ارايه نقشه شناختي و مدل محاسباتي از عملكرد مغز در استرس هيجاني

A Cognitive and Computational Model of Brain Activity during Emotional Stress

هدف: استرس‎ و هيجان‎ نقش مهمي در كيفيت زندگي انسان دارند. هدف اين مقاله ارايه مدلي مناسب از آنها‎ در شناخت حالات مغزي است. روش:‌ فعاليت‎هاي رفتاري و هيجاني، در درجه اول، با دستگاه ليمبيك ارتباط دارند؛ از اين رو، در اين تحقيق ابتدا به شناخت بخش‎هاي مهم مغز، از جمله قشر مغز، تالاموس، آميگدالا، قشر پيش‌پيشاني، قشر حدقه‌اي - پيشاني، لوكوس سروليوس، هيپوكامپ و هيپوتالاموس، و نقش آنها در واكنش‎هاي هيجاني پرداخته و سپس براي اين حالت مغزي، يك نقشه شناختي جامع پيشنهاد شد. اين نقشه شناختي، نقش اساسي دستگاه عصبي و هورموني را در فرايند استرس هيجاني نشان مي دهد. يافته‌ها: با بيان روابط و مشخصه‎هاي لازم، يك مدل محاسباتي در جعبه ابزار سيمولينكِ نرم‎افزار MATLAB اجرا و براي تعيين صحت عملكرد مدل، آزمايش هاي مختلف انجام شد. نتيجه‌گيري:‌ نتايج نشان دادند كه در هنگام استرس هيجاني، قشر حدقه‌اي - پيشاني وارد عمل شده، هيجان را كاهش مي‎دهد و از ادامه آن جلوگيري مي كند. همچنين، مدل محاسباتي توانست رفتار مغز را در حالت استرس هيجاني به خوبي بيان كند؛ لذا مي تواند در مدل‎هاي بزرگ‎تر به‎عنوان يك زيرسيستم مورد استفاده قرار گيرد.

Objective: Stress and emotion play significant roles in the quality of human life; therefore, the presentation of a suitable model of them is useful in understanding these mental states. Method: Behavioral and Emotional activities are associated with the limbic system. Therefore, we will first describe parts of the brain which are important in emotional reactions, including the cortex, thalamus, amygdala, prefrontal cortex, orbitofrontal cortex, locus coeruleus, hippocampus and hypothalamus. Thereafter, we will describe a general cognitive map for this brain state. This cognitive map exhibits the basic role of neuronal and hormonal systems in processing emotional stress. Results: By describing the necessary relations and characteristics, a computational model was executed in simulink Matlab toolbox, and different experiments were carried out in order to determine the validity of the model. Conclusion: Results showed that during emotional stress, the orbitofrontal cortex reduces the stress and prevents it from continuing. Also, the computational model could describe brain function in emotional stress; therefore, it can be used in larger models as a subsystem.