สมองของคุณทำอะไรเมื่อคุณไม่ได้ทำอะไรเลย | นิตยสารควอนต้า

เมื่อใดก็ตามที่คุณทำงานอย่างแข็งขัน เช่น ยกน้ำหนักในยิมหรือทำข้อสอบอย่างหนัก ส่วนของสมองของคุณที่จำเป็นในการดำเนินการจะ “ทำงาน” เมื่อเซลล์ประสาทเพิ่มกิจกรรมทางไฟฟ้า แต่สมองของคุณทำงานอยู่หรือไม่แม้ว่าคุณจะนอนอยู่บนโซฟา?

คำตอบที่นักวิจัยพบคือใช่ ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา พวกเขาได้กำหนดสิ่งที่เรียกว่าเครือข่ายโหมดเริ่มต้น ซึ่งเป็นกลุ่มของพื้นที่สมองที่ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งจะเริ่มทำงานเมื่อคุณไม่ได้ทำอะไรมากนัก การค้นพบนี้ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสมองนอกเหนือจากงานที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน และยังกระตุ้นให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับบทบาทของเครือข่ายสมอง ไม่ใช่แค่บริเวณสมองเท่านั้น ในการจัดการประสบการณ์ภายในของเรา

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักประสาทวิทยาเริ่มใช้เทคนิคใหม่ๆ ในการถ่ายภาพสมองของผู้คนขณะปฏิบัติงานในเครื่องสแกน ตามที่คาดไว้ กิจกรรมในพื้นที่สมองบางส่วนเพิ่มขึ้นระหว่างการทำงาน และที่นักวิจัยต้องประหลาดใจคือ กิจกรรมในพื้นที่สมองส่วนอื่นๆ ลดลงพร้อมกัน นักประสาทวิทยารู้สึกทึ่งที่ในระหว่างทำภารกิจต่างๆ กัน พื้นที่สมองเดียวกันจะควบคุมกิจกรรมของพวกเขาอย่างต่อเนื่อง

เหมือนกับว่าพื้นที่เหล่านี้มีความกระตือรือร้นในขณะที่บุคคลไม่ได้ทำอะไร และปิดไปเมื่อจิตใจต้องมีสมาธิกับสิ่งภายนอก

นักวิจัยเรียกพื้นที่เหล่านี้ว่า “งานเชิงลบ” เมื่อแรกพบพวกเขา มาร์คัส ไรเคิลนักประสาทวิทยาจากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยวอชิงตันในเมืองเซนต์หลุยส์ สงสัยว่าพื้นที่ที่มีภาระงานเชิงลบเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการผ่อนคลายจิตใจ “สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามว่า 'การทำงานของสมองพื้นฐานคืออะไร'” Raichle เล่า ในการทดลอง เขาขอให้ผู้คนที่อยู่ในเครื่องสแกนหลับตาและปล่อยให้จิตใจของพวกเขาล่องลอยไปในขณะที่เขาวัดการทำงานของสมอง

เขาพบว่าในระหว่างการพักผ่อน เมื่อเราหันจิตใจเข้าด้านใน พื้นที่ที่มีงานด้านลบจะใช้พลังงานมากกว่าส่วนอื่นๆ ของสมอง ในรายงานปี 2001 เขาได้ขนานนามกิจกรรมนี้ว่า “โหมดเริ่มต้นของการทำงานของสมอง” สองปีต่อมา หลังจากสร้างข้อมูลที่มีความละเอียดสูงขึ้น ทีมงานจากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้ค้นพบว่ากิจกรรมเชิงลบนี้กำหนดเครือข่ายที่สอดคล้องกันของบริเวณสมองที่มีปฏิสัมพันธ์กัน ซึ่งพวกเขาเรียกว่า เครือข่ายโหมดเริ่มต้น.

การค้นพบเครือข่ายโหมดเริ่มต้นจุดประกายความอยากรู้อยากเห็นในหมู่นักประสาทวิทยาเกี่ยวกับสิ่งที่สมองกำลังทำอยู่หากไม่มีงานที่มุ่งเน้นภายนอก แม้ว่านักวิจัยบางคนเชื่อว่าหน้าที่หลักของเครือข่ายคือการสร้างประสบการณ์ของจิตใจที่เร่ร่อนหรือการฝันกลางวัน แต่ก็มีการคาดเดาอื่นๆ มากมาย บางทีมันอาจควบคุมกระแสแห่งจิตสำนึกหรือกระตุ้นความทรงจำของประสบการณ์ในอดีต และความผิดปกติในเครือข่ายโหมดเริ่มต้นนั้นลอยมาเป็นลักษณะที่เป็นไปได้ของโรคทางจิตเวชและระบบประสาทเกือบทุกชนิด รวมถึงโรคซึมเศร้า โรคจิตเภท และโรคอัลไซเมอร์

ตั้งแต่นั้นมา การวิจัยมากมายเกี่ยวกับโหมดเริ่มต้นก็มีความซับซ้อนในการทำความเข้าใจเบื้องต้น “เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากที่ได้เห็นประเภทของงานและกระบวนทัศน์ที่แตกต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับเครือข่ายโหมดเริ่มต้นในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา” กล่าว ลูซิน่า อุดดิน, นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส

โหมดเริ่มต้นเป็นหนึ่งในเครือข่ายสมองแรกๆ ที่มีลักษณะเฉพาะทางวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ของสมองจำนวนหนึ่ง รวมถึงส่วนต่างๆ ที่ด้านหน้าของสมอง เช่น เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าที่อยู่ตรงกลางของส่วนหลังและหน้าท้อง และส่วนอื่นๆ ที่กระจัดกระจายไปทั่วอวัยวะ เช่น เปลือกนอกซิงกูเลตส่วนหลัง พรีคิวนีอุส และรอยนูนเชิงมุม ภูมิภาคเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความทรงจำ ประสบการณ์การเล่นซ้ำ การทำนาย การพิจารณาการกระทำ รางวัล/การลงโทษ และการบูรณาการข้อมูล (การไฮไลต์ด้วยสีในรูปต่อไปนี้บ่งบอกถึงพื้นที่สมองส่วนนอกบางส่วนที่มีการเคลื่อนไหวมากขึ้นเมื่อเครือข่ายเริ่มต้นทำงาน)

นับตั้งแต่มีการค้นพบ นักประสาทวิทยาได้ระบุเครือข่ายที่แตกต่างกันเพิ่มเติมจำนวนหนึ่งอย่างหลวมๆ ซึ่งแต่ละเครือข่ายกระตุ้นพื้นที่ของสมองที่ดูเหมือนจะแตกต่างกันออกไป พื้นที่ที่เปิดใช้งานเหล่านี้ไม่ได้ทำงานแยกจากกัน แต่จะประสานกันอย่างพร้อมเพรียงกัน “คุณไม่สามารถคิดถึงวงซิมโฟนีออร์เคสตราเป็นเพียงไวโอลินหรือโอโบได้” Raichle กล่าว ในทำนองเดียวกัน ในเครือข่ายสมอง แต่ละส่วนจะมีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อสร้างผลกระทบที่จะเกิดขึ้นร่วมกันเท่านั้น

จากการวิจัยพบว่า ผลกระทบของเครือข่ายโหมดเริ่มต้น ได้แก่ การหลงทางของจิตใจ การจดจำประสบการณ์ในอดีต การคิดเกี่ยวกับสภาพจิตใจของผู้อื่น การจินตนาการถึงอนาคต และภาษาในการประมวลผล แม้ว่าสิ่งนี้อาจดูเหมือนเป็นถุงที่หยิบเอาแง่มุมต่างๆ ของความรู้ความเข้าใจที่ไม่เกี่ยวข้องกัน วินอด เมนอนผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการประสาทวิทยาศาสตร์ Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory ตั้งทฤษฎีเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าฟังก์ชันทั้งหมดเหล่านี้อาจมีประโยชน์ในการ การสร้างเรื่องราวภายใน. ในมุมมองของเขา เครือข่ายโหมดเริ่มต้นช่วยให้คุณคิดว่าคุณเป็นใครในความสัมพันธ์กับผู้อื่น นึกถึงประสบการณ์ในอดีตของคุณ แล้วสรุปทั้งหมดนั้นให้กลายเป็นการเล่าเรื่องด้วยตนเองที่สอดคล้องกัน

โหมดเริ่มต้นนั้นขึ้นอยู่กับสิ่งที่ซับซ้อนอย่างชัดเจน มันเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ มากมายที่ไม่สามารถอธิบายได้อย่างละเอียด “มันโง่มากที่คิดว่าเราจะเป็นเหมือน 'บริเวณสมองหรือเครือข่ายสมองส่วนเดียวทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่ง'” Uddin กล่าว “ฉันไม่คิดว่ามันจะเป็นแบบนั้น”

Uddin เริ่มตรวจสอบเครือข่ายโหมดเริ่มต้นเนื่องจากเธอสนใจในการจดจำตนเอง และงานการจดจำตนเองหลายอย่าง เช่น การระบุใบหน้าหรือเสียงของคุณเอง ดูเหมือนจะเชื่อมโยงกับเครือข่าย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เธอได้เปลี่ยนความสนใจไปที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเครือข่ายสมอง เช่นเดียวกับที่พื้นที่สมองที่แตกต่างกันมีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อสร้างเครือข่าย เครือข่ายที่แตกต่างกันก็มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างมีความหมาย Uddin กล่าว “ปฏิสัมพันธ์ของเครือข่ายมีความชัดเจนในการศึกษาในบางแง่มุมมากกว่าแค่เครือข่ายที่แยกจากกัน เพราะพวกเขาทำงานร่วมกันแล้วแยกจากกัน และเปลี่ยนแปลงสิ่งที่พวกเขาทำอยู่เมื่อเวลาผ่านไป”

เธอสนใจเป็นพิเศษว่าเครือข่ายโหมดเริ่มต้นโต้ตอบกับอย่างไร เครือข่ายความสามารถซึ่งดูเหมือนว่าจะช่วยให้เราระบุข้อมูลที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในช่วงเวลาหนึ่งๆ ได้ งานของเธอแนะนำว่าเครือข่ายจุดเด่นจะตรวจจับเมื่อมีบางสิ่งที่สำคัญที่ต้องใส่ใจ จากนั้นทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิดสำหรับเครือข่ายโหมดเริ่มต้น

นักวิจัยยังได้ตรวจสอบว่าความผิดปกติด้านสุขภาพจิต เช่น ภาวะซึมเศร้า อาจเชื่อมโยงกับปัญหากับเครือข่ายโหมดเริ่มต้นหรือไม่ จนถึงขณะนี้ ผลการวิจัยยังไม่สามารถสรุปผลได้ ตัวอย่างเช่น ในผู้ที่เป็นโรคซึมเศร้า นักวิจัยบางคนพบว่าโหนดเครือข่ายมีการเชื่อมต่อมากเกินไป ในขณะที่คนอื่นๆ พบว่าตรงกันข้าม นั่นคือโหนดไม่สามารถเชื่อมต่อได้ และในการศึกษาบางส่วน เครือข่ายโหมดเริ่มต้นเองก็ไม่ได้ผิดปกติ แต่การโต้ตอบกับเครือข่ายอื่นนั้นกลับเป็นเช่นนั้น การค้นพบเหล่านี้อาจดูเหมือนเข้ากันไม่ได้ แต่สอดคล้องกับการค้นพบล่าสุดที่ว่าภาวะซึมเศร้าอาจเป็นได้ กลุ่มอาการผิดปกติต่างๆ ที่มีอาการคล้ายกัน.

ในขณะเดียวกัน Menon ก็ได้พัฒนาสิ่งที่เขาเรียกว่า ทฤษฎีเครือข่ายสามเท่า. โดยตั้งข้อสังเกตว่าปฏิสัมพันธ์ที่ผิดปกติระหว่างเครือข่ายโหมดเริ่มต้น เครือข่ายการรับรู้ และเครือข่ายที่สามที่เรียกว่าเครือข่ายส่วนหน้า อาจส่งผลต่อความผิดปกติด้านสุขภาพจิต รวมถึงโรคจิตเภท ภาวะซึมเศร้า ความวิตกกังวล ภาวะสมองเสื่อม และออทิสติก โดยทั่วไป กิจกรรมของเครือข่ายโหมดเริ่มต้นจะลดลงเมื่อมีคนให้ความสนใจกับสิ่งเร้าภายนอก ในขณะที่กิจกรรมในเครือข่ายอื่นอีกสองเครือข่ายจะเพิ่มขึ้น การผลักดันและดึงระหว่างเครือข่ายนี้อาจไม่ทำงานในลักษณะเดียวกันในผู้ที่มีความผิดปกติทางจิตเวชหรือพัฒนาการ Menon ผู้ต้องสงสัย

ดีน่า บาร์ชซึ่งศึกษาประสาทชีววิทยาเกี่ยวกับอาการป่วยทางจิตที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ในเมืองเซนต์หลุยส์ รู้สึกทึ่งกับทฤษฎีเครือข่ายสามเครือข่าย การตรวจสอบว่าเครือข่ายต่างๆ เชื่อมโยงกันในผู้ที่มีความผิดปกติด้านสุขภาพจิตสามารถช่วยให้นักวิจัยค้นพบกลไกที่ซ่อนอยู่และพัฒนาวิธีการรักษาได้อย่างไร เธอกล่าว อย่างไรก็ตาม เธอไม่คิดว่าการมีปฏิสัมพันธ์ทางเครือข่ายเพียงอย่างเดียวจะอธิบายความเจ็บป่วยทางจิตได้อย่างสมบูรณ์ “ฉันคิดว่าการทำความเข้าใจความแตกต่างในการเชื่อมต่อเป็นจุดเริ่มต้น” Barch กล่าว “มันไม่ใช่จุดสิ้นสุด”

ความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับเครือข่ายโหมดเริ่มต้นก็ไม่ใช่จุดสิ้นสุดเช่นกัน นับตั้งแต่การค้นพบนี้ ได้ผลักดันให้นักประสาทวิทยาคิดถึงผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ระหว่างเครือข่ายสมองนอกเหนือจากความรับผิดชอบของสมองส่วนเดียว และสิ่งนี้ได้ผลักดันให้ผู้คนจำนวนมากชื่นชมกิจกรรมที่มุ่งเน้นภายในจิตใจ แม้ว่าเราจะฝันกลางวันหรือพักผ่อน สมองของเราก็ยังทำงานหนักเพื่อให้มันเกิดขึ้น