Сеть пассивного режима работы мозга

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сеть пассивного режима работы мозга[1] (СПРРМ, также нейронная сеть оперативного покоя, англ. default mode network[3], DMN) — нейронная 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 нейронная сеть активно изучается в числе так называемых нейросетей состояния покоя (англ. resting state network). Сеть была открыта в начале 2000-х годов группой нейрофизиологов под руководством американского профессора Маркуса Райхла[en]. В состав сети включаются несколько анатомически разнесённых, но функционально связанных между собой областей головного мозга: вентромедиальная префронтальная кора[en], дорсомедиальная префронтальная кора, латеральная теменная кора и кора задней части поясной извилины[en] вместе с прилежащими частями предклинья[en]. 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.

Следует отметить, что 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[править | править код]

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[править | править код]

Вентромедиальная префронтальная кора — это область, которая связывает орбитофронтальную кору и такие структуры, как гипоталамус, миндалевидное тело и центральное серое вещество среднего мозга[en]. 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[править | править код]

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 5 % 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[en]), 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[править | править код]

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

  • СПРРМ поглощает отвлекающие факторы.[12][13]. Выяснилось, что 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 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.[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. В этом отношении они ведут человека к самому себе.
  • Она активирует цепи «социальных связей»[18][19]. Именно поэтому консультанты по развитию лидерских качеств говорят, что руководство по своей сути — путь к себе. Именно поэтому преподаватель вокала «советует найти свой голос, а любой хороший педагог подталкивает к развитию индивидуальности. Быть в ладу с собой — значит позволить мозгу устанавливать взаимосвязи с факторами, находящимися далеко за пределами настоящего момента и своего «я».
  • 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.
  • Она 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.
  • Она способствует более четкому проявлению смутных воспоминаний.[24][25] СПРРМ помогает задействовать память, лежащую за пределами границы внимания, и извлечь из неё информацию, не извлекаемая другими способами.

Нарушения[править | править код]

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[править | править код]

  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.
  7. Damasio H. et al. The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient // 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. A. Anticevic, M. W. Cole и др., «The Role of Default Network Deactivation in Cognition and Disease», Trends in Cognitive Sciences 16, no. 12 (декабрь 2012 года): 584–592.
  12. M. Ziaei, N. Peira, и J. Persson, «Brain Systems Underlying Attentional Control and Emotional Distraction During Working Memory Encoding», NeuroImage 87 (15 февраля 2014 года): 276–286
  13. T. Piccoli, G. Valente и др., «The Default Mode Network and the Working Memory Network Are Not Anti-Correlated During All Phases of a Working Memory Task», PLoS One 10, no. 4 (2015): e0123354.
  14. D. Vatansever, A. E. Manktelow и др., «Cognitive Flexibility: A Default Network and Basal Ganglia Connectivity Perspective», Brain Connectivity 6, no. 3 (апрель 2016 года): 201–207;
  15. A. W. Sali, S. M. Courtney, и S. Yantis, «Spontaneous Fluctuations in the Flexible Control of Covert Attention», Journal of Neuroscience 36, no. 2 (13 января 2016 года): 445–454.
  16. C. G. Davey, J. Pujol, и B. J. Harrison, «Mapping the Self in the Brain’s Default Mode Network», NeuroImage 132 (15 мая 2016 года): 390–397
  17. P. Qin, S. Grimm и др., «Spontaneous Activity in Default-Mode Network Predicts Ascription of Self-Relatedness to Stimuli», Social Cognitive and Affective Neuroscience 11, no. 4 (апрель 2016 года): 693–702.
  18. W. Li, X. Mai, и C. Liu, «The Default Mode Network and Social Understanding of Others: What Do Brain Connectivity Studies Tell Us», Frontiers in Human Neuroscience 8 (2014): 74
  19. R. B. Mars, F. X. Neubert и др., «On the Relationship between the ‘Default Mode Network’ and the ‘Social Brain’», Frontiers in Human Neuroscience 6 (2012): 189.
  20. M. Konishi, D. G. McLaren и др., «Shaped by the Past: The Default Mode Network Supports Cognition That Is Independent of Immediate Perceptual Input», PLoS One 10, no. 6 (2015): e0132209
  21. Y. Ostby, K. B. Walhovd и др., «Mental Time Travel and Default-Mode Network Functional Connectivity in the Developing Brain, Proceedings of the National Academy of Sciences 109, no. 42 (16 октября 2012 года): 16800–16804.
  22. R. E. Beaty, M. Benedek и др., «Creativity and the Default Network: A Functional Connectivity Analysis of the Creative Brain at Rest», Neuropsychologia 64C (20 сентября 2014 года): 92–98
  23. N. C. Andreasen, «A Journey into Chaos: Creativity and the Unconscious», Mens Sana Monographs 9, no. 1 (январь 2011 года): 42–53.
  24. J. Yang, X. Weng и др., «Sustained Activity within the Default Mode Network During an Implicit Memory Task», Cortex 46, no. 3 (март 2010 года): 354–366
  25. T. Ino, R. Nakai и др., «Brain Activation During Autobiographical Memory Retrieval with Special Reference to Default Mode Network», Open Neuroimaging Journal 5 (2011): 14–23.

Литература[править | править код]

  • 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.