Kaj počnejo vaši možgani, ko ne delate ničesar | Revija Quanta

Kadarkoli aktivno opravljate nalogo – na primer dvigovanje uteži v telovadnici ali opravljanje težkega izpita – postanejo deli vaših možganov, ki so potrebni za njeno izvedbo, »aktivni«, ko nevroni okrepijo svojo električno aktivnost. Toda ali so vaši možgani aktivni tudi, ko ležite na kavču?

Raziskovalci so ugotovili, da je odgovor pritrdilen. V zadnjih dveh desetletjih so definirali tisto, kar je znano kot omrežje privzetega načina, zbirko na videz nepovezanih področij možganov, ki se aktivirajo, ko sploh ne počnete veliko. Njegovo odkritje je ponudilo vpogled v to, kako možgani delujejo zunaj natančno opredeljenih nalog, in je spodbudilo raziskave o vlogi možganskih mrež – ne le možganskih regij – pri upravljanju naših notranjih izkušenj.

V poznem 20. stoletju so nevroznanstveniki začeli uporabljati nove tehnike za slikanje možganov ljudi, ko so opravljali naloge v napravah za skeniranje. Kot je bilo pričakovano, se je aktivnost v določenih predelih možganov med opravljanjem nalog povečala - in na presenečenje raziskovalcev se je aktivnost v drugih predelih možganov hkrati zmanjšala. Nevroznanstvenike je zanimalo, da so med najrazličnejšimi nalogami ista področja možganov dosledno zmanjšala svojo aktivnost.

Bilo je, kot da bi bila ta področja aktivna, ko oseba ni delala ničesar, in nato izklopljena, ko se je moral um osredotočiti na nekaj zunanjega.

Raziskovalci so ta področja poimenovali "negativna naloga". Ko so jih prvič identificirali, Marcus Raichle, nevrolog na Medicinski fakulteti Univerze Washington v St. Louisu, je domneval, da imajo ta opravilno negativna področja pomembno vlogo pri mirujočem umu. "To je sprožilo vprašanje 'Kaj je osnovna možganska aktivnost?'," se je spomnil Raichle. V poskusu je prosil ljudi v skenerjih, naj zaprejo oči in preprosto pustijo svojim mislim tavati, medtem ko je meril njihovo možgansko aktivnost.

Ugotovil je, da med počitkom, ko se miselno obrnemo navznoter, področja, ki so negativna za opravila, porabijo več energije kot ostali možgani. V dokumentu iz leta 2001 je to dejavnost poimenoval "privzeti način delovanja možganov.” Dve leti pozneje je skupina z Medicinske fakultete Univerze Stanford po ustvarjanju podatkov z višjo ločljivostjo odkrila, da ta aktivnost, ki je negativna za nalogo, definira koherentno mrežo medsebojno delujočih možganskih regij, ki so jo poimenovali privzeti način omrežja.

Odkritje omrežja privzetega načina je med nevroznanstveniki vzbudilo radovednost o tem, kaj počnejo možgani v odsotnosti naloge, osredotočene navzven. Čeprav so nekateri raziskovalci verjeli, da je glavna funkcija omrežja ustvariti našo izkušnjo tavanja uma ali sanjarjenja, je bilo veliko drugih domnev. Morda je nadzoroval tokove zavesti ali aktiviral spomine na pretekle izkušnje. In disfunkcija v omrežju privzetega načina je bila predstavljena kot potencialna značilnost skoraj vsake psihiatrične in nevrološke motnje, vključno z depresijo, shizofrenijo in Alzheimerjevo boleznijo.

Od takrat je naval raziskav o privzetem načinu zapletel to začetno razumevanje. "Zelo zanimivo je bilo videti vrste različnih nalog in paradigem, ki vključujejo omrežje privzetega načina v zadnjih 20 letih," je dejal Lucina Uddin, nevroznanstvenik na Kalifornijski univerzi v Los Angelesu.

Privzeti način je bil eno prvih možganskih omrežij, ki jih je zaznamovala znanost. Sestavljen je iz peščice možganskih regij, vključno z nekaj na sprednji strani možganov, kot sta dorzalni in ventralni medialni prefrontalni korteks, in drugih, razpršenih po organu, kot je posteriorna cingularna skorja, prekuneus in angularni girus. Te regije so povezane s spominom, ponavljanjem izkušenj, napovedjo, premislekom o dejanju, nagrado/kaznom in integracijo informacij. (Barvno označevanje na naslednji sliki označuje nekatera zunanja področja možganov, ki postanejo bolj aktivna, ko se vključi privzeto omrežje.)

Od njegovega odkritja so nevroznanstveniki ohlapno identificirali nekaj dodatnih ločenih mrež, od katerih vsako aktivira na videz različna področja možganov. Ta aktivirana področja ne delujejo neodvisno, temveč se med seboj sinhronizirajo. "O simfoničnem orkestru ne morete razmišljati samo kot o violini ali oboi," je dejal Raichle. Podobno v možganskem omrežju posamezni deli medsebojno delujejo, da povzročijo učinke, ki jih lahko ustvarijo le skupaj.

Glede na raziskave učinki omrežja privzetega načina vključujejo tavanje misli, spominjanje preteklih izkušenj, razmišljanje o duševnih stanjih drugih, predvidevanje prihodnosti in obdelavo jezika. Čeprav se to morda zdi kot vreča nepovezanih vidikov kognicije, Vinod Menon, direktor Laboratorija za kognitivno in sistemsko nevroznanost Stanford, je nedavno teoretiziral, da so lahko vse te funkcije v pomoč pri konstruiranje notranje pripovedi. Po njegovem mnenju vam omrežje privzetega načina pomaga razmišljati o tem, kdo ste v odnosu do drugih, se spomniti svojih preteklih izkušenj in nato vse to zaviti v skladno samopripoved.

Privzeti način očitno pripravlja nekaj zapletenega; vključen je v veliko različnih procesov, ki jih ni mogoče natančno opisati. "Nekako neumno je misliti, da bomo kdaj mislili, da ta ena možganska regija ali ena možganska mreža dela eno stvar," je dejal Uddin. "Mislim, da to ne deluje tako."

Uddin je začela preiskovati omrežje privzetega načina, ker jo je zanimalo samoprepoznavanje, in veliko nalog samoprepoznavanja, kot je prepoznavanje lastnega obraza ali glasu, je bilo videti povezanih z omrežjem. V zadnjih letih se je posvetila interakcijam med možganskimi mrežami. Tako kot različna področja možganov medsebojno sodelujejo, da tvorijo mreže, različna omrežja medsebojno sodelujejo na smiselne načine, je dejal Uddin. "Interakcije omrežij so bolj razumljive za preučevanje na nek način kot samo omrežje v izolaciji, ker delujejo skupaj in se nato razidejo ter nato čez čas spremenijo, kar počnejo."

Še posebej jo zanima, kako omrežje privzetega načina komunicira z omrežje salience, ki nam zdi, da nam pomaga prepoznati najpomembnejšo informacijo v danem trenutku. Njeno delo nakazuje, da omrežje salience zazna, kdaj je nekaj pomembno, na kar je treba biti pozoren, in nato deluje kot stikalo za izklop za omrežje privzetega načina.

Raziskovalci so preučevali tudi, ali so motnje duševnega zdravja, kot je depresija, lahko povezane s težavami z omrežjem privzetega načina. Doslej so bile ugotovitve nedokončne. Nekateri raziskovalci so na primer pri ljudeh z depresijo ugotovili, da so omrežna vozlišča preveč povezana, medtem ko so drugi ugotovili nasprotno – da se vozlišča ne povezujejo. In v nekaterih študijah omrežje privzetega načina samo po sebi ni nenormalno, so pa njegove interakcije z drugimi omrežji. Te ugotovitve se morda zdijo nezdružljive, vendar se ujemajo z nedavnimi ugotovitvami, da je depresija morda skupek različnih motenj ki se kažejo s podobnimi simptomi.

Medtem je Menon razvil tisto, kar imenuje teorija trojnega omrežja. Predpostavlja, da bi lahko nenormalne interakcije med omrežjem privzetega načina, omrežjem opaznosti in tretjim, imenovanim frontoparietalno omrežje, prispevale k motnjam duševnega zdravja, vključno s shizofrenijo, depresijo, anksioznostjo, demenco in avtizmom. Običajno se aktivnost omrežja privzetega načina zmanjša, ko je nekdo pozoren na zunanji dražljaj, medtem ko se aktivnost v drugih dveh omrežjih poveča. To potiskanje in vlečenje med omrežji morda ne deluje enako pri ljudeh s psihiatričnimi ali razvojnimi motnjami, sumi Menon.

Deanna Barch, ki študira nevrobiologijo duševnih bolezni na univerzi Washington v St. Louisu, je navdušena nad teorijo trojnega omrežja. Preiskovanje, kako so omrežja različno povezana pri ljudeh z motnjami v duševnem zdravju, lahko pomaga raziskovalcem najti osnovne mehanizme in razviti zdravljenje, je dejala. Vendar meni, da samo mrežne interakcije ne bodo v celoti pojasnile duševne bolezni. "Mislim, da je razumevanje razlik v povezljivosti izhodišče," je dejal Barch. "To ni končna točka."

Tudi trenutno razumevanje omrežja privzetega načina zagotovo ni njegova končna točka. Od svojega odkritja je nevroznanstvenike spodbudilo k razmišljanju onkraj odgovornosti posameznih možganskih regij do učinkov interakcij med možganskimi mrežami. In veliko ljudi je spodbudilo, da cenijo navznoter osredotočene dejavnosti uma – da tudi ko sanjarimo ali počivamo, naši možgani trdo delajo, da to uresničijo.