Hoe heeft onderzoek naar spiegelneuronen invloed gehad op wetenschappelijk gebied?

In de afgelopen twee decennia is de ontdekking van spiegelneuronen een van de meest invloedrijke neurowetenschappelijke ontdekkingen geweest. Het veroorzaakte zo'n brede interesse omdat het sprak tot een langlopend debat over hoe de hersenen de sociale wereld verwerken. Spiegelneuronen werden gevonden in het motorsysteem en maken deel uit van het beheersen van het specifieke lichaam van de aap. Spiegelneuronen reageren ook wanneer het zien van de acties van andere mensen aantoont dat de hersenen inderdaad enkele belichaamde representaties rekruteren terwijl ze zien wat anderen doen.

In de afgelopen twee decennia hebben gedrags-, neuroimaging-, TMS- en zelfs eencellige studies bij mensen duidelijk bewijs geleverd dat mensen een soortgelijk systeem hebben. Onderzoek had aangetoond dat het verstoren van het spiegelneuronensysteem leidt tot meetbare beperkingen in hoe goed deelnemers de kinematica van waargenomen acties analyseren, dat wil zeggen het herkennen van acties uit puntlichtweergaven, en het doel van acties afleiden.

Waarom is het belangrijk om naar breinnetwerken te kijken en niet afzonderlijk naar breinregio's?

Vaak wordt aangenomen dat als het toepassen van neuromodulatie (bijvoorbeeld TMS) op een bepaalde regio X de prestatie in een bepaalde taak verslechtert, regio X direct moet bijdragen aan die taak. Recente studies werpen echter twijfel op over die localistische interpretatie. Somatosensorische (SI) en motorische (IPL en PM) gebieden van de hersenen vormen een geïntegreerd somatosensorisch-motorisch netwerk - zodat veranderende activiteit in één knooppunt de activiteit in de andere verandert tijdens actiewaarneming. Elektrische stimulatie van de premotorische cortex veroorzaakt bewegingen maar weinig bewuste ervaringen, terwijl elektrostimulatie in IPL en SI rijke bewuste intenties en sensaties veroorzaakt die een poort kunnen bieden voor de netwerkactiviteit om het bewustzijn binnen te gaan. We moeten bevindingen van neuromodulatie- en laesiestudies interpreteren in termen van verstoringen van hele netwerken.

Hoe heeft de somatosensorische cortex invloed op actiewaarneming?

In de afgelopen 3 jaar tonen onderzoeken aan dat storende activiteit in SI de actieperceptie schaadt. Aangezien verstorende SI de activiteit in PM en IPL en zelfs in de visuele cortex verstoort, moeten deze studies niet worden geïnterpreteerd als suggererend dat SI op zichzelf bijdraagt aan de perceptie van acties, maar eerder dat het een formeel verwaarloosde causale speler is in een somatosensorisch-motorisch netwerk dat actieperceptie ondersteunt.

Omdat ons somatosensorisch-motorische systeem de timing van onze eigen actieketens coördineert en regelt, is het intuïtief aantrekkelijk om te geloven dat het activeren van een specifiek deel van een actieketen in deze somatosensorisch-motorische regellus die acties zou activeren die normaal zouden volgen op de actie. waargenomen actie in ons eigen motorsysteem, waardoor we een voorspelling doen van wat er daarna zou komen. Studies beginnen nu aan te tonen dat interferentie met somatosensorisch-motorische belichaamde representaties het vermogen aantast om te voorspellen hoe geobserveerde acties zullen doorgaan.

Hoe is het somatorisch-sensorische motorsysteem betrokken bij de observatie van sociale interacties?

De hersenen moeten de acties van de ander met enkele honderden milliseconden voorspellen om de tijd te hebben om hun eigen acties op tijd te plannen en uit te voeren. Het zou elegant zijn om iemands somatosensorisch-motorische systeem te gebruiken om dergelijke voorspellingen te doen: de voorspelde informatie zou al het somatosensorisch-motorische formaat hebben dat nodig is om de juiste motorische reacties te plannen. Hoewel dit veld erg jong is, toont een elegant onderzoek aan dat het verstoren van de PM de nauwkeurigheid verminderde waarmee de ene pianist de melodie kon oppikken die door een andere werd gespeeld in een muzikale beurt-taak.

Hoe heeft embodied cognitie invloed op onze observatie van emoties bij anderen?

Causale neurowetenschappelijke benadering levert ook bewijs dat belichaamde cognitie bijdraagt aan hoe we de emoties van anderen waarnemen en erop reageren. Interferentie met het PM-SI-IPL-netwerk verstoort ons vermogen om de lichamelijke en gezichtsuitdrukkingen van anderen te herkennen. De recente ontwikkeling van knaagdiermodellen van emotionele besmetting begint de kracht van moderne optogenetische en chemogenetische methoden te ontketenen om te testen of het veranderen van hersenactiviteit in de insula en cingulate invasief het delen van emoties verandert.

Wat zijn de belangrijkste conclusies van het huidige artikel?

Na twintig jaar werk om het bestaan van een spiegelneuronensysteem vast te stellen, stapelt het bewijs zich op dat PM, SI en IPL een sterk geïntegreerd somatosensorisch-motorisch functioneel netwerk vormen tijdens actiewaarneming dat op verschillende manieren bijdraagt aan onze sociale cognitie en ons gedrag. Hoewel de nadruk lag op voordelen bij imitatie en het waarnemen van het doel en de kinematica van waargenomen acties, hebben recente studies nieuwe thema's aan dit onderzoek toegevoegd.

• Ten eerste hebben onderzoeken die niet alleen de hersenactiviteit verstoren, maar ook meten waar de verstoring de hersenactiviteit verandert, benadrukt dat focale methoden hele netwerken verstoren.
• Ten tweede is SI, met zijn somatosensorische representatie, een belangrijke speler in het netwerk dat wordt gerekruteerd tijdens actieobservatie, wat suggereert dat belichaamde representaties van waargenomen acties somatosensorisch-motorisch van aard zijn.
• Ten derde verstoort verontrustende belichaamde representaties ons vermogen om de acties van anderen in de nabije toekomst ($ 300 ms) te voorspellen.
• Ten vierde begint het veld te onderzoeken hoe dergelijke verstoringen ons vermogen aantasten om de timing van onze eigen acties te coördineren met die van anderen zonder de vertragingen die zouden voortvloeien uit onze sensomotorische latenties.
• Ten vijfde maken diermodellen de weg vrij om te onderzoeken hoe voorbijgaande deactiveringen de sociale ontwikkeling kunnen beïnvloeden.
• Ten slotte is dit netwerk ook nodig om emoties te herkennen uit sociale vertoningen samen met de insula en cingulate.