Το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας είναι ενεργό κατά τη διάρκεια καταστάσεων ανάπαυσης
Μπορείτε να φανταστείτε πόσο θα ήταν να επιβαρύνεστε με το να σκεφτείτε πραγματικά για κάθε μικρή ενέργεια που ασκείτε καθημερινά;
Ευτυχώς, το μυαλό μας περιπλανιέται και εμείς ονειροπόλημα, ενώ κάνουμε καθημερινές εργασίες, όπως η οδήγηση στην εργασία, το ντους ή το πότισμα των φυτών. Είναι ενδιαφέρον ότι το ίδιο τμήμα του εγκεφάλου συνδέεται τόσο με την ονειροπόληση όσο και με τον αυτόματο πιλότο που βασίζεται στη μνήμη: το δίκτυο προεπιλεγμένων τρόπων λειτουργίας (DMN).
Επιπλέον, νέα έρευνα δείχνει ότι το DMN παίζει αναπόσπαστο ρόλο στον αυτόματο πιλότο.
Το δίκτυο λειτουργίας προεπιλογής
Το DMN, ή το "ονειροπόλημα", απλώνεται σε διάφορες, διασυνδεδεμένες περιοχές του φλοιού, συμπεριλαμβανομένων των μετωπιαίων, βρεγματικών και κροταφικών λοβών. Ο φλοιός είναι το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου .
Ειδικότερα, το DMN χωρίζεται σε τρεις βασικές υποδιαιρέσεις:
- Ο πρόδρομος φλοιός του κοιλιακού μέσου
- Ο ραχιαίος μεσαίος προμετωπικός φλοιός
- Ο οπίσθιος φλεγμονώδης φλοιός και ο γειτονικός προκένιος συν τον πλευρικό φλοιό του βρεγματικού ιστού (δηλαδή, περιοχή Brodmann 39)
Ο ενδορρινικός φλοιός συνδέθηκε επίσης με το DMN.
Είναι σημαντικό ότι ο προμετωπικός φλοιός βρίσκεται στο μέτωπο του εγκεφάλου και ρυθμίζει τη σύνθετη σκέψη, τη συμπεριφορά και το συναίσθημα.
Όπως συμβαίνει με πολλά πράγματα στην επιστήμη, η ανακάλυψη του DMN ήταν απότομη. Το 1997, με τη χρήση τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων, ενός τύπου εγκεφαλικής απεικονιστικής μελέτης, ο Shulman και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι σε σύγκριση με κατάσταση ηρεμίας, η ροή αίματος σε έναν αστερισμό των περιοχών του εγκεφάλου μειώθηκε κατά την εκτέλεση νέου, μη αυτοαναφορικού στόχου -προσαρμοσμένες εργασίες.
Σημειωτέον, μειώσεις της ροής αίματος σε αυτές τις περιοχές εγκεφάλου σημαίνουν μειωμένη δραστικότητα.
Το 2001, ο Raichle και οι συνάδελφοί του έκαναν το επόμενο κρίσιμο βήμα για να προσδιορίσουν ότι αυτές οι δραστηριότητες μειώνονται δεν ήταν ένα fluke ... ότι δεν ήταν ενεργοποιήσεις στην κατάσταση ηρεμίας που προκαλούνται από πειραματικά ανεξέλεγκτες σκέψεις.
Σε ένα άρθρο αναθεώρησης του 2015 με τίτλο "The Default Mode Network of Brain," ο Raichle γράφει τα εξής:
Χρησιμοποιήσαμε μετρήσεις τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ) για την περιφερειακή ροή αίματος και την κατανάλωση οξυγόνου για να δείξουμε με καθορισμένα μεταβολικά κριτήρια για την ενεργοποίηση ότι περιοχές που εμφανίζουν συνεχείς μειώσεις δραστικότητας κατά τη διάρκεια της εργασίας δεν ενεργοποιήθηκαν στην κατάσταση ηρεμίας. Το άρθρο μας είχε τίτλο "Μια προεπιλεγμένη λειτουργία λειτουργίας εγκεφάλου". Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι περιοχές του εγκεφάλου που παρατηρήθηκαν να μειώσουν τη δραστηριότητά τους κατά τη διάρκεια εργασιών που απαιτούν προσοχή και στόχου δεν ενεργοποιήθηκαν στην κατάσταση ηρεμίας αλλά μάλλον ήταν ενδεικτικές μιας μη αναγνωρισμένης οργάνωσης μέσα στην εσωτερική ή συνεχή δραστηριότητα του εγκεφάλου.
Μέχρι το 2015, η ανακάλυψη του DMN είχε γεννήσει σχεδόν 3000 έγγραφα σχετικά με το θέμα. Έχουμε μάθει ότι το DMN είναι πιο ενεργό όταν οι άνθρωποι μένουν μόνοι με τις σκέψεις τους ή πραγματοποιούν αυτόματες, αντανακλαστικές, μαθησιακές συμπεριφορές κάτω από συγκεκριμένα περιβάλλοντα σε σταθερά περιβάλλοντα - όπως βλέποντας μια ταινία ή οδηγώντας ένα αυτοκίνητο σε μια γνωστή διαδρομή. Αυτά τα περιβάλλοντα είναι αφυπνιστικές καταστάσεις ηρεμίας όταν ένα άτομο δεν επικεντρώνεται στον έξω κόσμο. Αντίθετα, σε πειραματικά περιβάλλοντα που θεωρούνται εντατικά και γνωστικώς φορολογικά - όπως και το να βγάλουμε ένα παζλ - το DMN είναι λιγότερο ενεργό.
Οι πολλοί ρόλοι του DMN εξακολουθούν να διασαφηνίζονται. Το DMN συνδέεται με την επεισοδιακή μνήμη και την ενοποίηση της μνήμης, καθώς και με κοινωνικές και αυτοσυνδεόμενες διαδικασίες. Το DMN συνδέεται επίσης με τη σκέψη για το μέλλον, που θυμίζει το παρελθόν και τη δημιουργικότητα. Σύμφωνα με τον Raichle, στους ανθρώπους, οι μελέτες έχουν δείξει ότι το DMN "παράγει διαδικασίες που υποστηρίζουν τη συναισθηματική επεξεργασία (VMPC), την αυτοαναφορική πνευματική δραστηριότητα (DMPC) και την ανάμνηση προηγούμενων εμπειριών".
Σε μια μελέτη του 2009 που δημοσιεύθηκε στο Human Brain Mapping , ο Uddin και οι συν-συγγραφείς γράφουν τα ακόλουθα σχετικά με το DMN: «Αν και είναι πιθανό να προκύψει μια ολοκληρωμένη θεωρία που να εξηγεί την ικανότητα του δικτύου να υποστηρίζει μια τέτοια ποικιλία λειτουργιών, ότι το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας αποτελείται από λειτουργικά διαφοροποιήσιμες υποδιαιρέσεις ή υποδίκτυα. "
Είναι ενδιαφέρον, κατά τη διάρκεια του διαλογισμού, η δραστικότητα του DMN μειώνεται. Αυτό το εύρημα έχει νόημα, διότι ο διαλογισμός είναι μια εποχή μειωμένης σκέψης περιπλάνησης και αυτοαναφορικής σκέψης. Κατά τη διάρκεια του διαλογισμού, ένα άτομο επικεντρώνεται στην άμεση εμπειρία και απομακρύνει την προσοχή από τις περισπασμούς.
DMN και Autopilot
Το DMN θεωρήθηκε αρχικά ως πληροφορία που γεννάται στο εξωτερικό και εσωτερικό περιβάλλον ενός ατόμου. Επειδή το DMN εντοπίστηκε για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια της ηρεμίας, είναι δελεαστικό να πιστεύουμε ότι το DMN είναι απλώς υπεύθυνο για ονειροπόληση, περιπλάνηση στο μυαλό και αυθόρμητες σκέψεις. Η αυθόρμητη συνειδητοποίηση συχνά περιλαμβάνει σκέψεις για το παρελθόν και το μέλλον, οι οποίες επίσης εκδηλώνονται με τον αντιληπτό ρόλο του DMN. Ωστόσο, το DMN παίζει πολύ σημαντικότερο ρόλο στη συνείδηση.
Σε μια μελέτη του 2017 με τίτλο "Προεπιλογή τρόπων συμβολής στην αυτοματοποιημένη επεξεργασία πληροφοριών", ο Vatansever και οι συν-συγγραφείς διαπιστώνουν ότι το DMN στην πραγματικότητα μετατρέπει τον εγκέφαλο σε αυτόματο πιλότο που βασίζεται στη μνήμη μόλις καταλάβουμε μια εργασία. Οι συγγραφείς υποθέτουν ένα πιθανό πλαίσιο για αυτή τη διαδικασία.
Ο Vatansever και οι συν-συγγραφείς υποθέτουν ότι οι εγκέφαλοί μας είναι ενσύρματοι να προβλέπουν συνεχώς εξωτερικά γεγονότα. Διατηρούμε διαρκώς τυχόν παρατυπίες στο περιβάλλον για να αποτελέσουμε τη βάση των προσδοκιών μας. Αυτές οι προσδοκίες χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να ενημερώσουν τη λήψη αποφάσεων και να ερμηνεύσουν, να προβλέψουν και να ενεργήσουν για περιβαλλοντικές απαιτήσεις.
Πράγματι, η εγγενής δραστηριότητα του εγκεφάλου, ειδικά εκείνη του DMN, που χρησιμοποιεί ένα σημαντικό μέρος του εγκεφαλικού μας εφοδιασμού, προτείνεται να αντικατοπτρίζει τέτοια εσωτερικά μοντέλα του κόσμου που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ερμηνεία του περιβάλλοντός μας. Αν και μια τέτοια πρόβλεψη μπορεί να αποτελέσει τον κοινό μηχανισμό με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται την πληροφορία στο σύνολό της, αυτό που μπορεί να διακρίνει το DMN είναι η ικανότητά του να παρέχει ένα κοινό χώρο εργασίας για τη σύγκλιση πληροφοριών με τις εκτεταμένες λειτουργικές και δομικές συνδέσεις του με τον υπόλοιπο εγκέφαλο και συγκεκριμένα την πρόσβασή της σε πληροφορίες που βασίζονται στη μνήμη. Αυτή η ικανότητα ενσωμάτωσης του DMN θεωρείται ότι αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα της συνείδησης, τα επίπεδα των οποίων έχουν προηγουμένως συνδεθεί με την ακεραιότητα του DMN.
Στη μελέτη, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Cambridge στρατολόγησαν 28 συμμετέχοντες για να συμμετάσχουν σε μια εργασία ενώ βρισκόταν σε ένα λειτουργικό σαρωτή MRI. Οι συμμετέχοντες έδειξαν τέσσερις κάρτες και ζήτησαν να ταιριάζουν με μια κάρτα στόχου σε αυτές τις τέσσερις κάρτες. Η κάρτα στόχος θα μπορούσε να ταιριάξει είτε με χρώμα, σχήμα είτε με αριθμό και οι συμμετέχοντες έπρεπε να καταλάβουν τον κανόνα για αντιστοίχιση. Ο λειτουργικός σαρωτής MRI μέτρησε τα επίπεδα οξυγόνου στον εγκέφαλο, ο οποίος χρησίμευσε ως υποκατάστατο της εγκεφαλικής δραστηριότητας.
Υπήρχαν δύο στάδια σε αυτό το έργο. Το πρώτο στάδιο ήταν μια εξαγορά στην οποία οι εθελοντές έμαθαν να ταιριάζουν με τον κανόνα μέσω δοκιμών και σφαλμάτων. Το δεύτερο στάδιο ήταν μια εφαρμογή στην οποία οι εθελοντές είχαν ήδη καταλάβει τον κανόνα και την εφαρμόζουν τώρα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κατά το στάδιο της απόκτησης, το ραχιαίο δίκτυο προσοχής ήταν πιο ενεργό. Το δίκτυο της ραχιαίας προσοχής συνδέεται με την επεξεργασία πληροφοριών που απαιτούν προσοχή. Κατά τη φάση υποβολής αιτήσεων, όταν οι συμμετέχοντες γνώριζαν ήδη τον κανόνα και απλώς την εφαρμόζουν, ο DMN ήταν πιο ενεργός.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι κατά τη διάρκεια της εφαρμογής, όσο ισχυρότερη είναι η σχέση μεταξύ δραστηριότητας στο DMN και σε περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στη μνήμη, όπως ο ιππόκαμπος, τόσο πιο γρήγορα οι συμμετέχοντες ήταν σε θέση να ανταποκριθούν στην εργασία. Αυτό το εύρημα δείχνει ότι κατά τη διάρκεια της εφαρμογής, ο εγκέφαλος βυθίστηκε στη μνήμη και απάντησε στην εργασία χρησιμοποιώντας έναν κανόνα από τη μνήμη.
Φαίνεται ότι το DMN με τις ποικίλες συνδέσεις του σε όλο τον εγκέφαλο συμβάλλει στη δημιουργία ενός δυναμικού πλαισίου στον εγκέφαλο. Σε εδραιωμένα περιβάλλοντα και ώρες αφυπνιστικών καταστάσεων ανάπαυσης ή ρουτίνας, το DMN κάνει προβλέψεις βάσει μνήμης και έτσι μας επιτρέπει να λειτουργούμε με αυτόματο πιλότο. Ωστόσο, όταν το DMN δεν είναι σε θέση να προβλέψει το μέλλον με αξιόπιστο τρόπο, ο αυτόματος πιλότος αλλάζει σε λειτουργία "χειροκίνητα" και τμήματα του εγκεφάλου μας που επεξεργάζονται πληροφορίες που απαιτούν προσοχή αναλαμβάνουν.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό το πλαίσιο που καθόρισε το DMN θα μπορούσε να αποτελέσει "ένα πολύ σημαντικό ικρίωμα για να εξηγήσει όχι μόνο τη συνεχιζόμενη δραστηριότητα του DMN σε σταθερές συνθήκες ανάπαυσης αλλά και τη συμβολή του στις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις (π.χ. θεωρία του μυαλού, και στερεοτυπία), μια συνειδητή αίσθηση του εαυτού, τη δημιουργικότητα και μια ποικιλία άλλων γνωστικών πεδίων που απαιτούν την σταθερή χρήση των πληροφοριών που μάθαμε για την πρόβλεψη του κόσμου γύρω μας.
Επιπτώσεις
Όπως ο ρόλος του ίδιου του DMN, οι συνέπειες της έρευνας DMN που πραγματοποιήθηκε από το Vatansever είναι ευρείες και θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα τις συνθήκες όπως ο τραυματικός εγκεφαλικός τραυματισμός. Στην τραυματική εγκεφαλική βλάβη, τα προβλήματα με τη μνήμη και την παρορμητικότητα καθιστούν την κοινωνική επανένταξη δύσκολη. Επιπλέον, αυτά τα ευρήματα μπορεί να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα άλλα είδη ψυχικών ασθενειών, όπως τον εθισμό , την κατάθλιψη και την ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή . Τέλος, η έρευνα αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποσαφήνιση των μηχανισμών των αναισθητικών φαρμάκων στον εγκέφαλο.
Συμπέρασμα
Από τότε που ανακάλυψε σχεδόν 20 χρόνια πριν, το DMN αποτέλεσε πλεονέκτημα για τους επιστημονικούς ερευνητές και βοήθησε να αναμορφωθεί ο τρόπος που σκεφτόμαστε τη λειτουργία του εγκεφάλου. Με κάθε παρελθόν έτος, μαθαίνουμε περισσότερα για αυτό το πολύπλευρο δίκτυο που διαδραματίζει αναπόσπαστο ρόλο στη συνείδηση. Η έρευνα που εξηγεί το ρόλο της στο αυτόματο πιλότο που βασίζεται στη μνήμη κατανοεί το DMN ένα βήμα παραπέρα ενισχύοντας ότι το DMN δεν είναι απλώς θόρυβος υποβάθρου και είναι ένας σημαντικός αγωγός για πληροφορίες.
Σε μια τελική σημείωση, η καλύτερη κατανόηση του DMN βοήθησε να ρίξει φως στην εσωτερική εμπειρία του να είσαι άνθρωπος. Εξετάστε αυτή την περιγραφή από τους Callard και Margulies από ένα άρθρο με τίτλο "Τι μιλάμε όταν μιλάμε για το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας":
Το DMN ήταν εξαιρετικά παραγωγικό για να φέρει μέχρι τώρα περιθωριοποιημένα πεδία και μεθόδους μέσα στις περιφέρειες της γνωστικής νευροεπιστήμης - και, με τέτοιες επιδρομές, πυροδότησε νέες γραμμές εννοιολογικής και μεθοδολογικής έρευνας. Θέματα όπως η περιπλάνηση στο μυαλό, που προηγουμένως θεωρούνταν σε μεγάλο βαθμό πέρα από την εμβέλεια της γνωστικής ψυχολογίας, εμφανίστηκαν ως θερμότερες περιοχές έρευνας. Οι νευροψυχαναλυτικοί ερευνητές βρήκαν ότι το DMN είναι μια πλούσια ιδέα μέσω της οποίας θα προωθηθούν οι συνθέσεις για την ψυχική ενέργεια, τις ψυχοδυναμικές έννοιες του εαυτού σε σχέση με τα αντικείμενα και τη φαντασία.
> Πηγές:
> Callard F, Margulies DS. Αυτό που μιλάμε όταν μιλάμε για το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας. Μπροστά Hum Neurosci. 2014, 8: 619.
> Raichle ML. Το δίκτυο προεπιλογής του εγκεφάλου. Annu. Rev. Neurosci. 2015. 38: 433-47.
> Uddin LQ, et αϊ. Λειτουργική συνδεσιμότητα των συνιστωσών του δικτύου προεπιλεγμένης λειτουργίας: συσχέτιση, αντιστροφή και αιτιότητα. Χάρτης εγκεφάλου Hum. 2009 Φεβ · 30 (2): 625-37.
> Vatansever D, Menon DK, Σταμάτακης ΕΑ. Προκαθορισμένες συνεισφορές τρόπου λειτουργίας στην αυτοματοποιημένη επεξεργασία πληροφοριών. Proc Natl Acad Sci US Α. 2017; ρϋ: 201710521.