Gehirn Verbindungen vorherzusagen, wie gut Sie können achten

Wie Sie verbunden sind, sagt Ihren Fokus

Nächste, wir berechnet wie "funktional verbunden" jede Region war mit jeder anderen Region im Gehirn. Funktionelle Verknüpfung ist die Aktivität in ein paar Regionen synchron ist. Das heißt, neigt Aktivität in zwei Regionen mit einer starken funktionale Verbindung zu erhöhen und verringern gleichzeitig, während Aktivität in schwach verbundenen Regionen synchron ist. Eine wegweisende Studie veröffentlicht im Jahr 1995 zeigte beispielsweise, dass gibt es starke funktionale Verbindungen zwischen den Regionen des Gehirns rechten und linken Gehirnhälften für motorische Aktivität zuständig.

Berechnung der Funktionszusammenhänge zwischen jedem Paar von Regionen gaben uns individuelle Konnektivitätsprofile für jeden Teilnehmer in der Studie. Unter diesen Tausenden von Verbindungen (jede Person Konnektivität Profil enthaltenen 35.778!), haben wir mehrere hundert, die Leistung auf unsere Aufgabe – verwandt waren, einige Verbindungen waren stärker bei Menschen, die genauer auf die Aufgabe durchgeführt, und einige waren stärker bei Menschen, die weniger genau durchgeführt.

Nach sorgfältiger statistischer Analyse fanden wir, dass wir vorhersagen können, wie gut jedes Thema auf die Aufgabe von der Stärke seiner Funktionszusammenhänge allein durchgeführt. Die Vorhersagen waren nicht perfekt, aber sie waren deutlich besser als eine Zufallszahl raten.

Was eine ruhende Gehirn über Aufmerksamkeit vorhersagen können

Obwohl es spannend war zu sehen, dass Muster der Gehirn-Konnektivität verwendet werden, um vorherzusagen, Aufmerksamkeit, hatten wir nur Daten, die während der tatsächlichen Aufgabenwahrnehmung angeschaut. Unser Gehirn Aktivitätsmessung war nur eine komplizierter und ungenauer Möglichkeit, Leistung zu bewerten, als sich die Taste drückt. Warum beteiligen sich die Gehirn-Daten überhaupt?

Um nützlich zu sein, brauchen unsere Maßnahme Aufmerksamkeit von Hirnaktivität in jemand vorhersagen, die unter einer Aufmerksamkeit Test war nicht.

Zum Beispiel, konnte was passiert, wenn eine Person nicht zum Ausführen des Tests aus irgendeinem Grund, wir wussten nicht die richtigen Fragen zu stellen oder keine wir hatten Zeit zu testen, auf genau das, was wir wollten, um zu messen? In solchen Fällen wäre es wertvoll, um in der Lage, Extrahieren von Informationen über eine Person Aufmerksamkeits Fähigkeiten aus Gehirn Daten gemessen, während sie jede Aufgabe überhaupt nicht dabei waren.

Zu sehen, ob eine ruhende Gehirn trägt Informationen über Aufmerksamkeit, wir berechnen eine weitere Reihe von individuellen Konnektivitätsprofile für jeden unserer Teilnehmer mit Daten gesammelt, während sie einfach nur entspannen im Scanner waren. Anwendung des gleichen Verfahrens wie vor, wir wieder Leistung die Aufmerksamkeit Aufgabe vorhersagen konnten. Unsere Vorhersagen waren nicht so genau, wie die, die wir gemacht hatten, mit Gehirn Daten während Aufgabenleistung gesammelt, aber sie immer noch deutlich besser als eine Zufallszahl raten waren.

Jede Person ruhenden Konnektivität mit Profil – sogar jemanden, der nie irgendwelche Aufmerksamkeit-Aufgabe ausgeführt hat und nie wird – wir können Vorhersagen, wie sie die Aufgabe, Städte und Berge hypothetisch durchführen würde.

Vorhersage von ADHS mit Funktionszusammenhänge

Waren unsere Ergebnisse speziell für die Gruppe von Individuen, die wir getestet hatten und die Städte/Berge-Aufgabe, die wir verwendet hatten, oder könnten sie uns etwas Sinnvolles über anhaltende Aufmerksamkeit im Allgemeinen?

Um diese Frage zu testen, haben wir Daten aus 113 Kinder und Jugendliche von Peking-Universität im Rahmen der ADHS-200 Stichprobe zur Verfügung gestellt. Einige dieser Kinder hatten einer offizielle Diagnose von ADHS, mit unterschiedlichem Grad der Symptom-Schweregrad. Sogar einige ohne die Diagnose zeigte subtile Anzeichen von Aufmerksamkeitsstörungen. Für jedes Kind – sowohl diejenigen mit und ohne die Diagnose – angekommen auf einer Skala von 18-72, angibt, wie stark das Kind Aufmerksamkeit Defizit Symptome waren Ärzte bei einem "ADHS-Score". Kinder in unserem Datensatz hatten Partituren von 18-65.

Mit Gehirn Konnektivitätsprofile berechnet, während die Kinder in ein MRT ruhten, fanden wir, dass die gleichen funktionellen Verbindungen, die vorhergesagt, dass Leistung unserer Erwachsenen in New Haven ADHS Resultate von den Kindern in Peking gescannt vorausgesagt. Unsere statistische Modelle vorausgesagt, dass wenn sie die Städte/Berge Aufgabe erhielten, Kinder mit wenigen Symptomen von ADHS gut durchführen würde und Kinder mit mehr Symptome kämpfen würde.

So spontane Fluktuationen der Gehirnaktivität während Einzelpersonen einfach können ausruhen ihre ADHS-Symptome voraussagen.

Ein neues "Aufmerksamkeit-Score"?

Bedeutet dies, dass ein Wissenschaftler kann setzen Sie sich in einem Gehirn-Scanner und entdecken Sie, wie gut Sie auf Dinge achten? In gewisser Weise ja. Ihr Profil Konnektivität trägt Informationen eindeutig zuzuordnen, darunter Ihre Aufmerksamkeit Fähigkeiten.

Es ist wichtig zu erkennen, dass Eigenschaften wie Aufmerksamkeit und Intelligenz vielfältig sind, wodurch einer Person um eine Einzelmaßnahme Risiken Vereinfachung Gesamtfunktion. Maßnahmen, die einen komplexen Prozess, wie IQ für Intelligenz oder Bruttoinlandsprodukt für die Wirtschaft, zusammenfassen, bieten jedoch wertvolle Informationen. Zum Beispiel kann eine solche Maßnahme Forscher Nachverfolgen von Änderungen an Fähigkeiten über die Zeit und vielleicht eines Tages Hilfe Kliniker identifizieren Kinder am ehesten zu profitieren, Aufmerksamkeitstraining oder personalisierte Lernen helfen.

Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist, dass, ebenso wie mehrere Biomarker aus einer einzigen Blutprobe extrahiert werden können, aus einem einzigen Konnektivität-Profil mehrere Vorhersagen getroffen werden können. Verschiedene Verbindungen können uns verschiedene Dinge über eine Person mitteilen. Zum Beispiel fanden wir, dass die Gehirnnetzwerke, die Vorhersagen, ADHS-Symptome nicht vorhersagen, IQ, aber unsere Gruppe hat andere Netzwerke, die Intelligenz Vorhersagen identifiziert.

Außerdem gibt es noch ein langer Weg zu gehen, bevor Gehirn Konnektivität für Aufmerksamkeit wird was IQ für Intelligenz. Aber diese Methoden zeigen, Versprechen für die Vorhersage einer Vielzahl von Eigenschaften und beleuchtet die Beziehung zwischen Gehirn und Verhalten. Vielleicht könnte in Zukunft ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen Gehirn-Konnektivität und Aufmerksamkeit verwendet werden, kognitives Training – vielleicht hilft uns allen in der Kerouac Legende verwandeln zu informieren.

Monica Rosenberg, Doktorand in der Psychologie, Yale University

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie die