Laut einer neuen Studie zeigen Kinder im Alter von 4 Jahren Hinweise auf ein Netzwerk im Gehirn von Erwachsenen, das schwierige kognitive Probleme bewältigt.
Das Multiple-Demand-Netzwerk hilft Menschen dabei, ihre Aufmerksamkeit zu fokussieren, mehrere Dinge gleichzeitig im Gedächtnis zu behalten und schwierige Probleme wie mathematische Probleme zu lösen.
Und obwohl dieses Netzwerk bei Kindern nicht vollständig entwickelt ist, zeigte die Studie, dass es ähnlich funktioniert wie bei Erwachsenen, sagte Zeynep Saygin, leitender Autor der Studie und Assistenzprofessor für Psychologie an der Ohio State University.
An der Studie nahmen Erwachsene und 4- bis 12-jährige Kinder teil, deren Gehirne in einem fMRT gescannt wurden, während sie versuchten, eine schwierige Aufgabe zu erfüllen.
„Wir fanden heraus, dass das Multiple-Demand-Netzwerk selbst bei kleinen Kindern ein eigenständiges Netzwerk war und vom Sprachnetzwerk getrennt war, genau wie bei Erwachsenen“, sagte Saygin.
„Das war etwas, das nicht sicher bekannt war. Eine Alternative wäre gewesen, dass es Zeit braucht, bis sich diese getrennten Netzwerke im Gehirn bei Kindern differenzieren, aber das haben wir nicht gefunden.“
Die Studie wurde von Elana Schettini, einer Doktorandin der Psychologie an der Ohio State, geleitet, und die Ergebnisse wurden kürzlich online in veröffentlicht Zeitschrift für Neurowissenschaften. Kelly Hiersche, Doktorandin aus Ohio, war ebenfalls Co-Autorin.
Die Ergebnisse können helfen, Störungen in der neurologischen Entwicklung der kognitiven Kontrolle unter klinischen Proben zu identifizieren, wie z. B. Kinder, die mit ADHS, Verhaltensstörungen oder Hirnverletzungen zu kämpfen haben, was schließlich die Behandlungsentwicklung beeinflussen könnte.
„Indem wir die typische Variabilität in der Beziehung zwischen neuronaler Aktivierung und Leistung bei einer Aufgabe identifizieren, können wir besser verstehen, was als normal oder abnormal angesehen wird“, sagte Schettini.
An der Studie nahmen 44 Erwachsene im Alter von 18 bis 38 Jahren und 37 Kinder im Alter von 4 bis 12 Jahren teil.
Während der Untersuchung im fMRT wurde den Studienteilnehmern eine relativ schwierige Aufgabe gestellt: Ihnen wurde eine Reihe von Gittern mit neun bis 12 Quadraten gezeigt, von denen einige blau waren. Dann wurden ihnen zwei Raster gezeigt, und sie mussten auswählen, welches der Abfolge blauer Quadrate entsprach, die sie in früheren Rastern gesehen hatten. Kinder hatten leichtere Prüfungen als Erwachsene.
Dieselben Teilnehmer absolvierten auch eine Sprachaufgabe, bei der sie sinnvolle Sätze hörten und Bedingungen kontrollierten. Bei Erwachsenen ist das Sprach-Gehirn-Netzwerk räumlich benachbart, aber getrennt von dem Multiple-Demand-Netzwerk. Aber auch die sprachlichen Fähigkeiten der Kinder entwickeln sich noch und so war unklar, ob das Mehrfachbedarfsnetz auch diese Fähigkeit in ihrer Entwicklung unterstützt.
Die Ergebnisse zeigten, dass der gleiche Bereich des Gehirns – das Multiple-Demand-Netzwerk, das sich im frontalen und parietalen Kortex befindet – sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen aktiviert wurde, wenn sie die herausfordernde Aufgabe erledigten, und überhaupt nicht für die Sprachaufgabe.
Es gebe Gründe zu der Annahme, dass Kinder kein Mehrfachbedarfsnetzwerk ähnlich wie Erwachsene haben würden, sagte Saygin.
„Wir wissen, dass Kinder nicht immer gut wissen, worauf sie sich konzentrieren sollen, sie lassen sich leicht ablenken und sind nicht immer gut, wenn sie mit schwierigen Problemen konfrontiert werden. Es war also nicht selbstverständlich, dass sie dasselbe verwenden würden Multiple-Demand-Netzwerk, das Erwachsene nutzen“, sagte sie.
„Aber selbst bei 4-Jährigen ist dieses Netzwerk ziemlich robust und unterscheidet sich stark vom Sprachnetzwerk.“
Es gab einige Unterschiede zu Erwachsenen. Die im Gehirn beobachtete Reaktionsgröße war bei Kindern geringer, als sie versuchten, die Aufgabe zu lösen, was darauf hindeutet, dass es Jahre dauert, bis das Gehirn reift und auf das Niveau eines Erwachsenen „ansteigt“, sagte sie.
Aber selbst bei Kindern spiegelte die Multiple-Demand-Hirnaktivierung wider, wie sehr sie sich bemühten und wie gut sie während der Aufgabe abschnitten, unabhängig vom Alter; Die individuelle Leistungsvariabilität spiegelte sich in allen Altersstufen in der Gehirnaktivierung wider.
„Die Ergebnisse geben uns ein besseres Verständnis dafür, wie hochgradige Kognition beim Menschen entsteht, und könnten uns helfen, Interventionen zu entwickeln, wenn Menschen Probleme mit der kognitiven Kontrolle haben“, sagte Saygin.
Die Forscher erhielten Unterstützung vom Ohio State Center for Cognitive and Behavioral Brain Imaging und dem Ohio Supercomputer Center. Saygin wurde von der Alfred P. Sloan Foundation und der Chronic Brain Injury Initiative im Bundesstaat Ohio unterstützt.