Сеть пассивного режима работы мозга

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Сеть пассивного режима работы мозга[1] (СПРРМ, также нейронная сеть оперативного покоя, англ. default mode network[3], DMN) — нервная сеть взаимодействующих участков головного мозга, активная в состоянии, когда человек не занят выполнением какой-либо задачи, связанной с внешним миром, а, напротив, бездействует, отдыхает, грезит наяву или погружён в себя. Эта нервная сеть активно изучается в числе так называемых сетей состояния покоя (англ. resting state network). Сеть была открыта в начале 2000-х годов группой нейрофизиологов под руководством американского профессора Маркуса Райхла[англ.]. В состав сети включаются несколько анатомически разнесённых, но функционально связанных между собой областей головного мозга: вентромедиальная префронтальная кора[англ.], дорсомедиальная префронтальная кора, латеральная теменная кора и кора задней части поясной извилины[англ.] вместе с прилежащими частями предклинья[англ.]. Часто в состав СПРРМ также включают энторинальную кору[4].

Исследования показывают, что приблизительно полдня люди проводят в мысленных мини-путешествиях[5], не думая о текущих задачах.

К 2019 году терминология в области изучения режима пассивной работы мозга только формируется. В книге Ш. Пиллэй для обозначения такого состояния мозга использованы термины «расфокусированное сознание», «расфокус» (рассредоточенность), а для состояния целенаправленного решения задач — «сосредоточенность»[6].

Функции

По состоянию на 2015 год функции СПРРМ, несмотря на активные исследования, известны не полностью. Существует два подхода к выявлению этих функций, которые можно условно назвать структурным и системным. Структурный подход связан с анализом функций структур и участков мозга, составляющих анатомическую основу сети, системный подход — с анализом собственной активности мозга как совокупности взаимодействующих нейронных систем[4].

Структурный подход

Вентромедиальная префронтальная кора — это область, которая связывает орбитофронтальную кору и такие структуры, как гипоталамус, миндалевидное тело и центральное серое вещество среднего мозга. В силу этих анатомических связей она играет важную роль в пересылке сенсорной информации о внешнем мире и теле в структуры, отвечающие за висцеральные и моторные реакции. Разрушение вентромедиальной префронтальной коры у пациентов (например, как в классическом случае Финеаса Гейджа) приводит к серьёзным изменениям в психике и личности человека[7]. Методами нейровизуализации установлено, что в тревожных эмоциональных состояниях активность СПРРМ возрастает. По мнению Маркуса Райхла, активность компонента СПРРМ, связанного с вентромедиальной префронтальной корой, указывает на динамическое равновесие между направленным вниманием и общим эмоциональным фоном человека, которое возникает в так называемом «базовом» (то есть бездеятельном и спокойном) состоянии[4].

Дорсомедиальная префронтальная кора анатомически прилегает непосредственно к вентромедиальной префронтальной коре, но её активность связана с другим аспектом «базового» состояния, а именно с погружённостью в мысли, соотнесённые с самим человеком. В экспериментах испытуемым предъявлялись эмоционально значимые изображения, и им необходимо было отмечать, вызывают ли эти картинки приятные или неприятные ощущения[8]. При этом возрастала активность компонента СПРРМ, связанного с дорсомедиальной префронтальной корой, и уменьшалась активность в вентромедиальной префронтальной коре, в согласии с тем, что эмоциональная составляющая снижается по мере того, как задача требует большего внимания.

Кора задней части поясной извилины и медиальная часть предклинья — это компоненты СПРРМ, которые тесно связаны с гиппокамповой формацией. Они связаны с памятью и воспоминаниями, которые могут всплывать непроизвольно в «базовом» состоянии или намеренно вызываться человеком.

Таким образом, эти три основные компонента, выделяемые в рамках структурного подхода, указывают на роль СПРРМ в таких процессах, как эмоциональный фон психической деятельности, мысли, соотнесённые с самим субъектом (англ. self-referential thoughts), и воспоминания. По современным экспериментальным данным, эти компоненты всегда присутствуют в состояниях, когда работает СПРРМ, но их относительная активность может варьироваться (усиливаться или ослабляться) в зависимости от характера задачи или текущего состояния человека[4].

Системный подход

В первые годы после своего открытия сеть пассивного режима обычно связывалась с пребыванием в состоянии покоя, когда человек не занят решением каких-либо задач, связанных с концентрацией внимания на внешних объектах. Для такого состояния характерны релаксированность, погружённость в себя, сосредоточенность на своих мыслях, спонтанные воспоминания о прошлых событиях или размышления о будущем. Однако в последнее время исследователи всё чаще подвергают сомнению пассивную роль СПРРМ. Предлагается даже изменить название сети: вместо «default mode network» назвать её просто «default network», убрав из названия слово «mode» (режим), которое в английском языке подчёркивает пассивный характер сети[9].

Указания на фундаментальную роль СПРРМ в большинстве мозговых процессов следуют из того, что в целом энергопотребление мозга (по массе составляющего 2 % от всего тела, но потребляющего 20 % всей энергии), остаётся практически постоянным независимо от того, чем занят человек, отдыхает ли он или же решает задачи, требующие серьёзной концентрации внимания. В последнем случае локальные отклонения от среднего энергопотребления не превышают 5 %[10].

В системном подходе процессы, происходящие в мозге, рассматриваются как результат параллельной деятельности множества функциональных систем, включающих большие ансамбли нейронов и специализированных для решения тех или иных задач. В частности, сеть пассивного режима противопоставляется так называемой сети оперативного решения задач[англ.]), которая активируется, когда человек сконцентрирован на выполнении сложных заданий, требующих мобилизации внимания, работает, «забывая себя», и входит в потоковые состояния. Эти две сети работают в противофазе, когда активность одной возрастает при изменении характера деятельности человека, активность другой уменьшается, и наоборот. Маркус Райхл предполагает, что роль СПРРМ может оказаться фундаментальной в том смысле, что эта сеть поддерживает баланс между поведенческими актами на основе более специализированных функциональных систем и «базового» состояния, когда человек не решает никаких конкретных задач, но бодрствует и готов к любым действиям[4].

Текущие результаты исследований

Проведённые к 2018 году исследования в существенной степени выявили характер и масштабы связей СПРРМ в состояниях сосредоточенности и расфокуса[6][11]. Выявлено, что СПРРМ выполняет следующие функции:

  • Поглощает отвлекающие факторы[12][13]. Цепи расфокуса играют важную роль в удержании внимания, впитывая и обрабатывая всю лишнюю, отвлекающую от текущей задачи информацию.
  • Обеспечивает гибкость мышления[14][15]. Расфокус служит средством разветвления, которое обеспечивает переключение внимания с одной задачи на другую. Правильное использование СПРРМ позволяет сделать мышление более гибким.
  • Устанавливает глубокие связи с внутренним «я» и окружающим миром[16][17]. СПРРМ обеспечивает главный доступ к автобиографической памяти. Так осуществляется связь человека с его жизненными событиями, хранящимися в разных отделах мозга, и в любой момент сосредоточенности позволяют извлечь из памяти события прошлого. Личностные черты и самовосприятие сводятся цепями расфокуса в одну точку, и могут активироваться ими одновременно.
  • Активирует цепи «социальных связей»[18][19].
  • Она объединяет прошлое, настоящее и будущее[20][21]. Объединяются сведения о прошлом, извлечённые из памяти, сигналы воспринимаемыми органами чувств и планы и образы будущего. СПРРМ сводит их вместе и способствует постижению происходящего в текущий момент. Она соединяет точки шкалы времени жизни человека.
  • Помогает творческому самовыражению[22][23]. СПРРМ обладает способностью устанавливать связи между отдельными участками мозга, и таким образом, появляются уникальные ассоциации и осуществляется развитие самобытности человека. Благодаря этому обеспечивается возможность действовать спонтанно и непосредственно.
  • Способствует более чёткому проявлению смутных воспоминаний[24][25]. СПРРМ помогает задействовать память, лежащую за пределами границы внимания, и извлечь из неё информацию, не извлекаемую другими способами.

Нарушения

Предполагается, что нарушения работы СПРРМ могут играть роль в таких болезнях и расстройствах, как болезнь Альцгеймера, аутизм, шизофрения, депрессия, синдром дефицита внимания и гиперактивности, обсессивно-компульсивное расстройство, хроническая боль и др.[9]

Примечания

  1. ↑ Маркус Райхл. Тёмная энергия мозга // В мире науки. — 2010. — № 5. — С. 24-29.
  2. ↑ Kennedy D. P., Courchesne E. Functional abnormalities of the default network during self- and other-reflection in autism // Social Cognitive and Affective Neuroscience. — 2008. — Vol. 3. — P. 177-190. — ISSN 1749-5016. — doi:10.1093/scan/nsn011.
  3. ↑ Английское название дословно переводится как сеть режима по умолчанию и связано с тем, что мозг в состоянии покоя самопроизвольно переходит в «режим по умолчанию», «brain defaults to this pattern of activity when allowed to rest»[2]
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Raichle Marcus E. The Brain's Default Mode Network // Annual Review of Neuroscience. — 2015. — Vol. 38. — P. 433-447. — ISSN 0147-006X. — doi:10.1146/annurev-neuro-071013-014030.
  5. ↑ M. A. Killingsworth and D. T. Gilbert. A Wandering Mind Is an Unhappy Mind/Science 330, no. 6006 (12 ноября 2010 года):932
  6. ↑ 1 2 Пиллей, 2018.
  7. ↑ Damasio H. et al. The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient : [арх. 10 апреля 2016] // Science. — 1994. — Vol. 265, no. 5162. — P. 1102-1105.
  8. ↑ Gusnard D. A., Akbudak E., Shulman G. L., Raichle M. E. Medial prefrontal cortex and self-referential mental activity: Relation to a default mode of brain function // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2001. — Vol. 98. — P. 4259-4264. — ISSN 0027-8424. — doi:10.1073/pnas.071043098.
  9. ↑ 1 2 Andrews-Hanna Jessica R., Smallwood Jonathan, Spreng R. Nathan. The default network and self-generated thought: component processes, dynamic control, and clinical relevance // Annals of the New York Academy of Sciences. — 2014. — Vol. 1316. — P. 29-52. — ISSN 00778923. — doi:10.1111/nyas.12360.
  10. ↑ Raichle Marcus E., Mintun Mark A. BRAIN WORK AND BRAIN IMAGING // Annual Review of Neuroscience. — 2006. — Vol. 29. — P. 449-476. — ISSN 0147-006X. — doi:10.1146/annurev.neuro.29.051605.112819.
  11. ↑ Anticevic A., Cole M. W., Murray J. D., Corlett P. R., Wang X. J., Krystal J. H. The role of default network deactivation in cognition and disease. (англ.) // Trends In Cognitive Sciences. — 2012. — December (vol. 16, no. 12). — P. 584—592. — doi:10.1016/j.tics.2012.10.008. — PMID 23142417. [исправить]
  12. ↑ Ziaei M., Peira N., Persson J. Brain systems underlying attentional control and emotional distraction during working memory encoding. (англ.) // NeuroImage. — 2014. — 15 February (vol. 87). — P. 276—286. — doi:10.1016/j.neuroimage.2013.10.048. — PMID 24185015. [исправить]
  13. ↑ Piccoli T., Valente G., Linden D. E., Re M., Esposito F., Sack A. T., Di Salle F. The default mode network and the working memory network are not anti-correlated during all phases of a working memory task. (англ.) // PloS One. — 2015. — Vol. 10, no. 4. — P. e0123354—0123354. — doi:10.1371/journal.pone.0123354. — PMID 25848951. [исправить]
  14. ↑ Vatansever D., Manktelow A. E., Sahakian B. J., Menon D. K., Stamatakis E. A. Cognitive Flexibility: A Default Network and Basal Ganglia Connectivity Perspective. (англ.) // Brain Connectivity. — 2016. — April (vol. 6, no. 3). — P. 201—207. — doi:10.1089/brain.2015.0388. — PMID 26652748. [исправить]
  15. ↑ Sali A. W., Courtney S. M., Yantis S. Spontaneous Fluctuations in the Flexible Control of Covert Attention. (англ.) // The Journal Of Neuroscience : The Official Journal Of The Society For Neuroscience. — 2016. — 13 January (vol. 36, no. 2). — P. 445—454. — doi:10.1523/JNEUROSCI.2323-15.2016. — PMID 26758836. [исправить]
  16. ↑ Davey C. G., Pujol J., Harrison B. J. Mapping the self in the brain's default mode network. (англ.) // NeuroImage. — 2016. — 15 May (vol. 132). — P. 390—397. — doi:10.1016/j.neuroimage.2016.02.022. — PMID 26892855. [исправить]
  17. ↑ Qin P., Grimm S., Duncan N. W., Fan Y., Huang Z., Lane T., Weng X., Bajbouj M., Northoff G. Spontaneous activity in default-mode network predicts ascription of self-relatedness to stimuli. (англ.) // Social Cognitive And Affective Neuroscience. — 2016. — April (vol. 11, no. 4). — P. 693—702. — doi:10.1093/scan/nsw008. — PMID 26796968. [исправить]
  18. ↑ Li W., Mai X., Liu C. The default mode network and social understanding of others: what do brain connectivity studies tell us. (англ.) // Frontiers In Human Neuroscience. — 2014. — Vol. 8. — P. 74—74. — doi:10.3389/fnhum.2014.00074. — PMID 24605094. [исправить]
  19. ↑ Mars R. B., Neubert F. X., Noonan M. P., Sallet J., Toni I., Rushworth M. F. On the relationship between the "default mode network" and the "social brain". (англ.) // Frontiers In Human Neuroscience. — 2012. — Vol. 6. — P. 189—189. — doi:10.3389/fnhum.2012.00189. — PMID 22737119. [исправить]
  20. ↑ Konishi M., McLaren D. G., Engen H., Smallwood J. Shaped by the Past: The Default Mode Network Supports Cognition that Is Independent of Immediate Perceptual Input. (англ.) // PloS One. — 2015. — Vol. 10, no. 6. — P. e0132209—0132209. — doi:10.1371/journal.pone.0132209. — PMID 26125559. [исправить]
  21. ↑ Østby Y., Walhovd K. B., Tamnes C. K., Grydeland H., Westlye L. T., Fjell A. M. Mental time travel and default-mode network functional connectivity in the developing brain. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America. — 2012. — 16 October (vol. 109, no. 42). — P. 16800—16804. — doi:10.1073/pnas.1210627109. — PMID 23027942. [исправить]
  22. ↑ Beaty R. E., Benedek M., Wilkins R. W., Jauk E., Fink A., Silvia P. J., Hodges D. A., Koschutnig K., Neubauer A. C. Creativity and the default network: A functional connectivity analysis of the creative brain at rest. (англ.) // Neuropsychologia. — 2014. — November (vol. 64). — P. 92—98. — doi:10.1016/j.neuropsychologia.2014.09.019. — PMID 25245940. [исправить]
  23. ↑ Andreasen N. C. A journey into chaos: creativity and the unconscious. (англ.) // Mens Sana Monographs. — 2011. — January (vol. 9, no. 1). — P. 42—53. — doi:10.4103/0973-1229.77424. — PMID 21694961. [исправить]
  24. ↑ Yang J., Weng X., Zang Y., Xu M., Xu X. Sustained activity within the default mode network during an implicit memory task. (англ.) // Cortex; A Journal Devoted To The Study Of The Nervous System And Behavior. — 2010. — March (vol. 46, no. 3). — P. 354—366. — doi:10.1016/j.cortex.2009.05.002. — PMID 19552900. [исправить]
  25. ↑ Ino T., Nakai R., Azuma T., Kimura T., Fukuyama H. Brain activation during autobiographical memory retrieval with special reference to default mode network. (англ.) // The Open Neuroimaging Journal. — 2011. — Vol. 5. — P. 14—23. — doi:10.2174/1874440001105010014. — PMID 21643504. [исправить]

Литература

  • Пиллэй, Шрини. Варгань, кропай, марай и пробуй. Открой силу расслабленного мозга / Шрини Пиллэй ; пер. с англ. Е. Петровой ; [науч. ред. К. Бетц]. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2018. — 376 с. — ISBN 978-5-00100-996-2.