Kontrola uwagi jest osiągana dzięki umiejętności ignorowania rozpraszaczy i ograniczania bodźców zewnętrznych. Neuronaukowcy z MIT wykazali, że obie te zdolności są niezależne i podlegają kontroli jednego regionu mózgu – miejsca sinawego (łac. locus coeruleus, LC).
W badaniu wykorzystano dwukierunkową kontrolę optogenetyczną. Metoda polega na tym, że różne długości fali świetlnej stymulują lub hamują aktywność neuronów. Śledzono zmiany aktywności neuronów noradrenergicznych miejsca sinawego u myszy. Obserwowano zwierzęta podczas wykonywania trzech zadań kontroli uwagi, uwzględniając parametry czasowe i przestrzenne.
W pierwszym zadaniu gryzonie czekały 7 sekund na pojawienie się półsekundowego błysku światła. Sygnał ten wskazywał, którą z dwóch bramek muszą szturchnąć nosem, by otrzymać nagrodę w postaci jedzenia. Myszy, u których stymulowano neurony LC wykonywały zadanie poprawnie częściej, niż te, których neuronów nie poddano stymulacji. Osobniki, u których neurony miejsca sinawego były hamowane częściej reagowały za szybko i myliły się.
W drugim zadaniu naukowcy wykorzystali paradygmat Posnera, który wyróżnia trzy podsystemy uwagi odpowiedzialne za trzy typy funkcji: wzbudzenia, orientacji i wykonawczej. Funkcja wzbudzenia odpowiada za gotowość do odbioru bodźców zmysłowych, funkcja uwagi orientacyjnej – kierowanie uwagi w konkretne cechy obiektów lub przestrzeni i selekcję informacji, natomiast funkcja wykonawcza – za kontrolę myśli i działań.
Przed 3-sekundowym oddziaływaniem światła wskazującego prawidłową bramkę wysyłany był sygnał świetlny mający na celu rozproszenie uwagi. Bodziec pojawiał się losowo – przy właściwym lub przeciwnym przejściu albo pomiędzy nimi. Stymulacja miejsca sinawego zwiększała poprawność odpowiedzi i zmniejszała wpływ bodźców zakłócających, a hamowanie tej struktury dawało odwrotny efekt. Tym razem naukowcy wyciągnęli wnioski na podstawie czasu reakcji myszy.
W trzecim zadaniu uwaga zwierząt mogła być nieustannie rozpraszana przez bodźce świetlne podczas oczekiwania na prawidłowy sygnał lokalizacji nagrody. Wyciągnięto podobne wnioski jak z poprzednich zadań, z jednym wyjątkiem. W przypadku braku bodźców rozpraszających po 3 sekundach oczekiwania na sygnał świetlny myszy, u których hamowano aktywność LC nadal wykonywały zadanie poprawnie.
Naukowcy postanowili dotrzeć do sedna tego, czy skupienie uwagi i kontrola rozpraszaczy jest niezależna czy dysocjacyjna. Kontrolowali aktywność LC i uwalnianie noradrenaliny w aksonach lub dendrytach komórek nerwowych, których aktywność łączyła się z określonymi obszarami kory przedczołowej (PFC, ang. prefrontal cortex). Badacze skupili się na grzbietowo-przyśrodkowej korze przedczołowej (dmPFC, ang. dorso-medial prefrontal cortex) i przednio-bocznej korze oczodołowo-czołowej (vlOFC, ang. ventro-lateral orbitofrontal cortex). Odkryli, że stymulowanie połączeń nerwowych łączących LC i dmPFC zwiększa poprawność odpowiedzi, ale nie zmniejsza ilości przedwczesnych reakcji. Tymczasem stymulowanie połączeń LC i vlOFC zmniejsza częstotliwość przedwczesnych reakcji, ale nie zwiększa poprawności.
“Nasze wyniki pokazują, że kontrola uwagowa zachowania jest modulowana przez synergistyczne efekty dwóch ścieżek. Aktywność miejsca sinawego oddziałuje na dmPFC wzmacniając umiejętność koncentracji, a na vlOFC – redukując reakcje impulsywne.” – mówi autor badania.
Udowodniono, że w sytuacjach stresowych stymulacja miejsca sinawego powoduje zwiększenie koncentracji. Aktywowanie połączeń nerwowych łączących miejsce sinawe i grzbietowo-przyśrodkową korą przedczołową zwiększa poprawność odpowiedzi, natomiast stymulowanie połączeń nerwowych między LC i przednio-boczną korą oczodołowo-czołową zmniejsza częstotliwość występowania przedwczesnych reakcji. Wyniki są zaskakujące i mogą być przedmiotem przyszłych badań w obszarze terapii zaburzeń związanych z deficytem uwagi.
