Opis sieci w trybie domyślnym

Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) pozwala na wyciąganie wniosków na temat aktywności mózgu u żywych ludzi na podstawie atrakcyjnych wizualnie obrazów. Po pierwsze, pozwoliło nam to poczynić kilka ważnych uwag na temat naturalnie występujących sieci mózgowych, w tym sieci trybu domyślnego. Jednak aby zrozumieć takie sieci, najpierw trzeba mieć pewne podstawy w zakresie łączności funkcjonalnej.

Co to jest rezonans magnetyczny łączności funkcjonalnej?

Wiele badań fMRI jest wykonywanych, gdy pacjent aktywnie wykonuje jakąś aktywność. Na przykład, jeśli wciśnie przycisk prawą ręką, możesz później zobaczyć część lewej półkuli w pobliżu kory ruchowej zapaloną w tym czasie.

Innym podejściem jest przyjrzenie się mózgowi, podczas gdy ochotnik w ogóle nie robi nic w skanerze - po prostu tam leży. Technika ta jest czasami nazywana fMRI w stanie spoczynku.

Kiedy tak leżymy, różne obszary mózgu mają aktywność oscylacyjną, co oznacza fale elektryczne, które są związane z sygnałem MRI. Czasami fale te są ze sobą zsynchronizowane, co oznacza, że ​​uderzają w wzloty i upadki przebiegu w tym samym czasie. To trochę tak, jakby byli różnymi członkami orkiestry grającej ten sam utwór i podążając za tym samym dyrygentem. Mówi się, że dwa takie obszary są funkcjonalnie połączone.

Funkcjonalnej łączności nie trzeba mierzyć w spoczynku. Czynności takie jak zwracanie uwagi na coś ważnego mogą zmienić wzorce funkcjonalnej łączności w mózgu.

Funkcjonalna łączność niekoniecznie oznacza, że ​​dwa obszary mózgu są ze sobą bezpośrednio i fizycznie połączone. Na przykład dwa różne obszary mózgu mogą być dość daleko od siebie, ale oba otrzymują sygnały z centralnego obszaru mózgu, takiego jak wzgórze. Mogą one nadal być funkcjonalnie połączone, jeśli ich sygnały są zsynchronizowane.

Przedstawiamy sieć w trybie domyślnym

W ciągu ostatniej dekady coraz większą uwagę zwracano na tę funkcjonalną łączność jako sposób na znalezienie sieci w mózgu, które są związane z określonymi czynnościami, w tym tylko odpoczynkiem. Jedną z najważniejszych sieci do omówienia jest sieć w trybie domyślnym.

Termin „tryb domyślny” został po raz pierwszy użyty przez dr Marcusa Raichle w 2001 r. Do opisania spoczynkowej funkcji mózgu. Wcześniej zauważono, że „spoczynkowy” mózg zużywa niewiele mniej energii niż mózg wykonujący „aktywne” zadanie, co sugeruje że być może mózg nie tyle „odpoczywa”, ile zmienia rodzaj czynności, w którą jest aktywnie zaangażowany.

Sieć trybu domyślnego (DMN) obejmuje oscylacje o niskiej częstotliwości wynoszące około jednej fluktuacji na sekundę. Sieć jest najbardziej aktywna, gdy mózg jest w stanie spoczynku. Kiedy mózg jest skierowany na zadanie lub cel, domyślna sieć dezaktywuje się.

W rzeczywistości może istnieć więcej niż jedna sieć w trybie domyślnym⁠ - to, co nazwaliśmy DMN, może w rzeczywistości być zbiorem mniejszych sieci, z których każda jest przeznaczona do czegoś nieco innego niż druga. Niemniej jednak, obecnie powszechnie uważa się, że niektóre obszary mózgu są częścią DMN.

Jakie części mózgu znajdują się w DMN?

Obszary mózgu włączone do sieci trybu domyślnego obejmują przyśrodkowy płat skroniowy, przyśrodkową korę przedczołową i tylną korę zakrętu obręczy, a także przedklinik brzuszny i części kory ciemieniowej. Wszystkie te regiony zostały powiązane z jakimś aspektem myśli wewnętrznej. Na przykład przyśrodkowy płat skroniowy jest powiązany z pamięcią. Przyśrodkowa kora przedczołowa została powiązana z teorią umysłu, zdolnością rozpoznawania innych jako posiadających myśli i uczucia podobne do własnych. Uważa się, że tylny zakręt obręczy obejmuje integrację różnego rodzaju myśli wewnętrznych. Przypuszcza się również, że neurony lustrzane oddziałują z DMN.

Co robi DMN?

Ponieważ sieć trybu domyślnego jest najbardziej aktywna w spoczynku i ze względu na związane z nią struktury, niektórzy ludzie twierdzą, że jest ona związana z myśleniem introspekcyjnym, w tym czynnościami takimi jak marzenia lub odzyskiwanie wspomnień. Inni sugerowali jednak, że aktywność może po prostu być związane z fizjologicznymi procesami niezwiązanymi z żadną konkretną aktywnością - nawet odpoczynkiem - chociaż ta opinia wydaje się być nie do przyjęcia.

Zmiany w sieci trybu domyślnego zostały powiązane z wieloma różnymi chorobami, w tym chorobą Alzheimera, autyzmem, schizofrenią, chorobą afektywną dwubiegunową, zespołem stresu pourazowego, depresją i nie tylko. Choroby mogą powodować zbyt małą lub zbyt dużą aktywność, a czasami dane różnią się, co do tego, co faktycznie ma miejsce. Często niepewne jest, czy odzwierciedla to słabe zrozumienie choroby, techniki lub obu.

Jednym z zarzutów, jakie pojawiły się w odniesieniu do DMN, jest to, że zmiany w nim wydają się bardzo niespecyficzne⁠ - jaki pożytek z pomiaru, jeśli tak naprawdę nie mówi ci, na czym polega problem? Inni kwestionowali, czy sieć jest w ogóle realną koncepcją, chociaż w miarę gromadzenia badań biologiczna rzeczywistość DMN staje się trudniejsza do zakwestionowania.

Opisano również inne sieci, takie jak te związane z uwagą, wzrokiem i słuchem. Chociaż korzyści medyczne płynące z tych sieci pozostają niejasne, mogą one odzwierciedlać ważną zmianę w sposobie myślenia o mózgu i kto może powiedzieć, dokąd takie myślenie doprowadzi nas w przyszłości?