وقتی کاری انجام نمی دهید مغز شما چه می کند | مجله کوانتا

هر زمان که به طور فعال یک کار را انجام می دهید - مثلاً وزنه برداری در باشگاه یا شرکت در یک امتحان سخت - وقتی نورون ها فعالیت الکتریکی خود را افزایش می دهند، بخش هایی از مغز که برای انجام آن لازم است «فعال» می شوند. اما آیا مغز شما حتی زمانی که روی کاناپه قرار دارید فعال است؟

محققان دریافته اند که پاسخ مثبت است. در طول دو دهه گذشته، آن‌ها چیزی را تعریف کرده‌اند که به عنوان شبکه حالت پیش‌فرض شناخته می‌شود، مجموعه‌ای از نواحی به ظاهر نامرتبط از مغز که زمانی فعال می‌شوند که شما اصلاً کار خاصی انجام نمی‌دهید. کشف آن بینش هایی را در مورد چگونگی عملکرد مغز در خارج از وظایف تعریف شده ارائه کرده است و همچنین تحقیقاتی را در مورد نقش شبکه های مغز - نه فقط مناطق مغز - در مدیریت تجربه داخلی ما انجام داده است.

در اواخر قرن بیستم، دانشمندان علوم اعصاب شروع به استفاده از تکنیک‌های جدید برای تصویربرداری از مغز افراد در حین انجام وظایف در دستگاه‌های اسکن کردند. همانطور که انتظار می رفت، فعالیت در نواحی خاصی از مغز در حین انجام وظایف افزایش یافت - و در کمال تعجب محققان، فعالیت در سایر مناطق مغز به طور همزمان کاهش یافت. دانشمندان علوم اعصاب کنجکاو شده بودند که در طول کارهای مختلف، همان نواحی مغز به طور مداوم فعالیت خود را کاهش می دهند.

گویی این نواحی زمانی که فرد هیچ کاری انجام نمی‌داد فعال بودند و زمانی که ذهن باید روی چیزی بیرونی متمرکز می‌شد خاموش می‌شدند.

محققان این مناطق را «وظیفه منفی» نامیدند. وقتی برای اولین بار شناسایی شدند، مارکوس ریچلیک متخصص مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، مشکوک بود که این نواحی منفی نقش مهمی در ذهن استراحت دارند. رایچل به یاد می آورد: "این سوال را مطرح کرد که "فعالیت پایه مغز چیست؟" او در آزمایشی از افراد در اسکنرها خواست که چشمان خود را ببندند و در حین اندازه گیری فعالیت مغزشان به سادگی اجازه دهند ذهنشان سرگردان شود.

او دریافت که در هنگام استراحت، زمانی که ذهنی به سمت درون می‌چرخیم، نواحی که وظیفه‌شان منفی است، انرژی بیشتری نسبت به بقیه مغز مصرف می‌کنند. او در مقاله ای در سال 2001 این فعالیت را "حالت پیش فرض عملکرد مغز" دو سال بعد، پس از تولید داده‌های با وضوح بالاتر، تیمی از دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد دریافتند که این فعالیت منفی، شبکه‌ای منسجم از نواحی مغزی در حال تعامل را تعریف می‌کند. شبکه حالت پیش فرض.

کشف شبکه حالت پیش‌فرض، کنجکاوی دانشمندان علوم اعصاب را در مورد اینکه مغز در غیاب یک وظیفه متمرکز بر بیرون انجام می‌دهد، برانگیخت. اگرچه برخی از محققان بر این باور بودند که کارکرد اصلی این شبکه ایجاد تجربه ما از سرگردانی ذهنی یا رویاپردازی است، حدس های دیگری نیز وجود داشت. شاید جریان های آگاهی را کنترل می کرد یا خاطرات تجربیات گذشته را فعال می کرد. و اختلال عملکرد در شبکه حالت پیش فرض به عنوان یکی از ویژگی های بالقوه تقریباً هر اختلال روانپزشکی و عصبی، از جمله افسردگی، اسکیزوفرنی و بیماری آلزایمر مطرح شد.

از آن زمان، انبوهی از تحقیقات در مورد حالت پیش فرض این درک اولیه را پیچیده کرده است. گفت: "در 20 سال گذشته مشاهده انواع وظایف و پارادایم های مختلف که شبکه حالت پیش فرض را درگیر می کند بسیار جالب بوده است." لوسینا اودین، یک عصب شناس در دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس.

حالت پیش فرض یکی از اولین شبکه های مغزی بود که توسط علم مشخص شد. از تعداد انگشت شماری از نواحی مغز، از جمله تعداد کمی در جلوی مغز، مانند قشر پیش پیشانی میانی پشتی و شکمی، و سایر مناطق پراکنده در سراسر اندام، مانند قشر سینگولیت خلفی، پراکونئوس و شکنج زاویه ای تشکیل شده است. این مناطق با حافظه، بازپخش تجربه، پیش بینی، در نظر گرفتن عمل، پاداش/تنبیه و یکپارچه سازی اطلاعات مرتبط هستند. (برجستگی رنگی در شکل زیر برخی از نواحی بیرونی مغز را نشان می دهد که با درگیر شدن شبکه پیش فرض فعال تر می شوند.)

از زمان کشف آن، دانشمندان علوم اعصاب تعداد انگشت شماری از شبکه‌های مجزای دیگر را شناسایی کرده‌اند که هر کدام مناطق به ظاهر متفاوتی از مغز را فعال می‌کنند. این مناطق فعال به طور مستقل عمل نمی کنند، بلکه هماهنگ با یکدیگر هستند. ریچل گفت: "شما نمی توانید در مورد یک ارکستر سمفونیک فقط به عنوان ویولن یا ابوا فکر کنید." به طور مشابه، در یک شبکه مغزی، بخش‌های منفرد برای ایجاد اثراتی که فقط با هم می‌توانند تولید کنند، با هم تعامل دارند.

طبق تحقیقات، اثرات شبکه حالت پیش فرض شامل سرگردانی ذهن، یادآوری تجربیات گذشته، تفکر در مورد حالات ذهنی دیگران، تصور آینده و پردازش زبان است. در حالی که این ممکن است مانند یک کیسه چنگ زدن به جنبه های نامرتبط شناخت به نظر برسد، وینود منونمدیر آزمایشگاه علوم اعصاب شناختی و سیستمی استنفورد اخیراً این نظریه را مطرح کرد که همه این عملکردها ممکن است در ساختن یک روایت درونی. به نظر او، شبکه حالت پیش‌فرض به شما کمک می‌کند در رابطه با دیگران در مورد اینکه چه کسی هستید فکر کنید، تجربیات گذشته خود را به خاطر بیاورید و سپس همه آن‌ها را در یک روایت منسجم جمع کنید.

حالت پیش فرض به وضوح چیزی پیچیده است. در بسیاری از فرآیندهای مختلف دخالت دارد که نمی‌توان آن‌ها را به درستی توصیف کرد. اودین گفت: "این یک نوع احمقانه است که فکر کنیم همیشه اینگونه خواهیم بود که "این یک ناحیه مغز یا یک شبکه مغز یک کار را انجام می دهد." "فکر نمی‌کنم اینطوری کار کند."

Uddin شروع به تحقیق در مورد شبکه حالت پیش فرض کرد زیرا به تشخیص خود علاقه مند بود و به نظر می رسید بسیاری از کارهای خودشناسی مانند شناسایی چهره یا صدای شما با شبکه مرتبط است. در سال های اخیر، او توجه خود را به تعاملات بین شبکه های مغزی معطوف کرده است. اودین گفت همانطور که مناطق مختلف مغز با یکدیگر تعامل می کنند تا شبکه ها را تشکیل دهند، شبکه های مختلف نیز به روش های معناداری با یکدیگر تعامل دارند. "تعامل های شبکه ای برای مطالعه از برخی جهات بیشتر از یک شبکه مجزا هستند، زیرا آنها با هم کار می کنند و سپس از هم جدا می شوند و سپس کاری را که انجام می دهند در طول زمان تغییر می دهند."

او به خصوص به نحوه تعامل شبکه حالت پیش فرض با آن علاقه مند است شبکه برجسته، که به نظر می رسد به ما در شناسایی مرتبط ترین اطلاعات در هر زمان کمک می کند. کار او نشان می دهد که شبکه برجسته تشخیص می دهد که چه زمانی باید به چیزی توجه شود و سپس به عنوان یک سوئیچ خاموش برای شبکه حالت پیش فرض عمل می کند.

محققان همچنین بررسی کرده اند که آیا اختلالات سلامت روان مانند افسردگی می تواند با مشکلات شبکه حالت پیش فرض مرتبط باشد یا خیر. تا کنون، یافته ها بی نتیجه بوده است. برای مثال، در افراد مبتلا به افسردگی، برخی از محققان دریافته‌اند که گره‌های شبکه بیش از حد به هم متصل هستند، در حالی که دیگران برعکس آن را دریافته‌اند که گره‌ها در اتصال ناکام هستند. و در برخی مطالعات، شبکه حالت پیش‌فرض خود غیرعادی نیست، اما تعاملات آن با شبکه‌های دیگر غیرعادی است. این یافته‌ها ممکن است ناسازگار به نظر برسند، اما با یافته‌های اخیر که احتمالاً افسردگی است، همسو هستند مجموعه ای از اختلالات مختلف که با علائم مشابه ظاهر می شوند.

در همین حال، منون چیزی را که او می نامد توسعه داده است نظریه شبکه سه گانه. این فرض می‌کند که تعاملات غیرعادی بین شبکه حالت پیش‌فرض، شبکه برجسته و شبکه سومی به نام شبکه frontoparietal می‌تواند به اختلالات سلامت روان از جمله اسکیزوفرنی، افسردگی، اضطراب، زوال عقل و اوتیسم کمک کند. به طور معمول، فعالیت شبکه حالت پیش فرض زمانی کاهش می یابد که کسی به یک محرک خارجی توجه کند، در حالی که فعالیت در دو شبکه دیگر افزایش می یابد. منون مشکوک است که این فشار و کشش بین شبکه ها ممکن است در افراد مبتلا به اختلالات روانی یا رشدی یکسان عمل نکند.

دینا بارچاو که عصب‌شناسی بیماری‌های روانی را در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس مطالعه می‌کند، شیفته نظریه شبکه سه‌گانه است. او گفت که بررسی نحوه اتصال شبکه‌ها در افراد مبتلا به اختلالات روانی می‌تواند به محققان کمک کند مکانیسم‌های اساسی را پیدا کنند و درمان‌هایی را توسعه دهند. با این حال، او فکر نمی کند که تعاملات شبکه به تنهایی بیماری روانی را به طور کامل توضیح دهد. بارچ گفت: "من به درک تفاوت های اتصال به عنوان نقطه شروع فکر می کنم." "این یک نقطه پایانی نیست."

درک فعلی شبکه حالت پیش‌فرض مطمئناً نقطه پایانی آن نیز نیست. از زمان کشف آن، دانشمندان علوم اعصاب را وادار کرد تا فراتر از مسئولیت‌های بخش‌های منفرد مغز به تأثیرات تعاملات بین شبکه‌های مغز فکر کنند. و بسیاری از مردم را وادار به قدردانی از فعالیت‌های متمرکز بر درون ذهن کرده است – که حتی زمانی که ما در حال رویاپردازی یا استراحت هستیم، مغز ما به سختی در حال انجام آن است.