Cómo las redes cerebrales apoyan la atención

Resumen: Un nuevo estudio investiga los mecanismos cerebrales que subyacen a la concentración profunda. La investigación utiliza fMRI para explorar fluctuaciones de baja frecuencia en las redes cerebrales durante estados enfocados y menos enfocados.

El equipo descubrió que ciertas redes cerebrales se sincronizan y desincronizan, afectando la capacidad de un individuo para mantener la atención. Esta comprensión de la naturaleza dinámica de la actividad cerebral podría conducir a mejores estrategias para mejorar la concentración y la atención en diversas tareas cognitivas.

Aspectos principales:

1. El estudio investiga la relación entre las fluctuaciones cuasi periódicas de la red cerebral y la atención sostenida, encontrando un patrón que se repite aproximadamente cada 20 segundos.
2. Las principales redes cerebrales involucradas incluyen la red de control frontoparietal (FPCN) y la red de modo predeterminado (DMN), que desempeñan un papel en la concentración de tareas y el pensamiento interno, respectivamente.
3. Los hallazgos indican que la sincronización entre estas redes puede predecir cambios en los niveles de atención, proporcionando un marco potencial para mejorar la función cognitiva.

Fuente: Instituto de Tecnología de Georgia

Desde completar rompecabezas hasta tocar música, leer y hacer ejercicio, a Dolly Seeburger cuando era niña le encantaban las actividades que requerían toda su atención. “Fue en esos momentos cuando me sentí más contenta, como si estuviera en la zona”, recuerda. “Pasarían las horas, pero parecerían minutos”.

Si bien este estado de concentración profunda es esencial para un trabajo altamente eficaz, aún no se comprende completamente. Ahora, un nuevo estudio dirigido por Seeburger, estudiante de posgrado de la Facultad de Psicología, junto con su asesor, Eric Schumacher, profesor de la Facultad de Psicología, está sacando a la luz los mecanismos detrás de esto.

El equipo interdisciplinario de Georgia Tech también incluye a Nan Xu, Sam Larson y Shella Keilholz (Departamento de Ingeniería Biomédica de Coulter), junto con Marcus Ma (Facultad de Computación) y Christine Godwin (Facultad de Psicología).

El estudio de los investigadores, «La conectividad funcional variable en el tiempo predice fluctuaciones en la atención sostenida en una tarea de escucha en serie», publicado en Neurociencia cognitiva, afectiva y conductualinvestiga la actividad cerebral mediante resonancia magnética funcional durante períodos de concentración profunda y trabajo menos concentrado.

El trabajo es el primero en estudiar las fluctuaciones de baja frecuencia entre diferentes redes del cerebro durante la concentración y podría servir como trampolín para estudiar comportamientos y estados de concentración más complejos.

“Tu cerebro es dinámico. Nada se enciende o apaga simplemente”, explica Seeburger.

“Este es el fenómeno que queríamos estudiar. ¿Cómo se entra a la zona? ¿Por qué algunas personas mantienen mejor su atención que otras? ¿Es esto algo que se puede entrenar? Si es así, ¿podemos ayudar a las personas a mejorar?

El cerebro dinámico

El trabajo del equipo es también el primero en estudiar la relación entre las fluctuaciones en la atención y los patrones de la red cerebral dentro de estos ciclos de baja frecuencia de 20 segundos.

«Durante un tiempo, los estudios de las oscilaciones neuronales se han centrado en las frecuencias temporales más rápidas, y la apreciación de estas oscilaciones de muy baja frecuencia es relativamente nueva», dice Seeburger.

«Pero estas fluctuaciones de baja frecuencia pueden desempeñar un papel clave en la regulación de la cognición superior, como la atención sostenida».

“Una de las cosas que hemos encontrado en investigaciones anteriores es que existe una fluctuación natural en la actividad de ciertas redes cerebrales. Cuando un sujeto no realiza una tarea específica mientras está en el escáner de resonancia magnética, vemos que la fluctuación ocurre aproximadamente cada 20 segundos”, añade el coautor Schumacher, explicando que el equipo estaba interesado en el patrón porque es casi periódico, es decir. que no se repite exactamente cada 20 segundos y varía según las pruebas y los sujetos.

Al estudiar estos ciclos cuasi periódicos, el equipo esperaba medir la relación entre la fluctuación del cerebro en estas redes y la fluctuación del comportamiento asociada con los cambios en la atención.

Se necesita tu atención

Para medir la atención, los participantes utilizaron un metrónomo mientras estaban de pie en un escáner de resonancia magnética funcional. El equipo pudo medir qué tan «en la zona» estaban los participantes midiendo la variabilidad en los toques de cada participante: una mayor variabilidad sugería que el participante estaba menos concentrado, mientras que los toques precisos sugerían que el participante estaba «en la zona».

Los investigadores descubrieron que cuando el nivel de atención de un sujeto cambiaba, varias regiones del cerebro se sincronizaban y desincronizaban, en particular la red de control frontoparietal (FPCN) y la red de modo predeterminado (DMN).

El FPCN interviene cuando una persona intenta mantenerse concentrada en la tarea, mientras que el DMN está relacionado con pensamientos orientados internamente (que un participante podría tener cuando está menos concentrado).

«Cuando estás fuera de zona, estas dos redes se sincronizan y están en fase a baja frecuencia», explica Seeburger. «Cuando estás en la zona, estas redes se desincronizan».

Los hallazgos sugieren que los patrones de 20 segundos podrían ayudar a predecir si una persona mantiene su atención o no, y podrían proporcionar información clave para los investigadores que desarrollan herramientas y técnicas que nos ayuden a concentrarnos profundamente.

El panorama

Aunque aún se desconoce la relación directa entre el comportamiento y la actividad cerebral, estos patrones de fluctuación cerebral de 20 segundos se observan universalmente y en todas las especies.

“Si pones a alguien en un escáner y su mente divaga, encuentras estas fluctuaciones. Puedes encontrar estos patrones cuasi periódicos en roedores. Se puede encontrar en primates”, dice Schumacher. «Hay algo fundamental en esta actividad de la red cerebral».

«Creo que responde a una pregunta realmente fundamental sobre la relación entre el comportamiento y la actividad cerebral», añade.

«Comprender cómo estas redes cerebrales funcionan juntas e influyen en el comportamiento podría conducir a nuevas terapias para ayudar a las personas a organizar sus redes cerebrales de la manera más eficiente».

Y si bien es posible que esta sencilla tarea no investigue comportamientos complejos, el estudio podría servir como trampolín para avanzar hacia comportamientos y estados de concentración más complicados.

«Entonces me gustaría estudiar la atención sostenida de una manera más naturalista», dice Seeburger. «Espero que podamos profundizar nuestra comprensión de la atención y ayudar a las personas a gestionar mejor su capacidad para controlarla, mantenerla y aumentarla».

Sobre esta atención y novedades sobre investigaciones neurocientíficas.

Autor: Jess Hunt-Ralston
Fuente: Instituto de Tecnología de Georgia
Contacto: Jess Hunt-Ralston – Instituto de Tecnología de Georgia
Imagen: Crédito de la imagen a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
“La conectividad funcional que varía en el tiempo predice fluctuaciones en la atención sostenida en una tarea de escucha en serie”por Dolly T. Seeburger et al. Neurociencia cognitiva, afectiva y conductual

Abstracto

La conectividad funcional que varía en el tiempo predice fluctuaciones en la atención sostenida en una tarea de escucha en serie

Se desconocen los mecanismos por los cuales las redes cerebrales a gran escala contribuyen a la atención sostenida. La atención fluctúa de un momento a otro, y este cambio continuo es consistente con cambios dinámicos en la conectividad funcional entre las redes cerebrales involucradas en la asignación interna y externa de la atención.

En este estudio, investigamos cómo la actividad de la red cerebral variaba entre diferentes niveles de atención (es decir, «zonas»).

Los participantes realizaron una tarea de golpeteo con los dedos y, guiados por investigaciones previas, el rendimiento o estado en la zona se identificó por una baja variabilidad del tiempo de reacción y fuera de la zona como lo contrario. Las sesiones dentro de la zona tendieron a ocurrir antes que los bloqueos fuera de la zona. Esto no es sorprendente dada la forma en que la atención fluctúa con el tiempo.

Empleando un nuevo método de conectividad funcional variable en el tiempo, llamado análisis de patrones cuasiperiódicos (es decir, fluctuaciones confiables de baja frecuencia a nivel de red), encontramos que la actividad entre la red en modo predeterminado (DMN) y la tarea positiva (TPN) ) es significativamente más anticorrelacionado durante los estados dentro de la zona que en los estados fuera de la zona.

Además, es el interruptor de la red de control frontoparietal (FPCN) el que diferencia los dos estados de zona. La actividad en la red de atención dorsal (DAN) y DMN se desincronizó en ambos estados de la zona.

Durante los períodos fuera de zona, FPCN se sincronizaba con DMN, mientras que durante los períodos dentro de zona, FPCN cambiaba a sincronización con DAN. Por el contrario, la red de atención ventral (VAN) se sincronizó más estrechamente con la DMN durante los períodos dentro de la zona en comparación con los períodos fuera de la zona.

Estos hallazgos demuestran que la conectividad funcional que varía en el tiempo de las fluctuaciones de baja frecuencia a través de diferentes redes cerebrales varía con las fluctuaciones en la atención sostenida u otros procesos que cambian con el tiempo.