Actions: An fMRI Study [w:] Human Brain Mapping 2015, vol. 36, s. 3846.

[4] Bandettini A. P., Twenty years of functional MRI: The science and the stories [w:] Neuroimage 2012, vol. 62, s. 576.

[5] Hickok G., Kayoko O., Serences T., J., Area Spt in the Human Planum Temporale Supports Sensory-Motor Integration for Speech Processing [w:] Journal of Neurophysiology 2009, vol. 101, s. 2725.

[6] Andersen A. R.,, Buneo A. Ch., Sensorimotor integration in posterior parietal cortex [w:] Advances in Neurology 2003, vol. 93, s. 159-177.

Analfabetyzm z perspektywy współczesnej Polski wydaje się problemem marginalnym, wystarczy jednak spojrzeć na inne kontynenty... czytaj więcej
Dietyloamid kwasu D-lizergowego, znany też jako LSD, jest popularną substancją psychoaktywną. Jest bardzo czynny – wystarczy... czytaj więcej
Depresja to najczęściej występujące zaburzenie psychiczne wśród Europejczyków [1]. Jest także jednym z najczęściej obecnych w... czytaj więcej
Podobno kto rano wstaje, temu Pan Bóg daje. Czy aby na pewno? Niech ten tekst stanowi pocieszenie dla tych, którzy rano potrz... czytaj więcej