Когда ваши мысли блуждают, активируется сеть «режима пассивного ожидания» вашего мозга. Её открытие 20 лет назад вдохновило на целый ряд исследований сетей различных участков мозга и их взаимодействия друг с другом. Комментарий Сохранить статью Прочитать позже
Введение
Всякий раз, когда вы активно выполняете какое-либо действие — например, поднимаете тяжести в спортзале или сдаёте сложный экзамен, — участки мозга, отвечающие за выполнение этого действия, активизируются, когда нейроны усиливают свою электрическую активность. Но активен ли ваш мозг, даже когда вы отдыхаете на диване?
Исследователи обнаружили, что ответ — да. За последние два десятилетия они определили так называемую сеть пассивного режима — совокупность, казалось бы, не связанных между собой областей мозга, которые активируются, когда вы практически ничего не делаете. Это открытие позволило лучше понять, как мозг функционирует вне чётко определённых задач, а также послужило толчком к исследованию роли нейронных сетей, а не только отдельных участков мозга, в управлении нашим внутренним опытом.
В конце XX века нейробиологи начали использовать новые методы для получения изображений мозга людей во время выполнения задач на сканирующих машинах. Как и ожидалось, активность в определённых областях мозга возрастала во время выполнения задач, и, к удивлению исследователей, активность в других областях мозга одновременно снижалась. Нейробиологи были заинтригованы тем, что при выполнении самых разных задач одни и те же области мозга неизменно снижали свою активность.
Как будто эти области были активны, когда человек ничего не делал, а затем отключались, когда разуму приходилось концентрироваться на чем-то внешнем.
Исследователи назвали эти области «областями, не связанными с выполнением задач». Когда они были впервые обнаружены, Маркус Райхл, невролог из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, предположил, что эти области играют важную роль в состоянии покоя. «Это подняло вопрос: что такое базовая активность мозга?» — вспоминает Райхл. В ходе эксперимента он просил людей, находящихся под сканерами, закрыть глаза и просто позволить своим мыслям блуждать, пока он измерял их мозговую активность.
Он обнаружил, что во время отдыха, когда мы мысленно обращаемся к себе, области мозга, не связанные с выполнением задач, потребляют больше энергии, чем остальной мозг. В статье 2001 года он назвал эту активность «режимом пассивного функционирования мозга». Два года спустя, получив данные более высокого разрешения, группа исследователей из Медицинской школы Стэнфордского университета обнаружила, что эта активность, не связанная с выполнением задач, определяет целостную сеть взаимодействующих областей мозга, которую они назвали сетью пассивного режима.
Открытие сети пассивного режима работы мозга пробудило интерес нейробиологов к тому, что делает мозг в отсутствие задач, ориентированных на внешние факторы. Хотя некоторые исследователи считали, что основная функция этой сети заключается в генерации нашего опыта блуждания мыслей или мечтаний, существовало множество других гипотез. Возможно, она управляет потоками сознания или активирует воспоминания о прошлом. Дисфункция сети пассивного режима работы мозга рассматривалась как потенциальный признак практически любого психиатрического и неврологического расстройства, включая депрессию, шизофрению и болезнь Альцгеймера.
С тех пор поток исследований пассивного режима усложнил это первоначальное понимание. «Было очень интересно наблюдать, какие типы задач и парадигм задействуют сеть пассивного режима за последние 20 лет», — сказала Люсина Уддин, нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Режим дефолта был одной из первых нейронных сетей, описанных наукой. Он состоит из нескольких областей мозга, включая несколько областей в передней части мозга, таких как дорсальная и вентральная медиальная префронтальная кора, и другие, разбросанные по всему органу, такие как задняя поясная кора, предклинье и угловая извилина. Эти области связаны с памятью, воспроизведением опыта, прогнозированием, обдумыванием действий, вознаграждением/наказанием и интеграцией информации. (Цветное выделение на следующем рисунке указывает на некоторые внешние области мозга, которые становятся более активными при активации сети дефолта.)
С момента его открытия нейробиологи приблизительно идентифицировали несколько дополнительных отдельных сетей, каждая из которых активирует, казалось бы, разрозненные области мозга. Эти активированные области действуют не независимо, а синхронно, гармонизируя друг с другом. «Нельзя представить себе симфонический оркестр только как скрипки или гобои», — сказал Райхл. Аналогично, в нейронной сети отдельные части взаимодействуют, вызывая эффекты, которые они могут производить только вместе.
Согласно исследованиям, эффекты пассивного режима работы мозга включают в себя блуждание мыслей, воспоминания о прошлом, размышления о психическом состоянии других людей, видение будущего и обработку речи. Хотя это может показаться сборищем разрозненных аспектов познания, Винод Менон, директор Стэнфордской лаборатории когнитивных и системных нейронаук, недавно выдвинул теорию, что все эти функции могут быть полезны для построения внутреннего повествования. По его мнению, пассивный режим работы мозга помогает нам думать о том, кем мы являемся по отношению к другим, вспоминать свой прошлый опыт, а затем складывать всё это в связный самоповествование.
В 2001 году невролог Маркус Райхле определил сеть мозговой активности, которая активируется, когда мысли блуждают, назвав ее «режимом по умолчанию» работы мозга.
Режим по умолчанию явно отвечает за что-то сложное; он участвует во множестве различных процессов, которые невозможно точно описать. «Глупо думать, что мы когда-нибудь скажем: „Вот эта одна область мозга или одна нейронная сеть делает что-то одно“», — сказал Уддин. «Не думаю, что это так работает».
Уддин начала исследовать пассивную нейронную сеть, поскольку её интересовала самораспознавание, и многие задачи на самораспознавание, такие как распознавание собственного лица или голоса, по-видимому, связаны с этой сетью. В последние годы она переключила своё внимание на взаимодействие между нейронными сетями. По словам Уддин, подобно тому, как различные области мозга взаимодействуют друг с другом, формируя нейронные сети, различные нейронные сети взаимодействуют друг с другом значимым образом. «Взаимодействие нейронных сетей в некоторых отношениях более информативно для изучения, чем изучение изолированной нейронной сети, поскольку они работают вместе, а затем распадаются и со временем меняют свою функцию».
Её особенно интересует взаимодействие сети пассивного режима с сетью заметности, которая, по-видимому, помогает нам определять наиболее релевантную информацию в любой момент времени. Её работа предполагает, что сеть заметности определяет, когда что-то важно, а затем действует как выключатель для сети пассивного режима.
Исследователи также изучают, могут ли психические расстройства, такие как депрессия, быть связаны с нарушениями в работе сети пассивного режима. Пока что результаты неубедительны. Например, у людей с депрессией некоторые исследователи обнаружили, что узлы сети чрезмерно связаны, в то время как другие обнаружили противоположное — что узлы не связаны. В некоторых исследованиях сама сеть пассивного режима не является аномальной, но её взаимодействие с другими сетями нарушено. Эти результаты могут показаться противоречивыми, но они согласуются с недавними открытиями о том, что депрессия, возможно, представляет собой совокупность различных расстройств, проявляющихся схожими симптомами.
Тем временем Менон разработал так называемую им теорию тройной сети. Она утверждает, что аномальное взаимодействие между сетью пассивного режима, сетью салиентности и третьей сетью, называемой лобно-теменной, может способствовать развитию психических расстройств, включая шизофрению, депрессию, тревожность, деменцию и аутизм. Как правило, активность сети пассивного режима снижается, когда человек обращает внимание на внешний стимул, в то время как активность двух других сетей увеличивается. Менон предполагает, что это взаимодействие между сетями может работать иначе у людей с психическими расстройствами или нарушениями развития.
Деанна Барч, изучающая нейробиологию психических заболеваний в Университете Вашингтона в Сент-Луисе, заинтригована теорией тройной сети. По её словам, изучение особенностей организации сетей у людей с психическими расстройствами может помочь исследователям найти глубинные механизмы и разработать методы лечения. Однако она не считает, что только взаимодействие сетей может полностью объяснить психические заболевания. «Я считаю, что понимание различий в связях — это отправная точка», — сказала Барч. «Это не конечная точка».
Современное понимание сети пассивного режима, безусловно, не является её конечной точкой. С момента своего открытия она подтолкнула нейробиологов к размышлениям не только об ответственности отдельных участков мозга, но и о влиянии взаимодействия между нейронными сетями. И это побудило многих людей оценить внутреннюю направленность деятельности разума — то, что даже когда мы мечтаем или отдыхаем, наш мозг усердно трудится, воплощая мечты в реальность.
Источник: www.quantamagazine.org
