Irama beta antara 14-30 Hz sangat penting untuk kontrol kognitif, memengaruhi cara otak memproses informasi dan dapat membantu mendiagnosis dan mengobati gangguan kognitif. Kredit: SciTechDaily.com
Semburan ritme otak dengan frekuensi “beta” mengontrol di mana dan kapan neuron di korteks memproses informasi sensorik dan merencanakan respons. Mempelajari ledakan ini akan meningkatkan pemahaman tentang kognisi dan gangguan klinis, tulis para peneliti.
Otak memproses informasi dalam banyak skala. Masing-masing sel mengirimkan sinyal secara elektrokimia dalam sirkuit tetapi dalam skala besar yang diperlukan untuk menghasilkan kognisi, jutaan sel bertindak bersama-sama, didorong oleh sinyal ritmis pada frekuensi yang berbeda-beda. Mempelajari satu rentang frekuensi khususnya, ritme beta antara sekitar 14-30 Hz, memegang kunci untuk memahami bagaimana otak mengontrol proses kognitif—atau kehilangan kendali pada beberapa gangguan—pendapat tim ahli saraf dalam artikel ulasan baru.
Irama Beta dalam Kontrol Kognitif
Berdasarkan data eksperimen, pemodelan matematika, dan teori, para ilmuwan menyatakan bahwa semburan ritme beta mengontrol kognisi di otak dengan mengatur di mana dan kapan gelombang frekuensi gamma yang lebih tinggi dapat mengoordinasikan neuron untuk memasukkan informasi baru dari indera atau merumuskan rencana tindakan. . Semburan beta, menurut mereka, dengan cepat membentuk pola aktivitas saraf yang fleksibel namun terkendali untuk menerapkan pemikiran yang disengaja.
“Kognisi bergantung pada pengorganisasian pemikiran yang diarahkan pada tujuan, jadi jika Anda ingin memahami kognisi, Anda harus memahami organisasi itu,” kata rekan penulis Earl K. Miller, Profesor Picower di The Picower Institute for Learning and Memory dan Department of Brain. dan Ilmu Kognitif di DENGAN. “Beta adalah rentang frekuensi yang dapat mengontrol neuron pada skala spasial yang tepat untuk menghasilkan pemikiran yang terorganisir.”
Data dari studi tahun 2018 yang dilakukan penulis menunjukkan semburan kekuatan gelombang otak (warna lebih hangat) pada frekuensi gamma (lebih tinggi) dan beta (lebih rendah) selama tugas memori kerja. Saat semburan beta muncul, tidak ada semburan gamma. Namun ketika rangsangan (S1) dan (S2) disajikan, ketiadaan beta memungkinkan semburan gamma menyandikan informasi. Kredit: Lab Miller/Institut Picower MIT
Miller dan rekannya Mikael Lundqvist, Jonatan Nordmark, dan Johan Liljefors di Karolinska Institutet dan Pawel Herman di KTH Royal Institute of Technology di Swedia, menulis bahwa mempelajari semburan ritme beta untuk memahami bagaimana ritme tersebut muncul dan apa yang diwakilinya tidak hanya akan membantu menjelaskan kognisi, tetapi juga membantu dalam mendiagnosis dan mengobati gangguan kognitif.
“Mengingat relevansi osilasi beta dalam kognisi, kami memperkirakan adanya perubahan besar dalam praktik identifikasi biomarker, terutama mengingat menonjolnya beta bursting dalam proses pengendalian penghambatan… dan pentingnya hal tersebut dalam ADHDskizofrenia dan Alzheimer penyakit,” tulis mereka di jurnal Tren Ilmu Kognitif.
Data Beta
Studi eksperimental mencakup beberapa jenis termasuk manusia, berbagai wilayah otak, dan berbagai tugas kognitif telah mengungkapkan karakteristik utama gelombang beta di korteks, penulis menulis: Irama beta terjadi dalam ledakan yang cepat namun kuat; mereka menghambat kekuatan ritme gamma frekuensi tinggi; dan meskipun mereka berasal dari wilayah otak yang lebih dalam, mereka bergerak dalam lokasi tertentu di korteks. Dengan mempertimbangkan sifat-sifat ini bersama-sama, penulis menulis bahwa semuanya konsisten dengan regulasi yang tepat dan fleksibel, dalam ruang dan waktu, aktivitas ritme gamma yang menurut eksperimen membawa sinyal informasi sensorik dan rencana motorik.
“Ledakan beta menawarkan peluang baru untuk mempelajari bagaimana masukan sensorik diproses secara selektif, dibentuk kembali oleh operasi kognitif penghambatan dan pada akhirnya menghasilkan tindakan motorik,” tulis para penulis.
Sebagai contoh, Miller dan rekannya telah menunjukkan pada hewan bahwa di korteks prefrontal dalam mengerjakan tugas-tugas memori, beta meledak secara langsung ketika aktivitas gamma dapat menyimpan informasi sensorik baru, membacakan informasi tersebut ketika perlu digunakan, dan kemudian membuangnya ketika diperlukan. tidak lagi relevan. Contoh lain, peneliti lain telah menunjukkan bahwa beta meningkat ketika sukarelawan diminta untuk menyembunyikan hubungan yang telah dipelajari sebelumnya antara pasangan kata, atau melupakan isyarat karena tidak lagi digunakan dalam suatu tugas.
Dalam sebuah makalah tahun lalu, Lundqvist, Herman, Miller, dan lainnya mengutip beberapa bukti eksperimental untuk berhipotesis bahwa semburan beta menerapkan kontrol kognitif secara spasial di otak, yang pada dasarnya membatasi bagian korteks untuk mewakili aturan umum suatu tugas bahkan sebagai neuron individu. di dalam tambalan tersebut mewakili isi informasi tertentu. Misalnya, jika tugas memori kerja adalah mengingat kombinasi kunci tombol, ritme beta akan mengimplementasikan bagian korteks untuk langkah-langkah umum “belok kiri”, “belok kanan”, “belok kiri lagi”, memungkinkan gamma untuk mengaktifkan neuron dalam masing-masing kombinasi tersebut. patch untuk menyimpan dan kemudian mengingat nomor tertentu dari kombinasi tersebut. Mereka mencatat, manfaat ganda dari prinsip pengorganisasian seperti itu adalah bahwa otak dapat dengan cepat menerapkan aturan tugas ke banyak neuron pada satu waktu dan melakukannya tanpa harus membangun kembali struktur tugas secara keseluruhan jika nomor individualnya berubah ( yaitu Anda menetapkan kombinasi baru).
Fenomena penting lainnya dari ledakan beta, tulis para penulis, adalah bahwa ledakan tersebut menyebar melintasi jarak jauh di otak, mencakup banyak wilayah. Mempelajari arah perjalanan spasial mereka, serta waktunya, dapat memberikan pencerahan lebih lanjut tentang bagaimana kontrol kognitif diterapkan.
Ide Baru Menimbulkan Pertanyaan Baru
Semburan ritme beta dapat berbeda tidak hanya dalam frekuensinya, tetapi juga dalam durasi, amplitudo, asal, dan karakteristik lainnya. Keanekaragaman ini menunjukkan keserbagunaannya, tulis para penulis, tetapi juga mewajibkan ahli saraf untuk mempelajari dan memahami berbagai bentuk fenomena ini dan apa yang diwakilinya untuk memanfaatkan lebih banyak informasi dari sinyal saraf ini.
“Ini dengan cepat menjadi sangat rumit, tapi menurut saya aspek terpenting dari semburan beta adalah premis yang sangat sederhana dan mendasar bahwa ledakan tersebut menjelaskan sifat sementara dari osilasi dan proses saraf yang terkait dengan kognisi,” kata Lundqvist. “Ini mengubah model kami. kognisi dan akan berdampak pada semua yang kita lakukan. Untuk waktu yang lama kita secara implisit atau eksplisit berasumsi bahwa osilasi sedang berlangsung yang mewarnai eksperimen dan analisis. Sekarang kita melihat gelombang pertama penelitian yang didasarkan pada pemikiran baru ini, dengan hipotesis baru dan cara menganalisis data, dan hal ini akan mulai terjadi pada tahun-tahun mendatang.”
Para penulis mengakui masalah besar lainnya yang harus diselesaikan melalui penelitian lebih lanjut—Bagaimana semburan beta muncul untuk menjalankan perannya dalam kontrol kognitif?
“Tidak diketahui bagaimana ledakan beta muncul sebagai mediator perintah eksekutif yang mengalir ke wilayah lain di otak,” tulis para penulis.
Penulis tidak mengklaim memiliki semua jawaban. Sebaliknya, mereka menulis, karena ritme beta tampaknya memiliki peran integral dalam mengendalikan kognisi, pertanyaan-pertanyaan yang belum terjawab layak untuk ditanyakan.
“Kami mengusulkan bahwa semburan beta memberikan studi eksperimental dan komputasi sebuah jendela untuk mengeksplorasi organisasi real-time dan pelaksanaan fungsi kognitif,” mereka menyimpulkan. “Untuk sepenuhnya memanfaatkan potensi ini, terdapat kebutuhan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang belum terselesaikan dengan paradigma eksperimental baru, metode analitis, dan pendekatan pemodelan.”
Referensi: 23 April 2024, Tren Ilmu Kognitif.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
