Κατανόηση του προεπιλεγμένου δικτύου λειτουργίας

Η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI) μας επιτρέπει να κάνουμε συμπεράσματα σχετικά με την εγκεφαλική δραστηριότητα σε ζωντανούς ανθρώπους με βάση οπτικά συναρπαστικές εικόνες. Πρώτον, μας επέτρεψε να κάνουμε ορισμένα σημαντικά σχόλια σχετικά με τα φυσικά εγκεφαλικά δίκτυα, συμπεριλαμβανομένου του προεπιλεγμένου δικτύου λειτουργίας. Για να κατανοήσουμε τέτοια δίκτυα, ωστόσο, απαιτείται κάποιο υπόβαθρο στη λειτουργική συνδεσιμότητα πρώτα.

Τι είναι η λειτουργική συνδεσιμότητα MRI;

Πολλές μελέτες fMRI γίνονται ενώ ο ασθενής κάνει ενεργά κάποια δραστηριότητα. Για παράδειγμα, εάν πατήσουν ένα κουμπί με το δεξί τους χέρι, ενδέχεται αργότερα να δείτε ένα μέρος του αριστερού ημισφαιρίου κοντά στον κινητικό φλοιό να ανάβει εκείνη τη στιγμή.

Μια άλλη προσέγγιση είναι να κοιτάξουμε τον εγκέφαλο, ενώ ο εθελοντής της έρευνας δεν κάνει καθόλου στον σαρωτή - απλώς ξαπλωμένος εκεί. Αυτή η τεχνική ονομάζεται μερικές φορές «κατάσταση ανάπαυσης» fMRI.

Ενώ βρισκόμαστε εκεί, διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου έχουν ταλαντωτική δραστηριότητα, που σημαίνει κύματα ηλεκτρικής ενέργειας που σχετίζονται με το σήμα MRI. Μερικές φορές, αυτά τα κύματα είναι συγχρονισμένα μεταξύ τους, που σημαίνει ότι χτυπούν ταυτόχρονα τα υψηλά και χαμηλά επίπεδα της κυματομορφής. Είναι λίγο σαν να ήταν διαφορετικά μέλη μιας ορχήστρας που έπαιζαν το ίδιο κομμάτι μουσικής ακολουθώντας τον ίδιο αγωγό. Δύο τέτοιες περιοχές λέγεται ότι είναι λειτουργικά συνδεδεμένες.

Η λειτουργική συνδεσιμότητα δεν χρειάζεται να μετρηθεί σε κατάσταση ηρεμίας. Δραστηριότητες όπως η προσοχή σε κάτι σημαντικό μπορεί να αλλάξει τα πρότυπα λειτουργικής συνδεσιμότητας στον εγκέφαλο.

Η λειτουργική συνδεσιμότητα δεν σημαίνει απαραίτητα ότι δύο περιοχές του εγκεφάλου συνδέονται άμεσα και φυσικά. Για παράδειγμα, δύο διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου μπορεί να είναι αρκετά μακριά, αλλά και οι δύο λαμβάνουν σήματα από μια κεντρική περιοχή του εγκεφάλου όπως ο θαλάμος. Αυτά μπορεί να είναι λειτουργικά συνδεδεμένα εάν τα σήματά τους είναι συγχρονισμένα.

Παρουσιάζουμε το Default Mode Network

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, έχει δοθεί αυξανόμενη προσοχή σε αυτήν τη λειτουργική συνδεσιμότητα ως τρόπος εύρεσης δικτύων στον εγκέφαλο που σχετίζονται με συγκεκριμένες δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένης της απλής ανάπαυσης. Ένα από τα πιο εξέχοντα δίκτυα που θα συζητηθούν είναι το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας.

Ο όρος «προεπιλεγμένη λειτουργία» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Δρ. Marcus Raichle το 2001 για να περιγράψει τη λειτουργία ηρεμίας του εγκεφάλου. Υπήρχε προηγουμένως σημειωθεί ότι ένας εγκέφαλος «ανάπαυσης» χρησιμοποιεί σχεδόν λιγότερη ενέργεια από έναν εγκέφαλο που κάνει μια «ενεργή» εργασία, υποδηλώνοντας ότι ίσως ο εγκέφαλος δεν «ξεκουράζεται» όσο αλλάζει τον τύπο δραστηριότητας στην οποία ασχολείται ενεργά.

Το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας (DMN) περιλαμβάνει ταλαντώσεις χαμηλής συχνότητας περίπου μίας διακύμανσης ανά δευτερόλεπτο. Το δίκτυο είναι πιο ενεργό όταν ο εγκέφαλος είναι σε ηρεμία. Όταν ο εγκέφαλος κατευθύνεται προς μια εργασία ή στόχο, το προεπιλεγμένο δίκτυο απενεργοποιείται.

Στην πραγματικότητα, μπορεί να υπάρχουν περισσότερα από ένα προεπιλεγμένα δίκτυα λειτουργίας - αυτό που ονομάσαμε DMN μπορεί στην πραγματικότητα να είναι μια συλλογή μικρότερων δικτύων, το καθένα αφιερωμένο σε κάτι λίγο διαφορετικό από το άλλο. Παρ 'όλα αυτά, ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου είναι συνήθως κατανοητές ως μέρος του DMN.

Ποια μέρη του εγκεφάλου βρίσκονται στο DMN;

Οι περιοχές του εγκεφάλου που περιλαμβάνονται στο προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας περιλαμβάνουν τον μεσαίο κροταφικό λοβό, τον μεσαίο προμετωπιαίο φλοιό και τον οπίσθιο φλοιό του cingulate, καθώς και τον κοιλιακό προκαθορισμό και τμήματα του βρεγματικού φλοιού. Όλες αυτές οι περιοχές έχουν συσχετιστεί με κάποια πτυχή της εσωτερικής σκέψης. Για παράδειγμα, ο μεσαίος κροταφικός λοβός σχετίζεται με τη μνήμη. Ο μεσαίος προμετωπιαίος φλοιός έχει συσχετιστεί με τη θεωρία του μυαλού, την ικανότητα να αναγνωρίζει τους άλλους ότι έχουν σκέψεις και συναισθήματα παρόμοια με τα δικά του. Το οπίσθιο cingulate θεωρείται ότι περιλαμβάνει την ενσωμάτωση διαφορετικών ειδών εσωτερικών σκέψεων. Οι νευρώνες του καθρέφτη έχουν επίσης τεθεί για αλληλεπίδραση με το DMN.

Τι κάνει το DMN;

Επειδή το προεπιλεγμένο δίκτυο λειτουργίας είναι πιο ενεργό σε κατάσταση ηρεμίας και λόγω των δομών που εμπλέκονται, ορισμένοι άνθρωποι θεώρησαν ότι σχετίζεται με ενδοσκοπική σκέψη, συμπεριλαμβανομένων δραστηριοτήτων όπως ονειροπόληση ή ανάκτηση αναμνήσεων. Άλλοι πρότειναν, ωστόσο, ότι η δραστηριότητα να σχετίζονται με φυσιολογικές διεργασίες που δεν σχετίζονται με κάποια συγκεκριμένη δραστηριότητα - ακόμα και ανάπαυση - αν και αυτή η γνώμη φαίνεται να μην ευνοεί.

Οι αλλαγές στο δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας έχουν συνδεθεί με έναν μεγάλο αριθμό διαφορετικών ασθενειών, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, ο αυτισμός, η σχιζοφρένεια, η διπολική διαταραχή, η διαταραχή του μετατραυματικού στρες, η κατάθλιψη και πολλά άλλα. Οι ασθένειες μπορεί να προκαλέσουν είτε πολύ μικρή δραστηριότητα ή πάρα πολύ, και μερικές φορές τα δεδομένα διαφέρουν ως προς το πράγμα που συμβαίνει. Το αν αυτό αντικατοπτρίζει την κακή κατανόηση της νόσου, την τεχνική ή και τα δύο είναι συχνά αβέβαιο.

Μία από τις επικρίσεις που έχουν προκύψει σχετικά με το DMN είναι ότι οι αλλαγές μέσα σε αυτό φαίνεται πολύ μη συγκεκριμένες - τι χρήση είναι μια μέτρηση εάν δεν σας πει στην πραγματικότητα ποιο είναι το πρόβλημα; Άλλοι αμφισβήτησαν εάν το δίκτυο είναι ακόμη και μια βιώσιμη έννοια, αν και καθώς η έρευνα συσσωρεύει τη βιολογική πραγματικότητα του DMN γίνεται πιο δύσκολο να αμφισβητηθεί.

Περιγράφηκαν και άλλα δίκτυα, όπως αυτά που σχετίζονται με την προσοχή, την όραση και την ακοή. Ενώ τα ιατρικά οφέλη αυτών των δικτύων παραμένουν ασαφή, ενδέχεται να αντικατοπτρίζουν μια σημαντική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε τον εγκέφαλο και ποιος μπορεί να πει πού θα μας οδηγήσει στο μέλλον αυτή η σκέψη;