Ce face creierul tău când nu faci nimic | Revista Quanta

Ori de câte ori îndeplinești în mod activ o sarcină - să zicem, ridicarea greutăților la sală sau susținerea unui examen greu - părțile creierului tău necesare pentru a o îndeplini devin „active” atunci când neuronii își intensifică activitatea electrică. Dar este creierul tău activ chiar și atunci când ești pe canapea?

Răspunsul, au descoperit cercetătorii, este da. În ultimele două decenii, ei au definit ceea ce este cunoscut sub numele de rețeaua implicită, o colecție de zone ale creierului care aparent nu au legătură, care se activează atunci când nu faci deloc mare lucru. Descoperirea sa a oferit perspective asupra modului în care creierul funcționează în afara sarcinilor bine definite și a determinat, de asemenea, cercetări asupra rolului rețelelor creierului - nu doar regiunilor creierului - în gestionarea experienței noastre interne.

La sfârșitul secolului al XX-lea, oamenii de știință în neuroștiință au început să folosească noi tehnici pentru a face imagini ale creierului oamenilor în timp ce aceștia îndeplineau sarcini în mașinile de scanare. După cum era de așteptat, activitatea în anumite zone ale creierului a crescut în timpul sarcinilor - și spre surprinderea cercetătorilor, activitatea în alte zone ale creierului a scăzut simultan. Oamenii de știință în neuroștiință au fost intrigați că, în timpul unei game largi de sarcini, aceleași zone ale creierului și-au redus constant activitatea.

Era ca și cum aceste zone ar fi fost active atunci când persoana nu făcea nimic și apoi s-ar fi oprit când mintea trebuia să se concentreze pe ceva extern.

Cercetătorii au numit aceste zone „sarcina negativă”. Când au fost identificați pentru prima dată, Marcus Raichle, un neurolog de la Școala de Medicină a Universității Washington din St. Louis, a bănuit că aceste zone negative pentru sarcini joacă un rol important în mintea de odihnă. „Aceasta a ridicat întrebarea „Care este activitatea de bază a creierului?”, și-a amintit Raichle. Într-un experiment, el le-a cerut oamenilor din scanere să închidă ochii și să-și lase pur și simplu mintea să rătăcească în timp ce le măsura activitatea creierului.

El a descoperit că în timpul odihnei, când ne întoarcem mental spre interior, zonele cu sarcini negative folosesc mai multă energie decât restul creierului. Într-o lucrare din 2001, el a numit această activitate „un mod implicit de funcționare a creierului.” Doi ani mai târziu, după ce a generat date de rezoluție mai mare, o echipă de la Școala de Medicină a Universității Stanford a descoperit că această activitate negativă definește o rețea coerentă de regiuni ale creierului care interacționează, pe care au numit-o. rețeaua în modul implicit.

Descoperirea rețelei de mod implicit a aprins curiozitatea oamenilor de știință cu privire la ceea ce face creierul în absența unei sarcini orientate spre exterior. Deși unii cercetători credeau că funcția principală a rețelei este de a genera experiența noastră de rătăcire a minții sau de visare cu ochii deschiși, au existat o mulțime de alte presupuneri. Poate că a controlat fluxuri de conștiință sau a activat amintiri ale experiențelor trecute. Iar disfuncția în rețeaua implicită a fost prezentată ca o caracteristică potențială a aproape oricărei tulburări psihiatrice și neurologice, inclusiv depresia, schizofrenia și boala Alzheimer.

De atunci, o serie de cercetări asupra modului implicit a complicat această înțelegere inițială. „A fost foarte interesant să vedem tipurile de sarcini și paradigme diferite care implică rețeaua în mod implicit în ultimii 20 de ani”, a spus Lucina Uddin, un neuroștiință la Universitatea din California, Los Angeles.

Modul implicit a fost una dintre primele rețele cerebrale caracterizate de știință. Constă dintr-o mână de regiuni ale creierului, inclusiv câteva în partea din față a creierului, cum ar fi cortexele prefrontale mediale dorsale și ventrale, și altele împrăștiate în tot organul, cum ar fi cortexul cingulat posterior, precuneusul și girusul unghiular. Aceste regiuni sunt asociate cu memoria, reluarea experienței, predicția, luarea în considerare a acțiunii, recompensă/pedeapsa și integrarea informațiilor. (Evidențierea colorată din figura următoare indică unele dintre zonele exterioare ale creierului care devin mai active atunci când rețeaua implicită se angajează.)

De la descoperirea sa, oamenii de știință în neuroștiință au identificat în mod vag o mână de rețele distincte suplimentare care activează fiecare zone aparent disparate ale creierului. Aceste zone activate nu acționează independent, ci mai degrabă se armonizează în sincronie între ele. „Nu te poți gândi la o orchestră simfonică doar la viori sau la oboi”, a spus Raichle. În mod similar, într-o rețea a creierului, părțile individuale interacționează pentru a produce efecte pe care le pot produce numai împreună.

Potrivit cercetărilor, efectele rețelei de mod implicit includ rătăcirea minții, amintirea experiențelor trecute, gândirea la stările mentale ale altora, imaginarea viitorului și procesarea limbajului. În timp ce acest lucru poate părea o pungă cu aspecte nelegate ale cogniției, Vinod Menon, directorul Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory, a teoretizat recent că toate aceste funcții pot fi utile în construirea unei narațiuni interioare. În opinia lui, rețeaua de mod implicit vă ajută să vă gândiți la cine sunteți în relație cu ceilalți, să vă amintiți experiențele trecute și apoi să încheiați toate acestea într-o auto-narațiune coerentă.

Modul implicit este în mod clar până la ceva complicat; este implicat în multe procese diferite care nu pot fi descrise cu claritate. „Este cam prostesc să ne gândim că vom spune vreodată „Această regiune a creierului sau o singură rețea a creierului face un lucru”, a spus Uddin. „Nu cred că funcționează așa.”

Uddin a început să investigheze rețeaua în modul implicit pentru că era interesată de auto-recunoaștere, iar multe sarcini de auto-recunoaștere, cum ar fi identificarea propriei fețe sau voci, păreau să fie asociate rețelei. În ultimii ani, ea și-a îndreptat atenția către interacțiunile dintre rețelele creierului. Așa cum diferite zone ale creierului interacționează între ele pentru a forma rețele, diferite rețele interacționează între ele în moduri semnificative, a spus Uddin. „Interacțiunile în rețea sunt mai elucidante de studiat în anumite moduri decât doar o rețea în mod izolat, deoarece lucrează împreună și apoi se despart și apoi schimbă ceea ce fac în timp.”

Este deosebit de interesată de modul în care interacționează rețeaua în modul implicit rețeaua de proeminență, care pare să ne ajute să identificăm cea mai relevantă informație la un moment dat. Munca ei sugerează că rețeaua de proeminență detectează când este important să acordați atenție la ceva și apoi acționează ca un comutator de oprire pentru rețeaua în mod implicit.

Cercetătorii au examinat, de asemenea, dacă tulburările de sănătate mintală, cum ar fi depresia, ar putea fi legate de probleme cu rețeaua implicită. Până acum, constatările au fost neconcludente. La persoanele cu depresie, de exemplu, unii cercetători au descoperit că nodurile de rețea sunt prea conectate, în timp ce alții au descoperit opusul - că nodurile nu reușesc să se conecteze. Și în unele studii, rețeaua în mod implicit în sine nu este anormală, dar interacțiunile sale cu alte rețele sunt. Aceste constatări pot părea incompatibile, dar se aliniază cu descoperirile recente conform cărora depresia este probabil un grup de tulburări diferite care prezintă simptome similare.

Între timp, Menon a dezvoltat ceea ce el numește teoria rețelei triple. Se presupune că interacțiunile anormale dintre rețeaua de mod implicit, rețeaua salience și o a treia rețea numită rețea frontoparietală ar putea contribui la tulburări de sănătate mintală, inclusiv schizofrenia, depresia, anxietatea, demența și autismul. De obicei, activitatea rețelei în modul implicit scade atunci când cineva acordă atenție unui stimul extern, în timp ce activitatea în celelalte două rețele crește. Este posibil ca această împingere și tragere între rețele să nu funcționeze în același mod la persoanele cu tulburări psihiatrice sau de dezvoltare, suspectează Menon.

Deanna Barch, care studiază neurobiologia bolilor mintale la Universitatea Washington din St. Louis, este intrigat de teoria rețelei triple. Investigarea modului în care rețelele sunt conectate în mod diferit la persoanele cu tulburări de sănătate mintală poate ajuta cercetătorii să găsească mecanisme de bază și să dezvolte tratamente, a spus ea. Cu toate acestea, ea nu crede că doar interacțiunile de rețea vor explica pe deplin boala mintală. „Mă gândesc să înțeleg diferențele de conectivitate ca punct de plecare”, a spus Barch. „Nu este un punct final.”

Înțelegerea actuală a rețelei în modul implicit nu este, cu siguranță, nici punctul final al acesteia. De la descoperirea sa, a împins oamenii de știință în neuroștiință să gândească dincolo de responsabilitățile regiunilor unice ale creierului la efectele interacțiunilor dintre rețelele creierului. Și i-a determinat pe mulți oameni să aprecieze activitățile minții centrate pe interior - că, chiar și atunci când visăm cu ochii deschiși sau ne odihnim, creierul nostru lucrează din greu pentru a face acest lucru.