Projekti / Programi
Mehanizmi integracije možganske aktivnosti za učinkovit nadzor kognicije
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 7.00.00 |
Interdisciplinarne raziskave |
|
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| S260 |
Družboslovje |
Psihologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 5.01 |
Družbene vede |
Psihologija in kognitivne znanosti |
kognitivni nadzor, fMR, funkcijska konektivnost, delovanje možganov, medosebne razlike, psihopatologija, dopamin, parkinsonova bolezen, depresija
Raziskovalci (21)
Organizacije (3)
Povzetek
Vsak dan se soočamo z množico majhnih in velikih izzivov, ki zahtevajo primerno ureditev in uskladitev naših kognitivnih zmožnosti, da bi se lahko odzvali na učinkovit, k cilju usmerjen način. Nekatere izzive že dobro poznamo in se nanje odzivamo bolj ali manj avtomatično. Številni izzivi pa zahtevajo nameren in izrecen nadzor za usklajeno uporabo kognitivnih virov, ki so nam na voljo: prožno spodbujanje nekaterih izmed njih in zaviranje motečih učinkov drugih. Možganski mehanizmi, ki omogočajo tovrsten učinkovit kognitivni nadzor, so tema predlaganega projekta.
Medtem ko so se številne študije osredotočile na prepoznavanje področij v možganih, ki opravljajo posamične funkcije kognitivnega nadzora, kot so npr. vzdrževanje ciljev, izbor dejanj, odkrivanje neskladij in kognitivna inhibicija, ter točnemu določanju izračunov, ki jih opravljajo, pa je le malo znanega o mehanizmih, ki omogočajo prožno usklajevanje procesiranja preko možganskih sistemov. V tem raziskovalnem projektu zelimo preveriti hipotezo, da je mehanizem, ki omogoča učinkovit kognitivni nadzor, prožno prilagajanje funkcijske povezanosti med potrebnimi možganskimi področji, ki omogoča oblikovanje navideznih delovnih prostorov, v katerih si lahko procesi, ki so potrebni za izvedbo trenutne naloge, med seboj učinkovito izmenjujejo informacije.
Da bi preverili to hipotezo in preučili mehanizme, ki so v ozadju kognitivnega nadzora, bomo uporabili obstoječe in razvili nove vrhunske metode preučevanja dinamične funkcijske povezanosti možganov v stanju mirovanja in med izvajanjem nalog. Te metode nameravamo uporabiti tako na že obstoječih velikih bazah podatkov o mirovnem stanju, kot na fMR podatkih, ki bi jih zbrali med izvajanjem naloge kognitivnega nadzora, optimizirano za maksimalno izzivanje prožnega kognitivnega nadzora. Z nalogo bi, prvič, preverili ali v homogenem vzorcu zdravih udeležencev prihaja do prožnega preurejanja funkcijske povezanosti, drugič, preverili odnos med dinamiko s kognitivnim nadzorom povezane funkcijske povezanosti ter vedenjskimi merami kognitivnega nadzora, splošne inteligentnosti in prisotnosti psihopatologije v večjem heterogenem vzorcu udeležencev, tretjič, preučili vzorce spremenjene s kognitivnim nadzorom povezane funkcijske povezanosti v vzorcu bolnikov s Parkinsonovo boleznijo in depresivno motnjo ter njeno povezanost z opaženo psihopatologijo. Slednjič bi z uporabo farmakološke manipulacije preučili učinek modulacije dopamina na sposobnost prožne preureditve funkcijske povezanosti možganskega omrežja ter s tem pridobili vpogled v vlogo dopaminskega sistema v prožnem kognitivnem nadzoru.
Predlagani projekt bi pomembno prispeval k razumevanju kognitivnega nadzora z vidika dinamike možganskih omrežij in nudil vpogled v mehanizme integracije delovanja možganov. Prinesel bi pomembne informacije o vlogi prožnega kognitivnega nadzora v splošnih kognitivnih zmožnostih ter njegove modulatorne vloge v psihopatologiji. Podajal bi pomemben korak v premostitvi vrzeli med molekularnim, celičnim in sistemskim razumevanjem delovanja možganov. Pomembno bi prispeval k razvoju metod funkcijskega slikanja možganov s posebnim poudarkom na preučevanju z nalogo povezane dinamične funkcijske povezanosti.
Pomen za razvoj znanosti
Projekt je naslavljal vprašanja o naravi kognitivnega nadzora in mehanizmih integracije možganske aktivnosti. Izhodiščna predpostavka projekta je bila, da kognitivni nadzor ni rezultat delovanja posamičnega možganskega področja temveč mreže možganskih področij za kognitivni nadzor, ki skupaj omogočajo usklajeno aktivnost ter integrirano delovanje področij relevantnih za izvedbo trenutne naloge. Rezutati projekta potrjujejo izhodiščno predpostavko in s tem pripevajo k širjenju usmerjenosti preučevanja posamičnih področij na dinamiko nijhove funkcijske povezanosti. Prikazujejo, kako je učinkovito delovanje omrežij za kognitivni nadzor pomembni dejavnik kognitivnih sposobnosti posameznika, njegov upad pa pomemben patološki element shizofrenije. Prav skozi preučevanje sprememb v integraciji informacij v shizofreniji razkriva pomembne mehanizme, ki omogočajo vzdrževanje dinamičnega ravnotežja možganskega delovanja in z njimi oblikovanje in vzdrževanje reprezentacij, ki so podlaga učinkovitemu kognitivnemu nadzoru. Ob tem kaže na pomembne razlike v funkcijski hierarhiji možganskih področij in njihovi občutljivosti na patološke spremembe v shizofreniji. Dodatno rezultati projekta kažejo na fleksibilno naravo kognitivnega nadzora, sposobnost preklapljanja med strategijami ter spremljajoče spremembe v vzdrževani aktivnosti širokega nabora možganskih sistemov in specifične modulacije v prehodni aktivnosti možganskih omrežij za kognitivni nadzor. V primeru vzpodbude rezultati v nekaterih nalogah kažejo na presenetljivo disociacijo med pomembnim dvigom aktivacije možganskih sistemov brez uspeha pri izboljšanju izvedbe naloge, kar odpira tako zanimiva temeljna vprašanja kot potrebo po nadaljnem raziskovalnem delu na aplikativnih področjih kognitivne psihologije in vodenja. Ta niz izsledkov tudi poudarja pomen in potrebo po interdisciplinarnem povezovanju področij kot so psihologija, ekonomija in nevroznanost. Poleg novih spoznanj ter razumevanja vloge in mehanizmov kognitivnega nadzora projekt odpira tudi nova raziskovalna vprašanja in metodološka orodja za njihovo naslavljanje. V okviru projekta smo oblikovali novo nalogo fleksibilnega kognitivnega nadzora, ki omogoča vzpodbujanje vzpostavljanje in preklapljanje med raznolikimi miselnimi seti, ki vključujejo vzorce povezovanja in inhibicije raznolikih kognitivnih sistemov in z njimi povezanih možganskih sistemov. Naloga kaže uporabnost tako za namen preučevanja temeljnih procesov kognitivnega nadzora, kot tudi ocenjevanje individualnih razlik ter potencialno uporabnost kot diagnostično sredstvo. V okviru projekta smo razvili in izpopolnili tudi orodja za učinkovito pripravo, preprocesiranje, analizo in statistično testiranje nevroslikovnih podatkov, za katero verjamemo da bo v vzpodbudo in podporo znanstveni skupnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Pridobljena spoznanja bodo prispevala k napredku razumevanja lastnosti in mehanizmov fleksibilnega kognitivnega nadzora v zdravju in bolezni. Pripomorala bodo k razumevanju: i) vloge kognitivnega nadzora in posledic njegove oškodovanosti v duševnih in nevrodegenerativnih motnjah in boleznih, ki so v pomembnem porastu tako v Sloveniji kot širše in predstavljajo največji del posrednih in neposrednih zdravstvenih stroškov, ter omogočila napredek pri njihovi diagnostiki, spremljanju in zdravljenju; ii) vloge kognitivnega nadzora v vsakdanjem življenju ter pomenu njegovega upada v procesu zdravega staranja, kar je posebej pomembno za oblikovanje ustreznih intervencij za ohranjanje visoke kvalitete življenja v starajoči se populaciji; iii) vpliva različnih oblik vzpodbud na dejavnosti, ki zahtevajo kognitivni nadzor, ter meja njihove učinkovitosti v kontekstu upravljanja. Opravljeno razvojno delo je: iv) podalo nov instrument za preučevanje fleksibilnega kognitivnega nadzora z raznolikimi možnostmi uporabe od klinične diagnostike do ocenjevanja individualnih razlik, ki ga poleg privlačnosti za preizkušance odlikuje prilagojenost za slovensko okolje in jezik ter naraščujoče število podatkov za oblikovanje relevantnih norm; v) vzpodbudilo razvoj izpopolnjenega programskega orodja za učinkovito pripravo, preprocesiranje, analizo in statistično testiranje nevroslikovnih podatkov, ki bo omogočalo podporo nadaljnega raziskovalnega dela. Poleg neposrednih družbeno relevantnih vplivov je izvedba projekta pripomogla h krepitvi sodelovanja z uveljavljenimi raziskovalnimi laboratoriji in raziskovalci z Washington univerze v Saint Louisu in Univerze Yale. Uspešno sodelovanje, znanstveno odmevni rezultati ter razvoj napredne programske opreme pomembno prispeva k promociji slovenskih raziskovalcev na področju kognitivne nevroznanosti in posredno slovenske družbe v mednarodni znanstveno-raziskovalni skupnosti. Z vključevanjem mladih raziskovalcev in znanstvenikov na začetku poklicne poti v mednarodna sodelovanja je projekt omogočil prenos pomembnih znanj in izkušenj ter vzpostavitev strokovnih povezav, ključnih za zagotavljanje nadaljnega razvoja kognitivne nevroznanosti v Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
