Forstå standardmodusnettverket

Funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) tillater oss å gjøre slutninger om hjerneaktivitet hos levende mennesker basert på visuelt overbevisende bilder. For det første har det tillatt oss å komme med noen viktige kommentarer til naturlig forekommende hjernenettverk, inkludert standardmodusnettverket. For å forstå slike nettverk er det imidlertid nødvendig med litt bakgrunn i funksjonell tilkobling først.

Hva er MR med funksjonell tilkobling?

Mange fMRI-studier gjøres mens pasienten aktivt gjør noe. For eksempel, hvis de trykker på en knapp med høyre hånd, kan du senere se at en del av venstre halvkule nær motorbarken lyser opp på den tiden.

En annen tilnærming er å se på hjernen mens forskningsfrivillige gjør ingenting i skanneren - bare å ligge der. Denne teknikken kalles noen ganger “hviletilstand” fMRI.

Mens vi lå der, har forskjellige områder av hjernen oscillerende aktivitet, som betyr bølger av elektrisitet som er assosiert med MR-signalet. Noen ganger er disse bølgene synkroniserte med hverandre, noe som betyr at de treffer bølgeformens høyder og nedturer samtidig. Det er litt som om de var forskjellige medlemmer av et orkester som spilte samme musikkstykke mens de fulgte samme dirigent. To slike områder sies å være funksjonelt forbundet.

Funksjonell tilkobling trenger ikke å måles i ro. Aktiviteter som å ta hensyn til noe viktig kan endre mønstre for funksjonell tilkobling over hele hjernen.

Funksjonell tilkobling betyr ikke nødvendigvis at to områder av hjernen er direkte og fysisk forbundet. For eksempel kan to forskjellige hjerneområder være ganske langt fra hverandre, men begge mottar signaler fra et sentralt hjerneområde som thalamus. Disse kan fremdeles være funksjonelt koblet til hvis signalene deres er synkroniserte.

Vi presenterer standardmodusnettverket

I løpet av det siste tiåret har det blitt økt oppmerksomhet mot denne funksjonelle tilkoblingen som en måte å finne nettverk i hjernen som er relatert til bestemte aktiviteter, inkludert bare hvile. Et av de mest fremtredende nettverkene som skal diskuteres er standardmodusnettverket.

Begrepet "standardmodus" ble første gang brukt av Dr. Marcus Raichle i 2001 for å beskrive hvilende hjernefunksjon. Det hadde tidligere blitt lagt merke til at en "hvilende" hjerne bruker knapt mindre energi enn en hjerne som gjør en "aktiv" oppgave, noe som tyder på at hjernen kanskje ikke "hviler" så mye som den endrer typen aktivitet den er aktivt engasjert i.

Standardmodusnettverket (DMN) innebærer lavfrekvente svingninger på omtrent en svingning per sekund. Nettverket er mest aktivt når hjernen er i ro. Når hjernen er rettet mot en oppgave eller et mål, deaktiveres standardnettverket.

Det kan faktisk være mer enn ett standardmodusnettverk - det vi har kalt DMN kan faktisk være en samling av mindre nettverk, hver dedikert til noe litt annerledes enn det andre. Ikke desto mindre er visse hjerneområder nå ofte forstått som en del av DMN.

Hvilke deler av hjernen er i DMN?

Områder i hjernen som er inkludert i standardmodusnettverket inkluderer den mediale temporale lappen, den mediale prefrontale cortexen og den bakre cingulære cortexen, så vel som den ventrale precuneus og deler av parietal cortex. Alle disse regionene har blitt assosiert med et eller annet aspekt av indre tanker. For eksempel er den mediale temporal lappen assosiert med hukommelse. Den mediale prefrontale cortexen har vært assosiert med sinnsteorien, evnen til å gjenkjenne andre som har tanker og følelser som ligner på sin egen. Det bakre cingulatet antas å innebære integrering av forskjellige typer indre tanker. Speilneuroner har også blitt posisjonert for å samhandle med DMN.

Hva gjør DMN?

Siden standardmodusnettverket er mest aktivt i hvile og på grunn av strukturene som er involvert, har noen antatt at det er assosiert med introspektiv tanke, inkludert aktiviteter som dagdrømmeri eller henting av minner. Andre har imidlertid antydet at aktiviteten bare være relatert til fysiologiske prosesser som ikke er relatert til noen spesiell aktivitet - til og med hvile - selv om denne oppfatningen ser ut til å falle i favør.

Endringer i standardmodusnettverket har vært knyttet til et bredt antall forskjellige sykdommer, inkludert Alzheimers sykdom, autisme, schizofreni, bipolar lidelse, posttraumatisk stresslidelse, depresjon og mer. Sykdommer kan forårsake for lite aktivitet eller for mye, og noen ganger varierer dataene om hva som faktisk skjer. Om dette reflekterer en dårlig forståelse av sykdommen, teknikken eller begge deler, er ofte usikkert.

En av kritikkene som har oppstått angående DMN er at endringer i den virker veldig uspesifikke⁠ - hvilken nytte er en måling hvis den ikke faktisk forteller deg hva problemet er? Andre har stilt spørsmålstegn ved om nettverket til og med er et levedyktig konsept, men etter hvert som forskning hoper opp blir den biologiske virkeligheten av DMN vanskeligere å stille spørsmål ved.

Andre nettverk, som de som er knyttet til oppmerksomhet, syn og hørsel, er også beskrevet. Selv om de medisinske fordelene med disse nettverkene er uklare, kan de gjenspeile en viktig endring i hvordan vi tenker på hjernen, og hvem kan si hvor slik tenkning vil føre oss i fremtiden?