Розуміння мережі за замовчуванням

Функціональна магнітно-резонансна томографія (fMRI) дозволяє нам робити висновки про активність мозку у живих людей на основі візуально переконливих зображень. З одного боку, це дозволило нам зробити деякі важливі коментарі щодо природних мереж мозку, включаючи мережу за замовчуванням. Однак для того, щоб зрозуміти такі мережі, спочатку потрібен певний досвід функціонального зв’язку.

Що таке МРТ з функціональним підключенням?

Багато досліджень фМРТ проводяться в той час, коли пацієнт активно виконує певні дії. Наприклад, якщо вони натискають кнопку правою рукою, пізніше ви можете побачити, як тоді загоряється частина лівої півкулі біля моторної кори.

Інший підхід полягає в тому, щоб дивитись на мозок, коли волонтер-дослідник взагалі нічого не робить у сканері⁠ - просто лежить там. Цю методику іноді називають фМРТ у стані спокою.

Поки ми лежимо там, різні ділянки мозку мають коливальну активність, тобто хвилі електрики, пов’язані з сигналом МРТ. Іноді ці хвилі синхронізуються між собою, це означає, що вони одночасно потрапляють на максимуми і мінімуми форми хвилі. Це трохи ніби вони були різними членами оркестру, які грали один і той же музичний твір, ходячи за одним диригентом. Кажуть, що дві такі області функціонально пов’язані.

Функціональний зв’язок не потрібно вимірювати в стані спокою. Такі дії, як звернення уваги на щось важливе, можуть змінити схеми функціонального зв’язку в мозку.

Функціональний зв’язок не обов’язково означає, що дві області мозку пов’язані безпосередньо та фізично. Наприклад, дві різні ділянки мозку можуть бути досить далеко один від одного, але обидва отримують сигнали від центральної області мозку, як таламус. Вони все ще можуть бути функціонально підключені, якщо їх сигнали синхронізовані.

Представляємо мережу за замовчуванням

Протягом останнього десятиліття все більше уваги приділяється цьому функціональному зв’язку як способу пошуку мереж у мозку, пов’язаних із певними видами діяльності, включаючи просто відпочинок. Однією з найбільш відомих мереж, яку слід обговорити, є мережа за замовчуванням.

Термін "режим за замовчуванням" вперше був використаний доктором Маркусом Рейчлем в 2001 році для опису функції мозку, що відпочиває. Раніше вже зазначалося, що "відпочиваючий" мозок використовує навряд чи менше енергії, ніж мозок, виконуючи "активне" завдання, припускаючи що, можливо, мозок не «відпочиває» настільки, наскільки змінює тип діяльності, якою він активно займається.

Мережа за замовчуванням (DMN) передбачає коливання низьких частот приблизно одного коливання в секунду. Мережа найбільш активна, коли мозок у спокої. Коли мозок спрямований на завдання або мету, мережа за замовчуванням деактивується.

Насправді може існувати більше однієї мережі за замовчуванням⁠ - те, що ми назвали DMN, насправді може бути сукупністю менших мереж, кожна з яких присвячена чомусь трохи іншому, ніж інша. Тим не менш, зараз певні ділянки мозку прийнято вважати частиною DMN.

Які частини мозку є в DMN?

Ділянки головного мозку, включені до мережі за замовчуванням, включають медіальну скроневу частку, медіальну префронтальну кору і задню порожнисту кору, а також черевний прекунеус та частини тім’яної кори. Усі ці регіони були пов'язані з якимось аспектом внутрішньої думки. Наприклад, медіальна скронева частка пов'язана з пам'яттю. Медіальна префронтальна кора пов’язана з теорією розуму, здатністю розпізнавати інших, що мають думки та почуття, подібні до власних. Вважається, що задній цингулат включає інтеграцію різних видів внутрішніх думок. Дзеркальні нейрони також були призначені для взаємодії з DMN.

Що робить DMN?

Оскільки мережа режиму за замовчуванням найбільш активна в стані спокою і через задіяні структури, деякі люди вважають, що вона пов'язана з інтроспективною думкою, включаючи такі дії, як мріяння або пошук спогадів. Однак інші припускають, що ця діяльність може просто бути пов’язаними з фізіологічними процесами, не пов’язаними з якоюсь конкретною діяльністю⁠ - навіть спокою⁠, - хоча ця думка, здається, випадає з ласки.

Зміни в мережі за замовчуванням пов'язані з великою кількістю різних захворювань, включаючи хворобу Альцгеймера, аутизм, шизофренію, біполярний розлад, посттравматичний стресовий розлад, депресію тощо. Хвороби можуть спричиняти або занадто малу активність, або занадто велику, і іноді дані різняться щодо того, що насправді відбувається. Чи це відображає погане розуміння хвороби, техніки чи обох, часто невідомо.

Одна з дорікань, яка виникла щодо DMN, полягає в тому, що зміни в ній здаються дуже неспецифічними⁠ - яке значення має вимірювання, якщо насправді не говорить вам, у чому проблема? Інші сумніваються, чи є мережа навіть життєздатною концепцією, хоча, оскільки дослідження нагромаджують біологічну актуальність DMN, стає складнішим сумнівом.

Також були описані інші мережі, такі як мережі, пов'язані з увагою, зором та слухом. Хоча медичні переваги цих мереж залишаються незрозумілими, вони можуть відображати важливу зміну в тому, як ми думаємо про мозок, і хто може сказати, куди таке мислення приведе нас у майбутньому?