Standardmodusnetværket er aktivt under hvilestilstand
Kan du forestille dig, hvordan det ville være at skulle faktisk tænke på hver eneste lille handling, du engagerer dig i hver dag?
Heldigvis vandrer vores sind og vi dagdrøm, mens vi udfører rutinemæssige opgaver, som kørsel til arbejde, brusebad eller vanding af planterne. Interessant nok er den samme del af hjernen forbundet med både dagdrømning og gå i hukommelsesbaseret autopilot: standardmodusnetværket (DMN).
Desuden viser ny forskning, at DMN spiller en integreret rolle i autopilot-tilstand.
Standardmodusnetværket
DMN, eller "dagdrømmende netværk", er spredt over forskellige sammenhørende områder af cortexen, herunder frontale, parietale og tidlige lobes. Cortex er det ydre lag af hjernen .
Mere specifikt er DMN opdelt i tre hovedinddelinger:
- Den ventrale medier præfrontale cortex
- Den dorsale mediale præfrontale cortex
- Den bageste cingulerede cortex og tilstødende precuneus plus den laterale parietale cortex (dvs. Brodmann område 39)
Den entorhine cortex er også blevet bundet til DMN.
Det er vigtigt, at den præfrontale cortex er forrest i hjernen og regulerer komplekse tanker, opførsel og følelser.
Som med mange ting i videnskaben var opdagelsen af DMN serendipitøs. I 1997 ved hjælp af positronemissionstomografi fandt en type brain imaging studie, Shulman og kolleger, at i sammenligning med en hvilestatus blev blodgennemstrømning over en konstellation af hjerneområder reduceret, mens man udførte nye, ikke-selvreflektive mål -dirigerede opgaver.
Bemærk, fald i blodgennemstrømning i disse hjerneområder betyder nedsat aktivitet.
I 2001 tog Raichle og kolleger det næste afgørende skridt i at fastslå, at denne aktivitet falder ikke var et fluke ... at de ikke var aktiveringer i hvilestaten forårsaget af eksperimentelt ukontrollerede tanker.
I en artikel med overskriften "Brain's Default Mode Network," skriver Raichle følgende:
Vi anvendte positronemissionstomografi (PET) målinger af regionalt blodgennemstrømning og iltforbrug for at vise ved etablerede metaboliske kriterier for aktivering, at områder, der konsekvent udviser aktivitetsreduktioner under opgaveydelsen, ikke blev aktiveret i hvilestatus. Vores artikel var titlen 'En standardfunktion af hjernefunktion.' Vi konkluderede, at de hjerneområder, der blev observeret for at mindske deres aktivitet under opmærksomhedskrævende, målrettede opgaver ikke blev aktiveret i hvilestatus, men snarere var indicative for en hidtil ukendt organisation inden for hjernens egen eller igangværende aktivitet.
I 2015 havde opdagelsen af DMN givet næsten 3000 papirer om emnet. Vi har lært, at DMN er mest aktiv, når folk står alene med deres tanker eller udfører automatisk, refleksiv, lært adfærd under bestemte sammenhænge i stabile omgivelser - som at se en film eller køre bil på en velkendt rute. Disse miljøer er vågen hvilestilstand, når en person ikke er fokuseret på omverdenen. Omvendt er der i eksperimentelle miljøer, der anses for at være intensive og kognitivt beskatningslignende, at finde ud af et puslespil - DMN er mindre aktiv.
DMN's mange roller er stadig klarlagt. DMN er forbundet med episodisk hukommelse og hukommelseskonsolidering samt sociale og selvstændige processer. DMN er også forbundet med at tænke på fremtiden, reminiscerer om fortiden og kreativitet. Ifølge Raichle har undersøgelser hos mennesker vist, at DMN "instanser processer, der understøtter følelsesmæssig behandling (VMPC), selvreflekterende mental aktivitet (DMPC) og tilbagekaldelse af tidligere erfaringer."
I et 2009-studie udgivet i Human Brain Mapping skriver Uddin og medforfattere følgende om DMN: "Selvom det er muligt, at en omfattende teori vil opstå, der forklarer netværkets evne til at understøtte en så bred vifte af funktioner, jo større er sandsynligheden for at standardmodusnetværket består af funktionelt differentierbare underopdelinger eller undernetværk. "
Interessant reducerer DMN-aktivitet under meditation. Dette fund er fornuftigt, fordi meditation er en tid med nedsat sind som vandrer og selvreflekterende tanker. Under meditation koncentrerer en person sig på den umiddelbare oplevelse og skifter opmærksomheden fra distraktioner væk.
DMN og autopilot
DMN var først påtænkt som information, der stort set opstår i en persons eksterne og interne miljø. Fordi DMN blev først identificeret i hviletilstanden, er det fristende at tro, at DMN blot er ansvarlig for dagdrømning, sindstridende og spontane tanker. Spontan kognition involverer ofte tanker om fortid og fremtid, som også jells med den opfattede rolle som DMN. DMN spiller imidlertid en langt mere fundamental rolle i bevidstheden.
I en 2017-undersøgelse med titlen "Standard mode bidrag til automatiseret informationsbehandling" finder Vatansever og medforfattere, at DMN faktisk skifter hjernen til hukommelsesbaseret autopilot, når vi forstår en opgave. Forfatterne antyder en mulig ramme for denne proces.
Vatansever og medforfattere hypoteser om, at vores hjerner er ledet til løbende at forudse eksterne begivenheder. Vi konstant internaliserer eventuelle uregelmæssigheder i miljøet som grundlag for vores forventninger. Disse forventninger bruges til at informere vores beslutningstagning og fortolke, forudsige og handle på miljøkrav.
Faktisk foreslår hjernens egen aktivitet, specifikt den af DMN, som bruger en betydelig del af vores hjernens energiforsyninger, at afspejle sådanne interne modeller af verden, der kunne hjælpe med fortolkningen af vores omgivelser. Selv om en sådan prædiktiv behandling kan udgøre den fælles mekanisme, hvormed hjernen behandler oplysninger som helhed, kan det derimod skelne mellem DMN er dets evne til at tilvejebringe et fælles arbejdsområde til konvergens af information med sine omfattende funktionelle og strukturelle forbindelser til resten af hjernen og specifikt dets adgang til hukommelsesbaseret information. DMN's integrerende kapacitet anses for at være et kendetegn for bevidsthed, hvis niveauer tidligere har været forbundet med DMN-integritet.
I undersøgelsen rekrutterede University of Cambridge forskere 28 deltagere til at deltage i en opgave, mens de lå i en funktionel MR-scanner. Deltagerne blev vist fire kort og bedt om at matche et målkort til disse fire kort. Målkortet kunne matche enten farve, form eller nummer, og deltagere skulle finde ud af regel for matchning. Den funktionelle MR-scanner målte iltniveauer i hjernen, som tjente som en proxy for hjerneaktivitet.
Der var to faser i denne opgave. Første fase var et erhverv, hvor frivillige lærte at matche regel gennem forsøg og fejl. Anden fase var en ansøgning, hvor frivillige allerede havde regnet ud reglen og ansøgte det nu.
Forskerne fandt ud af, at dorsal opmærksomhedsnetværket i løbet af erhvervelsen var mest aktivt. Dorsal opmærksomhedsnetværk er forbundet med behandling af opmærksomhedskrævende oplysninger. I løbet af ansøgningsfasen, da deltagerne allerede kendte reglen og kun anvendte det, var DMN mere aktiv.
Forskerne bemærkede også, at i applikationsfasen var jo stærkere forholdet mellem aktivitet i DMN og områder af hjernen involveret i hukommelse som hippocampus, jo hurtigere var deltagerne i stand til at reagere på opgaven. Denne konklusion tyder på, at hjernen i løbet af ansøgningsfasen dyppede ind i hukommelsen og reagerede på opgaven ved hjælp af en regel fra hukommelsen.
Det ser ud til, at DMN med sine forskellige forbindelser i hele hjernen hjælper med at skabe en proaktiv ramme i hjernen. I etablerede sammenhænge og tidspunkter af våbnet hvilestilstand eller rutine gør DMN hukommelsesbaserede forudsigelser og gør det muligt for os at fungere på autopilot. Men når DMN ikke er i stand til at forudsige fremtiden på en pålidelig måde, skifter autopiloten til "manuel" tilstand og dele af vores hjerne, der behandler opmærksomhedskrævende informationer, der overtager.
Ifølge forskerne kunne denne ramme etableret af DMN tilbyde "en vigtig stillads for ikke blot at forklare DMN's igangværende aktivitet i stabile" hvilevilkår ", men også dets bidrag til sociale interaktioner (fx teori om sind, intuition, og stereotyper), en bevidst bevidsthed, kreativitet og en række andre kognitive domæner, som alle kræver en stabil brug af lærte oplysninger til forudsigelse af verden omkring os. "
Konsekvenser
Som DMN's rolle er konsekvenserne af DMN-undersøgelser foretaget af Vatansever brede og kan hjælpe os til bedre at forstå forhold som traumatisk hjerneskade. Ved traumatisk hjerneskade gør problemer med hukommelse og impulsivitet vanskelig for social reintegration. Desuden kan disse resultater hjælpe os til bedre at forstå andre former for psykisk sygdom, herunder afhængighed , depression og tvangssyndrom . Endelig kan denne forskning hjælpe med at belyse de anæstetiske lægemidlers mekanismer på hjernen.
Bundlinie
Siden dets opdagelse for næsten 20 år siden har DMN været en velsignelse for videnskabelige forskere og har hjulpet med at omforme den måde, vi tænker på hjernens funktion. Med hvert år, vi lærer mere om dette multifaceted netværk, der spiller en integreret rolle i bevidstheden. Forskning, der forklarer sin rolle i hukommelsesbaseret autopilot, tager vores forståelse af DMN et skridt videre ved at styrke, at DMN ikke blot er baggrundsstøj og er en vigtig kanal til information.
Endelig har en bedre forståelse af DMN hjulpet med at kaste lys over den indre oplevelse af at være menneske. Overvej denne beskrivelse af Callard og Margulies fra en artikel med titlen "Hvad vi taler om, når vi taler om standardmodusnetværket":
DMN har været bemærkelsesværdigt produktiv til at bringe hidtil marginaliserede felter og metoder inden for kognitiv neurovidenskabs omkreds - og igennem sådanne indbrud udledte nye koncepter og metodologiske undersøgelser. Emner som mind-wandering, som tidligere blev betragtet i vid udstrækning ud over kognitionspsykologien, er opstået som opvarmede forskningsområder. Neuropsykoanalytiske forskere har fundet DMN til at være et rigt begreb, hvorigennem at fremme formuleringer om psykisk energi, psykodynamiske begreber af selv i forhold til genstande og fantasi.
> Kilder:
> Callard F, Margulies DS. Hvad vi snakker om, når vi taler om standardmodusnetværket. Front Hum Neurosci. 2014, 8: 619.
> Raichle ML. Hjernens standardmodus netværk. Annu. Rev. Neurosci. 2015. 38: 433-47.
> Uddin LQ, et al. Funktionel tilslutning af standard-mode netværkskomponenter: korrelation, antikorrelation og kausalitet. Hum Brain Mapp. 2009 februar; 30 (2): 625-37.
> Vatansever D, Menon DK, Stamatakis EA. Standard mode bidrag til automatiseret informationsbehandling. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; pii: 201710521.