Sammanfattning: Styrkan i en persons mentala bilder är förknippad med excitabilitet i prefrontal cortex och visuell cortex. Högt exciterbara neuroner i den visuella cortexen kan minska en persons förmåga att föreställa sig mentala bilder. Resultaten kastar ljus över hur afantasi, ett tillstånd där en person inte kan föreställa sig mentala bilder, kan uppstå.
Källa: Det finns en koppling mellan styrkan i en persons mentala föreställningar – förmågan att föreställa sig något i sinnesögat – och excitabiliteten i olika hjärnregioner, enligt en studie ledd av forskare vid UNSW Sydney.
En exciterbar prefrontal cortex gjorde en person mer benägen att visualisera starka bilder, medan motsatsen gällde i den visuella cortexen.
Hjärnans excitabilitet är sannolikheten för att neuronerna kommer att starta, och den varierar från person till person – tidigare studier har till exempel visat att personer som upplever migrän med aura har hög excitabilitet i den visuella cortexen.
”Överraskande nog såg deltagarna med mindre exciterbar visuell cortex starkare mentala bilder”, säger Dr Rebecca Keogh, postdoktoral forskare vid School of Psychology och huvudförfattare till studien. Resultaten publicerades idag i tidskriften eLife.
Neuroner som avfyras oftare i den visuella hjärnbarken kan, enligt forskarnas teori, lägga till ”brus” till bildsignalen – och därmed störa en persons förmåga att bilda en tydlig bild i sitt sinne.
”Tänk på hjärnans visuella cortex som en tavla”, säger dr Keogh, som arbetar tillsammans med professor Joel Pearson i UNSW:s Future Minds Lab, ett centrum som bedriver både grundläggande kognitiv neurovetenskaplig forskning och tillämpat arbete.
”Om man ritar en bild på en dammig (mer excitabel) tavla blir den svår att se, men om man ritar på en renare (mindre excitabel) tavla blir bilden tydligare.”
I den neurovetenskapliga studien användes ett tillvägagångssätt med flera metoder för att identifiera kopplingen mellan excitabilitet och bildstyrka, bland annat genom att analysera fMRI-hjärnavbildningsdata och genom att magnetiskt framkalla svaga hallucinationer (en metod som kallas transkraniell magnetisk simulering eller TMS).
Efter att ha identifierat en koppling mellan hjärnans excitabilitet och bildstyrka ändrade forskarna excitabiliteten i en persons visuella cortex med hjälp av en icke-invasiv hjärnstimulering (kallad transkraniell direktströmsstimulering, eller tDCS) för att se om det utlöste en förändring av deras bildstyrka. Varje fas av forskningen hade 16-37 deltagare, med över 150 personer totalt. De planerar att utöka denna forskning i framtida studier.
”Det finns också stora individuella skillnader i vår förmåga att skapa bilder i vårt sinne”, säger Dr Keogh. ”För vissa människor är bilden så tydlig att det nästan är som att se, för andra är den svag och dimmig. Vissa människor kan inte se något alls.
”Vår forskning erbjuder en potentiell neurologisk förklaring till varför dessa stora individuella skillnader uppstår.”
Orsaken till sådana skillnader har varit ett vetenskapligt mysterium sedan Charles Darwins kusin, Francis Galton, 1883 upptäckte att vissa människor har en stark bildförmåga medan andra föds utan någon bildförmåga alls.
”Galtons upptäckt gjordes 1883, men enligt vissa teorier kan frågan också gå så långt tillbaka som till filosofen Platon”, säger professor Pearson, chef för Future Minds Lab.
”Det är spännande att äntligen upptäcka de första ledtrådarna till varför det mentala livet hos var och en av oss skiljer sig så mycket åt.”
Påverkande av fantasin
För att mäta hur levande en persons mentala bilder är tillämpade forskarna en laboratoriemetod som använder sig av en visuell illusion som kallas ”binokulär rivalitet” för att direkt mäta den sensoriska styrkan hos bilderna. Denna metod är mer tillförlitlig och exakt än att fråga deltagarna om deras åsikt om hur stark deras bildvärld är.
”Deltagarna fick se antingen bokstaven ’R’ eller ’G’ i början av varje försök med bildvärldsexperimentet”, säger dr Keogh. ”Bokstaven representerade den bild de skulle föreställa sig: ’R’ indikerade ett horisontellt rött mönster, medan ’G’ indikerade ett vertikalt grönt mönster.
”De fick sedan föreställa sig det röda eller gröna mönstret i 6-7 sekunder. Därefter visades en bild av mönstret för dem på en skärm (binocular rivalry display) under en kort 750 millisekunder.
”När bilden försvann rapporterade de vilken bild som hade varit dominerande, dvs. om de såg mest grönt, rött eller en blandning. Vi mätte den visuella bildstyrkan som andelen försök där den bild de föreställde sig var den bild de såg i den binokulära rivalitetsvisningen.”
Desto starkare deras mentala bild var, desto större var sannolikheten att den dominerade de korta visuella stimuli.
”Den här metoden kringgår behovet av att fråga varje deltagare om deras åsikt om sin egen bild, vilket vi vet ofta är partiskt”, säger professor Pearson.
”Istället tycks illusionen mäta det sensoriska spår som den mentala bilden lämnar efter sig i hjärnan.”
Modulerande av nervaktivitet
Teamet justerade också hjärnans excitabilitet med hjälp av den icke-invasiva hjärnstimuleringen, tDCS. Detta förfarande innebar att man satte två små elektroder – en positiv och en negativ – på sidorna av huvudet.
”I mycket enkla termer kan man säga att när man placerar en positiv elektrod (en så kallad anod) över en del av hjärnan kan det öka sannolikheten för att neuronerna kommer att starta. Om man på samma sätt placerar den negativa elektroden (katod) på området under det blir det mindre exciterbart”, säger dr Keogh.
Detta förfarande gör inte ont – deltagarna kan på sin höjd känna en klåda eller en stickande känsla på huden.
”Manipulering av hjärnans excitabilitetsnivåer ledde till att bildstyrkan förändrades, vilket tyder på att kopplingen inte bara är korrelativ utan orsaksskapande”, säger Dr Keogh.
”Det här är en spännande utveckling för användning av tDCS i potentiella terapier för anpassning av bilder.”
Framåtblick
Fortsatt forskning om tDCS – bland annat om hur det fungerar under längre tidsperioder och varför vissa personer tycks uppvisa större eller mindre excitabilitetsförändringar vid elektrisk stimulering – behövs för att kunna utvärdera hur det skulle kunna användas i potentiella terapier. Om det är genomförbart skulle terapin kunna hjälpa människor med överaktiv eller underaktiv bildvisualisering.
”Vid många psykiska störningar kan bilderna bli okontrollerbara och traumatiska”, säger dr Keogh. ”Våra data tyder på ett möjligt sätt att behandla symptomatiska visuella mentala bilder genom att på ett icke-intrusivt sätt manipulera hjärnans excitabilitet.”
Prof Pearson och Dr Keogh vill också se hur deras resultat skulle kunna förklara afantasi – ett tillstånd där människor inte kan visualisera något alls.
”Den här upptäckten kan också kasta ljus över den aktuella frågan om vad som orsakar aphantasi och hyperphantasi (mycket aktiva visualiseringar)”, säger professor Pearson. ”Även om vi inte testade någon av dem i den här studien, utgör våra resultat den första ledtråden till en hjärnmekanism som kan driva dessa tillstånd.”
Dr Keogh säger att varje kognition som använder visuella bilder sannolikt kommer att påverkas av styrkan i en individs bildstyrka.
”Genom att förstå vad som driver dessa individuella skillnader på neuronal nivå kan vi potentiellt öka bildstyrkan och i sin tur öka andra kognitioner som använder visuella bilder”, säger hon.
Mental imagery spelar en viktig roll i vardagen och i mentala processer. Vare sig det gäller att minnas det förflutna, läsa böcker eller i guidad meditation använder många människor visuella bilder varje dag.
”Mentala bilder är en central mental process”, säger professor Pearson. ”Den är nyckeln till vår förståelse av hur vi tänker, känner, minns och fattar beslut.”
Om denna neurovetenskapliga forskningsartikel
Källa:
University of New South Wales
Mediakontakter:
Sherry Landow – University of New South Wales
Bildkälla:
Bilden är offentligrättslig.
Original Research: Open access
”Cortical excitability controls the strength of mental imagery”. av Rebecca Keogh Är motsvarande författare, Johanna Bergmann, Joel Pearson.
eLife doi:10.7554/eLife.50232
Abstract
Cortical excitability controls the strength of mental imagery
Mental imagery provides an essential simulation tool for remembering the past and planning the future, with its strength affecting both cognition and mental health. Forskning tyder på att neuronal aktivitet som spänner över prefrontala, parietala, temporala och visuella områden stöder genereringen av mentala bilder. Exakt hur detta nätverk styr styr styrkan i visuella bilder är fortfarande okänt. Här visar data från hjärnavbildning och transkraniell magnetisk fosfor att lägre viloaktivitet och excitabilitetsnivåer i tidig visuell cortex (V1-V3) förutsäger starkare sensoriska bilder. Vidare ökar elektrisk minskning av excitabiliteten i den visuella cortexen med hjälp av tDCS bildstyrkan, vilket visar att excitabiliteten i den visuella cortexen har en orsakande roll i kontrollen av visuella bilder. Tillsammans tyder dessa data på en neurofysiologisk mekanism för kortikal excitabilitet som är involverad i kontrollen av styrkan hos mentala bilder.