Förstå standardläget nätverk

Funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) tillåter oss att göra slutsatser om hjärnaktivitet hos levande människor baserat på visuellt övertygande bilder. För det första har det gjort det möjligt för oss att göra några viktiga kommentarer om naturligt förekommande hjärnnätverk, inklusive standardlägenätverket. För att förstå sådana nätverk behövs dock viss bakgrund i funktionell anslutning först.

Vad är MRI för funktionell anslutning?

Många fMRI-studier görs medan patienten aktivt gör någon aktivitet. Om de till exempel trycker på en knapp med höger hand kan du senare se en del av det vänstra halvklotet nära motorbarken lysa vid den tiden.

Ett annat tillvägagångssätt är att titta på hjärnan medan forskarvolontären alls gör ingenting i skannern - bara där. Denna teknik kallas ibland "vilande tillstånd" fMRI.

Medan vi låg där har olika delar av hjärnan oscillerande aktivitet, vilket betyder vågor av elektricitet som är associerade med MR-signalen. Ibland är dessa vågor synkroniserade med varandra, vilket innebär att de träffar vågformens toppar och nedgångar samtidigt. Det är lite som om de var olika medlemmar i en orkester som spelade samma musikstycke medan de följde samma dirigent. Två sådana områden sägs vara funktionellt anslutna.

Funktionell anslutning behöver inte mätas i vila. Aktiviteter som att uppmärksamma något viktigt kan ändra mönster för funktionell anslutning över hjärnan.

Funktionell anslutning betyder inte nödvändigtvis att två områden i hjärnan är direkt och fysiskt anslutna. Till exempel kan två olika hjärnområden vara ganska långt ifrån varandra, men båda tar emot signaler från en central hjärnregion som talamus. Dessa kan fortfarande vara anslutna funktionellt om deras signaler är synkroniserade.

Introduktion till standardläget nätverk

Under det senaste decenniet eller så har ökad uppmärksamhet ägnats åt denna funktionella anslutning som ett sätt att hitta nätverk i hjärnan som är relaterade till vissa aktiviteter, inklusive bara vila. Ett av de mest framträdande nätverken som ska diskuteras är standardlägenätverket.

Termen "standardläge" användes först av Dr Marcus Raichle 2001 för att beskriva vilande hjärnfunktion. Det hade tidigare noterats att en "vilande" hjärna använder knappast mindre energi än en hjärna som gör en "aktiv" uppgift, vilket antyder att kanske hjärnan inte "vilar" så mycket som den ändrar vilken typ av aktivitet den är aktivt engagerad i.

Standardlägenätverket (DMN) involverar lågfrekventa svängningar på ungefär en fluktuation per sekund. Nätverket är mest aktivt när hjärnan är i vila. När hjärnan riktas mot en uppgift eller ett mål avaktiveras standardnätverket.

Det kan faktiskt finnas mer än ett standardlägesnätverk⁠ - det vi har kallat DMN kan faktiskt vara en samling mindre nätverk, var och en dedikerad till något lite annorlunda än det andra. Icke desto mindre är vissa hjärnområden nu allmänt uppfattade som en del av DMN.

Vilka delar av hjärnan finns i DMN?

Områden i hjärnan som ingår i standardlägenätverket inkluderar den mediala temporala loben, den mediala prefrontala cortexen och den bakre cingulära cortexen, såväl som den ventrala precuneus och delar av parietal cortex. Alla dessa regioner har associerats med någon aspekt av intern tanke. Till exempel är den mediala temporala loben associerad med minnet. Den mediala prefrontala cortexen har associerats med sinnes-teorin, förmågan att känna igen andra som har tankar och känslor som liknar ens egna. Det bakre cingulatet tros innebära att olika typer av interna tankar integreras. Spegelneuroner har också ställts för att interagera med DMN.

Vad gör DMN?

Eftersom standardlägenätverket är mest aktivt i vila och på grund av de inblandade strukturerna, har vissa människor föreslagit att det är förknippat med introspektiv tanke, inklusive aktiviteter som dagdrömmer eller att hämta minnen. Andra har dock föreslagit att vara relaterade till fysiologiska processer som inte är relaterade till någon speciell aktivitet - till och med vilande - även om denna åsikt tycks falla i favör.

Förändringar i standardlägenätverket har kopplats till ett stort antal olika sjukdomar, inklusive Alzheimers sjukdom, autism, schizofreni, bipolär sjukdom, posttraumatisk stressstörning, depression och mer. Sjukdomar kan orsaka antingen för lite aktivitet eller för mycket, och ibland varierar uppgifterna om vad som faktiskt förekommer. Om detta återspeglar en dålig förståelse för sjukdomen, tekniken eller båda är ofta osäkert.

En av kritikerna som har uppstått angående DMN är att förändringar inom den verkar väldigt ospecifika⁠ - vilken nytta är ett mått om det inte faktiskt berättar vad problemet är? Andra har ifrågasatt om nätverket till och med är ett livskraftigt koncept, men när forskning staplar upp blir den biologiska verkligheten av DMN svårare att ifrågasätta.

Andra nätverk, såsom de som är associerade med uppmärksamhet, syn och hörsel, har också beskrivits. Medan de medicinska fördelarna med dessa nätverk förblir oklara kan de återspegla en viktig förändring i hur vi tänker på hjärnan, och vem kan säga vart ett sådant tänkande kommer att ta oss i framtiden?