Standardlägesnätverket är aktivt under viloläge
Kan du föreställa dig hur beskattning det skulle vara att faktiskt tänka på varje liten handling som du engagerar dig i varje dag?
Lyckligtvis vandrar våra sinnen och vi dagdrömmer oss medan vi utför rutinmässiga uppgifter, till exempel att köra till jobbet, ta en dusch eller vattna plantorna. Intressant är den samma delen av hjärnan kopplad till både dagdrömmering och går till minnesbaserad autopilot: standardlägesnätet (DMN).
Dessutom visar ny forskning att DMN spelar en integrerad roll i autopilot-läge.
Standardlägesnätverket
DMN, eller "dagdrömande nätverk", sprids över olika, sammanlänkade områden i cortexen, inklusive de främre, parietala och temporala lobesna. Cortex är hjärnans yttre lager.
Närmare bestämt är DMN uppdelad i tre huvudinfordringar:
- Den ventrala medierna prefrontal cortex
- Den dorsala mediala prefrontala cortexen
- Den bakre cingulerade cortexen och intilliggande precuneus plus den laterala parietala cortexen (dvs Brodmann-området 39)
Den entorhina cortex har också knutits till DMN.
Viktigt är att prefrontal cortex ligger på framsidan av hjärnan och reglerar komplex tanke, beteende och känslor.
Som med många saker i vetenskapen var upptäckten av DMN serendipitous. 1997, med hjälp av positron-emissionstomografi, visade en typ av hjärnbildningsstudie, Shulman och kollegor att jämfört med vilodag minskades blodflödet över en konstellation av hjärnområden medan man utförde nya, icke-självreflekterande mål -dirigerade uppgifter.
Observera, minskningar i blodflödet i dessa hjärnområden innebär minskad aktivitet.
Under 2001 tog Raichle och kollegor nästa viktiga steg för att bestämma att denna aktivitet minskar inte var en fluke ... att de inte var aktiveringar i vilotillståndet som orsakades av experimentellt okontrollerade tankar.
I en översynsartikel från 2015 med titeln "Brains standardlägesnätverk" skriver Raichle följande:
Vi använde positronemissionstomografi (PET) -mätningar av regionalt blodflöde och syreförbrukning för att genom etablerade metaboliska kriterier för aktivering visa att områden som konsekvent uppvisar aktivitetsminskningar under uppgiftens prestanda inte aktiverades i viloläge. Vår artikel var titeln "Ett standardläge för hjärnfunktion". Vi drog slutsatsen att de hjärnområden som observerades för att minska sin aktivitet under uppmärksamhetsbehov, målriktade uppgifter inte aktiverades i vilostaten, men snarare var indicativa för en hittills okänd organisation inom hjärnans egen eller pågående aktivitet.
Vid 2015 hade upptäckten av DMN gett nästan 3000 papper på ämnet. Vi har lärt oss att DMN är mest aktiv när människor lämnas ensamma med sina tankar eller utför automatiska, reflexiva, lärda beteenden i specifika sammanhang i stabila miljöer, som att titta på en film eller köra bil på en välbekant väg. Dessa miljöer är vakna viloläge när en person inte är inriktad på omvärlden. Omvänt är det i experimenterande miljöer som är tänkta intensiva och kognitivt beskattningsliknande att räkna ut ett pussel - DMN är mindre aktiv.
DMN: s många roller framhålls fortfarande. DMN är kopplad till episodiskt minne och minneskonsolidering såväl som sociala och självrelaterade processer. DMN är också kopplad till att tänka på framtiden, påminna om det förflutna och kreativitet. Enligt Raichle har studier på människor visat att DMN "instilierar processer som stöder emotionell behandling (VMPC), självreflekterande mental aktivitet (DMPC) och påminner om tidigare erfarenheter."
I en 2009-studie publicerad i Human Brain Mapping skriver Uddin och medförfattare följande om DMN: "Även om det är möjligt att en omfattande teori kommer att uppstå för att förklara nätverkets förmåga att stödja en så mångfaldig mängd funktioner, desto större sannolikhet är att standardlägesnätet består av funktionellt differentierbara underavdelningar eller delnätverk. "
Intressant, under meditation minskar DMN-aktiviteten. Detta resultat är meningsfullt eftersom meditation är en tid med minskat sinnevandrande och självreflekterande tanke. Under meditation koncentrerar sig en person på den omedelbara erfarenheten och skiftar bort uppmärksamhet från distraheringar.
DMN och autopilot
DMN förutsågs först som information som generellt uppstår i en persons externa och interna miljö. Eftersom DMN identifierades första gången under vilodagen är det frestande att tro att DMN är enbart ansvarig för dagdrömmering, sinnesrörelse och spontana tankar. Spontan kognition innebär ofta tankar om förflutna och framtid, vilket också jells med den uppfattade rollen som DMN. DMN spelar emellertid en mycket mer grundläggande roll i medvetandet.
I en 2017-studie med titeln "Standardlägesbidrag till automatiserad informationsbehandling" finner Vatansever och medförfattare att DMN faktiskt byter hjärnan till minnesbaserad autopilot när vi förstår en uppgift. Författarna hypoteser en möjlig ram för denna process.
Vatansever och medförfattare hypoteser att våra hjärnor är anslutna för att kontinuerligt förutse externa händelser. Vi ständigt internaliserar eventuella oegentligheter i miljön för att ligga till grund för våra förväntningar. Dessa förväntningar används sedan för att informera vårt beslutsfattande och tolka, förutsäga och hantera miljökrav.
Faktum är att hjärnans inneboende aktivitet, speciellt den hos DMN, som använder en betydande del av våra energiförsörjningar i hjärnan, föreslås att återspegla sådana interna modeller i världen som kan hjälpa till med tolkningen av vår omgivning. Även om sådan prediktiv behandling kan utgöra den gemensamma mekanismen genom vilken hjärnan behandlar information som helhet kan det skilja DMN: s förmåga att tillhandahålla en gemensam arbetsyta för konvergens av information med sina omfattande funktionella och strukturella förbindelser med resten av hjärnan och specifikt dess tillgång till minnesbaserad information. Denna integrationsförmåga hos DMN anses vara ett kännetecken för medvetandet, vars nivåer tidigare har förknippats med DMN-integritet.
I studien rekryterade University of Cambridge forskare 28 deltagare att delta i en uppgift medan de låg i en funktionell MR-scanner. Deltagarna visades fyra kort och bad att matcha ett målkort till dessa fyra kort. Målkortet kunde matcha med antingen färg, form eller nummer, och deltagarna behövde räkna ut regeln för matchning. Den funktionella MR-scannern mättes syrehalten i hjärnan, som fungerade som en proxy för hjärnaktivitet.
Det var två steg i den här uppgiften. Det första steget var ett förvärv där volontärerna lärde sig att matcha regel genom försök och fel. Den andra etappen var en ansökan där volontärerna redan hade räknat ut regeln och tillämpade nu den.
Forskarna fann att under uppköpsskedet var det dorsala uppmärksamhetsnätet mest aktivt. Dorsal-uppmärksamhetsnätverket är kopplat till behandling av uppmärksamhetsbehovlig information. Under ansökningsfasen, när deltagarna redan visste regeln och bara tillämpade den, var DMN aktivare.
Forskarna observerade också att i samband med ansökningsfasen, desto starkare var förhållandet mellan aktivitet i DMN och områden i hjärnan inblandad i minnet, såsom hippocampus, desto snabbare kunde deltagarna svara på uppgiften. Detta resultat tyder på att under applikationssteget döpte hjärnan i minnet och svarade på uppgiften med hjälp av en regel från minnet.
Det verkar som om DMN med sina olika kontakter i hela hjärnan hjälper till att skapa en proaktiv ram i hjärnan. I etablerade sammanhang och tider med vakna vilopauser eller rutiner gör DMN minnebaserade förutsägelser och tillåter oss sålunda att fungera på autopilot. Men när DMN inte kan förutsäga framtiden på ett tillförlitligt sätt växlar autopiloten till "manuell" läge och delar av vår hjärna som behandlar uppmärksamhetskrävande information tar över.
Enligt forskarna skulle denna ram som DMN etablerat kunna tillhandahålla "en allt viktig byggnadsställning för att förklara inte bara DMN: s pågående verksamhet under stabila" vila "-betingelser utan även dess bidrag till sociala interaktioner (t ex mentalorientering, intuition, och stereotyper), ett medvetet självförtroende, kreativitet och en mängd andra kognitiva domäner som alla kräver en stabil användning av inlärd information för att förutsäga världen runt oss. "
Implikationer
Liksom DMN: s roll är konsekvenserna av DMN-forskning som utförts av Vatansever breda och kan hjälpa oss att bättre förstå förhållanden som traumatisk hjärnskada. I traumatisk hjärnskada, problem med minne och impulsivitet gör social återintegration svår. Vidare kan dessa resultat hjälpa oss att bättre förstå andra typer av psykisk sjukdom inklusive missbruk , depression och tvångssyndrom . Slutligen kan denna forskning bidra till att belysa mekanismerna för anestetiska läkemedel på hjärnan.
Slutsats
Helt sedan dess upptäckten för nästan 20 år sedan har DMN varit en välsignelse för vetenskapliga forskare och har hjälpt till att omforma hur vi tänker på hjärnfunktionen. Med varje passande år lär vi oss mer om detta mångfacetterade nätverk som spelar en integrerad roll i medvetandet. Forskning som förklarar sin roll i minnesbaserad autopilot tar vår förståelse av DMN ett steg längre genom att förstärka att DMN inte bara är bakgrundsljud och är en viktig kanal för information.
I slutändan har en bättre förståelse av DMN hjälpt till att kasta ljus över den inre erfarenheten av att vara mänsklig. Tänk på den här beskrivningen av Callard och Margulies från en artikel med titeln "Vad vi pratar om när vi pratar om standardlägesnätverket":
DMN har varit anmärkningsvärt produktiv när det gäller att föra fram hittills marginaliserade fält och metoder inom kognitiv neurovetenskaps omkrets och genom sådana intrång gjordes nya linjer av begreppsmässig och metodologisk utredning. Ämnen som trolldräkt, som tidigare ansågs i stor utsträckning bortom kognitiv psykologi, har uppstått som uppvärmda forskningsområden. Neuropsykoanalytiska forskare har funnit att DMN är ett rikt koncept genom vilket man kan fördjupa formuleringar om psykisk energi, psykodynamiska begrepp av själv i förhållande till objekt och fantasi.
> Källor:
> Callard F, Margulies DS. Vad vi pratar om när vi pratar om standardlägesnätverket. Front Hum Neurosci. 2014; 8: 619.
> Raichle ML. Hjärnans standardlägesnätverk. Annu. Rev. Neurosci. 2015. 38: 433-47.
> Uddin LQ, et al. Funktionell anslutning av standardkomponenter för nätverksläge: korrelation, antikorrelation och orsakssamband. Hum Brain Mapp. 2009 februari; 30 (2): 625-37.
> Vatansever D, Menon DK, Stamatakis EA. Standardlägesbidrag till automatiserad informationsbehandling. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; pii: 201710521.