© Kristina Armitage/Quanta Magazine
Istraživači su otkrili da je odgovor potvrdan. Tijekom posljednja dva desetljeća definirali su ono što je poznato kao mreža zadanog načina rada, skup naizgled nepovezanih područja mozga koja se aktiviraju kada uopće ne radite puno. Njegovo otkriće ponudilo je uvid u to kako mozak funkcionira izvan dobro definiranih zadataka i također je potaknulo istraživanje uloge moždanih mreža — ne samo regija mozga — u upravljanju našim unutarnjim iskustvom.
U kasnom 20. stoljeću neuroznanstvenici su počeli koristiti nove tehnike za snimanje slika mozgova ljudi dok su obavljali zadatke u strojevima za skeniranje. Kao što se očekivalo, aktivnost u određenim područjima mozga povećala se tijekom zadataka — i na iznenađenje istraživača, aktivnost u drugim područjima mozga je istovremeno opala. Neuroznanstvenike je zaintrigiralo da su tijekom raznih zadataka ista područja mozga konstantno smanjivala svoju aktivnost.
Bilo je to kao da su ta područja bila aktivna kada osoba nije ništa radila, a onda su se isključila kada se um morao koncentrirati na nešto vanjsko.
Istraživači su ta područja nazvali "negativnim zadatkom". Kada su prvi put identificirani, Marcus Raichle, neurolog na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Washington u St. Louisu, posumnjao je da ova područja koja su negativna za zadatke igraju važnu ulogu u umu koji se odmara. "Ovo je pokrenulo pitanje 'Što je osnovna moždana aktivnost?'", prisjetio se Raichle. U eksperimentu je zamolio ljude u skenerima da zatvore oči i jednostavno puste svoje misli da lutaju dok im je mjerio moždanu aktivnost.
Otkrio je da tijekom odmora, kada se mentalno okrenemo unutra, područja koja su negativna za zadatke koriste više energije od ostatka mozga. U radu iz 2001. ovu je aktivnost nazvao "zadanim načinom rada mozga". Dvije godine kasnije, nakon generiranja podataka više razlučivosti, tim s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Stanford otkrio je da ova aktivnost negativna na zadatak definira koherentnu mrežu međudjelovanja regija mozga, koju su nazvali mrežom zadanog načina rada.
Otkriće mreže zadanog načina rada potaknulo je znatiželju među neuroznanstvenicima o tome što mozak radi u nedostatku zadatka usmjerenog prema van. Iako su neki istraživači vjerovali da je glavna funkcija mreže stvoriti naše iskustvo lutanja uma ili sanjarenja, bilo je puno drugih pretpostavki. Možda je kontrolirao tokove svijesti ili aktivirao sjećanja na prošla iskustva. A disfunkcija u mreži zadanog načina rada bila je navedena kao potencijalna značajka gotovo svakog psihijatrijskog i neurološkog poremećaja, uključujući depresiju, shizofreniju i Alzheimerovu bolest.
Od tada je nalet istraživanja zadanog načina rada zakomplicirao to početno razumijevanje. "Bilo je vrlo zanimljivo vidjeti vrste različitih zadataka i paradigmi koje uključuju mrežu zadanog načina rada u posljednjih 20 godina", rekla je Lucina Uddin, neuroznanstvenica sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu.
Zadani način rada bio je jedna od prvih moždanih mreža koje je karakterizirala znanost. Sastoji se od nekolicine moždanih regija, uključujući nekoliko u prednjem dijelu mozga, poput dorzalnog i ventralnog medijalnog prefrontalnog korteksa, i drugih razasutih po cijelom organu, poput stražnjeg cingularnog korteksa, prekuneusa i kutnog girusa. Ta su područja povezana s pamćenjem, ponavljanjem iskustva, predviđanjem, razmatranjem akcije, nagradom/kaznom i integracijom informacija. (Istaknute boje na sljedećoj slici označavaju neka od vanjskih područja mozga koja postaju aktivnija kada se uključi zadana mreža.)
© Merrill Sherman/Quanta MagazineIsticanje u boji na sljedećoj slici označava neka od vanjskih područja mozga koja postaju aktivnija kada se uključi zadana mreža.
Prema istraživanju, učinci mreže zadanog načina rada uključuju lutanje uma, prisjećanje prošlih iskustava, razmišljanje o tuđim mentalnim stanjima, predviđanje budućnosti i obradu jezika. Iako se ovo može činiti kao gomila nepovezanih aspekata kognicije, Vinod Menon, direktor Laboratorija za kognitivnu i sustavnu neuroznanost Stanforda, nedavno je teoretizirao da bi sve te funkcije mogle biti od pomoći u konstruiranju internog narativa. Prema njegovom mišljenju, mreža zadanog načina rada pomaže vam da razmislite o tome tko ste u odnosu na druge, da se prisjetite svojih prošlih iskustava i zatim sve to zamotate u koherentnu samopriču.
© Courtesy of Marcus RaichleGodine 2001. neurolog Marcus Raichle identificirao je mrežu moždanih aktivnosti koja se aktivira kada um luta, nazvavši je "zadanim načinom" rada mozga.
Uddin je počela istraživati mrežu zadanog načina jer ju je zanimalo samoprepoznavanje, a činilo se da su mnogi zadaci samoprepoznavanja, poput identifikacije vlastitog lica ili glasa, povezani s mrežom. Posljednjih je godina svoju pozornost usmjerila na interakcije između moždanih mreža. Baš kao što različita područja mozga međusobno komuniciraju stvarajući mreže, različite mreže međusobno komuniciraju na smislene načine, rekla je Uddin. "Mrežne interakcije je na neki način lakše proučavati nego samo mrežu u izolaciji jer rade zajedno, a zatim se razdvoje i mijenjaju ono što rade tijekom vremena."
© Courtesy of Lucina UddinNeuroznanstvenica Lucina Uddin istražuje interakciju različitih moždanih mreža, uključujući mrežu zadanog načina rada.
Istraživači su također ispitivali mogu li se poremećaji mentalnog zdravlja poput depresije povezati s problemima s mrežom zadanog načina rada. Do sada su nalazi bili neuvjerljivi. Kod ljudi s depresijom, na primjer, neki su istraživači otkrili da su mrežni čvorovi pretjerano povezani, dok su drugi otkrili suprotno — da se čvorovi ne uspijevaju povezati. A u nekim studijama, sama mreža zadanog načina rada nije abnormalna, ali njezine interakcije s drugim mrežama jesu. Ovi se nalazi mogu činiti nekompatibilnima, ali su u skladu s nedavnim nalazima da je depresija možda skup različitih poremećaja koji se javljaju sa sličnim simptomima.
U međuvremenu, Menon je razvio ono što on naziva teorijom trostruke mreže. Pretpostavlja se da abnormalne interakcije između mreže zadanog načina rada, mreže istaknutosti i treće mreže koja se naziva frontoparijetalna mreža mogu doprinijeti poremećajima mentalnog zdravlja uključujući shizofreniju, depresiju, anksioznost, demenciju i autizam. Obično se aktivnost mreže sa zadanim načinom rada smanjuje kada netko obraća pozornost na vanjski podražaj, dok se aktivnost u druge dvije mreže povećava. Ovo guranje i privlačenje između mreža možda neće raditi na isti način kod ljudi s psihijatrijskim ili razvojnim poremećajima, sumnja Menon.
Deanna Barch, koja proučava neurobiologiju mentalnih bolesti na Sveučilištu Washington u St. Louisu, zaintrigirana je teorijom trostruke mreže. Istraživanje načina na koji su mreže drugačije ožičene kod osoba s poremećajima mentalnog zdravlja može pomoći istraživačima da pronađu temeljne mehanizme i razviju tretmane, rekla je. Međutim, ona ne misli da će sama mrežna interakcija u potpunosti objasniti mentalnu bolest. "Mislim da je razumijevanje razlika u povezivanju početna točka", rekla je Barch. "To nije krajnja točka".
Trenutačno razumijevanje mreže sa zadanim načinom sigurno nije krajnja točka. Od svog otkrića, potaknulo je neuroznanstvenike da razmišljaju izvan odgovornosti pojedinačnih regija mozga za učinke interakcija između moždanih mreža. I to je mnoge ljude natjeralo da cijene unutarnje usmjerene aktivnosti uma — da čak i kada sanjarimo ili se odmaramo, naš mozak naporno radi kako bi se to ostvarilo.
Nora Bradford je nezavisna znanstvena spisateljica i studentica diplomskog studija kognitivnih znanosti na Kalifornijskom sveučilištu u Irvineu. Njezini su se radovi pojavili u časopisima Scientific American, Science News, Discover i drugim časopisima.
Komentari čitatelja
na naše novosti