Войти
| Сеть в режиме по умолчанию | |
|---|---|
 сканирование фМРТ отображение регионов сети режима по умолчанию; медиальная префронтальная кора, задняя поясная извилина / предклинье и угловая извилина | |
| Анатомическая терминология [редакция в Викиданных ] |
Подключение к сети в режиме по умолчанию. На этом изображении показаны основные области сети режима по умолчанию (желтый) и связи между областями, отмеченными цветом в зависимости от направления структурного пересечения (xyz → rgb). В нейробиологии, сеть режима по умолчанию (DMN ), также сеть по умолчанию или сеть состояний по умолчанию, является крупномасштабной мозговой сетью, состоящей в основном из медиальная префронтальная кора, задняя поясная извилина / предклинье и угловая извилина. Он наиболее известен своей активностью, когда человек не сосредоточен на внешнем мире, а мозг находится в бодрствующем отдыхе, например, во время мечтаний и блужданий ума. Он также может быть активен во время подробных размышлений, связанных с выполнением внешней задачи. В других случаях, когда DMN активна, в том числе, когда человек думает о других, думает о себе, вспоминает прошлое и планирует будущее.
Хотя изначально было замечено, что DMN отключена в определенных целевых целях. задач и иногда ее называют сетью отрицательной задачи, она может быть активна в других целевых задачах, таких как социальная рабочая память или автобиографические задачи. Было показано, что DMN отрицательно коррелирует с другими сетями в мозге, такими как сети внимания.
Доказательства указывают на нарушения DMN у людей со спектром аутизма Альцгеймера и расстройство.
Ганс Бергер, изобретатель электроэнцефалограммы, был первым, кто высказал идею о том, что мозг постоянно занят. В серии статей, опубликованных в 1929 году, он показал, что электрические колебания, регистрируемые его устройством, не прекращаются даже тогда, когда испытуемый находится в состоянии покоя. Однако его идеи не были восприняты всерьез, и среди неврологов сложилось общее мнение, что мозг (или часть мозга) становится активным только тогда, когда выполняется сфокусированная деятельность.
Но в 1950-х годах Луи Соколов и его коллеги заметили, что метаболизм в мозге остается неизменным, когда человек переходит из состояния покоя к выполнению сложных математических задач, предполагая, что активный метаболизм в мозге также должен происходить во время отдыха. В 1970-х годах Дэвид Х. Ингвар и его коллеги наблюдали, что кровоток в передней части мозга стал самым высоким, когда человек находится в состоянии покоя. Примерно в то же время собственное колебательное поведение нейронов позвоночных наблюдалось в мозжечке клетках Пуркинье, нижнем оливковом ядре и таламусе.
. С появлением позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) исследователи начали замечать, что когда человек участвует в задачах восприятия, речи и внимания, одни и те же области мозга становятся менее активными по сравнению с пассивным отдыхом, и назвал эти области «деактивированными».
В 1995 году Бхарат Бисвал, аспирант Медицинского колледжа Висконсина в Милуоки, обнаружил, что сенсомоторная система человека демонстрирует «связь в состоянии покоя», демонстрируя синхронность в функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), когда не занимался какой-либо задачей.
Позже, эксперименты невролога лаборатории Маркуса Э. Райхла в Медицинской школе Вашингтонского университета и другие группы показали, что потребление энергии мозгом увеличивается менее чем на 5% от исходного уровня потребления энергии при выполнении целенаправленной умственной задачи. Эти эксперименты показали, что мозг постоянно активен с высоким уровнем активности, даже когда человек не занимается целенаправленной умственной работой. После этого исследования были сосредоточены на поиске областей, ответственных за этот постоянный уровень фоновой активности.
Райхл ввел термин «режим по умолчанию» в 2001 году для описания функции мозга в состоянии покоя; эта концепция быстро стала центральной темой неврологии. Примерно в это же время была разработана идея, что эта сеть областей мозга участвует во внутренне направленных мыслях и приостанавливается во время определенного целенаправленного поведения. В 2003 году Грейсиус и его коллеги изучили сканирование фМРТ в состоянии покоя и выяснили, насколько разные участки мозга коррелируют друг с другом. Их корреляционные карты выделили те же области, которые уже были определены другими исследователями. Это было важно, поскольку продемонстрировало конвергенцию методов, ведущих к одним и тем же областям, задействованным в DMN. С тех пор были обнаружены другие сети состояния покоя (RSN), такие как зрительные, слуховые сети и сети внимания. Некоторые из них часто не коррелируют с сетью режима по умолчанию.
Количество публикаций в год с «сетью режима по умолчанию» или «сетью по умолчанию» в заголовке. Поиск проводился в Google Scholar. С начала и до середины 2000-х исследователи обозначили сеть с режимом по умолчанию как отрицательная сеть для задач, потому что она отключалась, когда участникам приходилось выполнять задачи. Считалось, что DMN активна только во время пассивного отдыха, а затем отключается во время выполнения целенаправленных задач, ориентированных на внешнюю сторону. Однако исследования показали, что DMN активна во внешних целевых задачах, которые, как известно, включают DMN, таких как социальная рабочая память или автобиографические задачи. DMN также демонстрирует более высокую активацию, когда поведенческие реакции стабильны, и эта активация не зависит от самооценки блуждания мыслей.
Примерно в 2007 году количество статей, ссылающихся на сеть режима по умолчанию, резко возросло. За все годы до 2007 года было опубликовано 12 статей, в названии которых упоминались «сеть в режиме по умолчанию» или «сеть по умолчанию»; однако с 2007 по 2014 год их количество увеличилось до 1384 статей. Одна из причин увеличения количества статей - результат устойчивого эффекта обнаружения DMN с помощью сканирования в состоянии покоя и анализа независимых компонентов (ICA). Другая причина заключается в том, что DMN можно измерить с помощью коротких и простых сканирований в состоянии покоя, что означает, что их можно проводить на любой популяции, включая маленьких детей, клинические популяции и нечеловеческих приматов. Третья причина заключается в том, что роль DMN была расширена до большего, чем просто пассивная сеть мозга.
Считается, что сеть в режиме по умолчанию участвует в нескольких различных функциях:
Это потенциально неврологическая основа самости:
Размышления о других:
R вспоминая прошлое и думая о будущем:
Сеть режима по умолчанию активна во время пассивного отдыха и блуждания ума, что обычно предполагает размышления о других, думая о себе, вспоминая прошлое и представляя будущее, а не выполняемую задачу. Однако недавняя работа поставила под сомнение конкретное сопоставление между сетью режима по умолчанию и блужданием разума, учитывая, что система важна для поддержания детального представления информации о задачах во время кодирования рабочей памяти. Исследования электрокортикографии (которые включают размещение электроды на поверхности кожи головы субъекта) показали, что сеть режима по умолчанию активируется в течение доли секунды после того, как участники завершат задачу. Кроме того, во время задач, требующих внимания, было показано, что достаточная деактивация сети в режиме по умолчанию во время кодирования памяти приводит к более успешной долгосрочной консолидации памяти.
Исследования показали, что, когда люди смотрят фильм, послушать или прочитать рассказ, их DMN сильно коррелируют друг с другом. DMN не коррелируют, если истории зашифрованы или написаны на языке, который человек не понимает, что позволяет предположить, что сеть активно участвует в понимании и последующем формировании памяти этой истории. Показано, что DMN даже коррелирует, если одна и та же история представлена разным людям на разных языках, что дополнительно предполагает, что DMN действительно вовлечен в аспект понимания истории, а не в слуховой или языковой аспект.
Сеть в режиме по умолчанию деактивируется во время выполнения внешних целевых задач, таких как визуальное внимание или когнитивная рабочая память, что побудило некоторых исследователей обозначить сеть как задачу . -отрицательная сеть. Однако, когда задачи являются внешними целевыми задачами, которые, как известно, являются ролью DMN, например, социальная рабочая память или автобиографическая задача, DMN положительно активируется с задачей и коррелирует с другими сетями, такими как вовлеченная сеть. в исполнительная функция.
До сих пор не предполагалось, что сеть по умолчанию активируется иммобилизацией, присущей процедуре тестирования (пациента привязывают на спине на носилках и через узкий туннель вставляют в массивную металлическую конструкцию). Эта процедура создает ощущение замкнутости, и, что неудивительно, наиболее частым побочным эффектом является клаустрофобия. Этот альтернативный взгляд предлагается в недавней статье, которая связывает теорию разума с иммобилизацией.
Недавние исследования показали, что DMN связана с восприятием красоты, в котором сеть активируется обобщенным образом для эстетически движущихся областей, таких как произведения искусства, пейзажи и архитектура. Это могло бы объяснить глубокое внутреннее чувство удовольствия, связанное с эстетикой, взаимосвязанное с чувством личной идентичности, из-за сетевых функций, связанных с собой.
Графики динамических развитие взаимосвязей между мозговыми сетями. (А) У детей регионы в основном местные и организованы по их физическому местоположению; лобные области выделены голубым цветом. (B) У взрослых сети становятся сильно коррелированными, несмотря на их физическое расстояние; сеть по умолчанию выделена светло-красным цветом. В настоящее время считается, что этот результат был искажен артефактными процессами, связанными с тенденцией более молодых субъектов больше двигаться во время получения изображения, что предпочтительно завышает оценки связности между физически ближайшими регионами (Power 2012, Satterthwaite 2012). Режим по умолчанию Сеть - это взаимосвязанный и анатомически определенный набор областей мозга. Сеть может быть разделена на хабы и подсекции:
Функциональные хабы: Информация о себе
Дорсальный медиальный подсистема: Думая о других
медиальная временная подсистема: автобиографическая память и моделирование будущего
Сеть режима по умолчанию чаще всего определяется с помощью данных состояния покоя путем помещения семени в задняя поясная извилина коры и изучение того, какие другие области мозга наиболее коррелируют с этой областью. DMN также может быть определена областями, деактивированными во время внешних задач по сравнению с отдыхом. Независимый компонентный анализ (ICA) надежно находит DMN для отдельных лиц и групп и стал стандартным инструментом для сопоставления значений по умолчанию сеть.
Было показано, что сеть режима по умолчанию демонстрирует наибольшее перекрытие в своей структурной и функциональной связности, что предполагает, что структурная архитектура мозга может быть построена таким образом, что эта конкретная сеть активируется по умолчанию. Недавние данные популяционного исследования мозга 10 000 участников британского биобанка также свидетельствуют о том, что каждый узел DMN может быть разложен на субрегионы с дополнительными структурными и функциональными свойствами. В исследованиях DMN была широко распространена практика рассматривать составляющие его узлы как функционально однородные, но различие между подузлами в каждом основном узле DMN в основном игнорировалось. Однако непосредственная близость подузлов, которые воспроизводят пространственно-временные выходные данные гиппокампа, и подузлов, описывающих архитектуру глобальной сети, может позволить использовать функции по умолчанию, такие как автобиографическое воспоминание или внутренне ориентированное мышление.
В мозгу младенца существует ограниченные доказательства наличия сети по умолчанию, но подключение к сети по умолчанию более стабильно у детей в возрасте 9–12 лет, что позволяет предположить, что сеть по умолчанию претерпевает изменения в процессе развития.
Анализ функциональной связности у обезьян показывает, что сеть регионов похожа на сеть регионов. сеть в режиме по умолчанию, наблюдаемая у людей. PCC также является ключевым звеном у обезьян; однако mPFC меньше по размеру и хуже связана с другими областями мозга, в основном потому, что mPFC человека намного больше и хорошо развита.
МРТ с диффузией показывает участки белого вещества, соединяющие разные области DMN вместе. Структурные связи, обнаруженные при диффузной МРТ-визуализации, и функциональные корреляции из фМРТ в состоянии покоя показывают наивысший уровень перекрытия и согласования в областях DMN. Это свидетельствует о том, что нейроны в областях DMN связаны друг с другом через большие участки аксонов, и это приводит к тому, что активность в этих областях коррелирует друг с другом.
Была выдвинута гипотеза, что сеть режима по умолчанию имеет отношение к расстройствам, включая болезнь Альцгеймера, аутизм, шизофрению, депрессия, хроническая боль, посттравматическое стрессовое расстройство и другие. В частности, сообщалось, что DMN демонстрирует перекрывающиеся, но отличные паттерны нейронной активности при различных психических состояниях, например, при прямом сравнении синдрома дефицита внимания с гиперактивностью и аутизма.
людей с болезнью Альцгеймера. показать снижение уровня глюкозы (потребление энергии) в областях сети режима по умолчанию. Это снижение начинается с небольшого снижения у пациентов с легкой степенью тяжести и продолжается до значительного снижения у пациентов с тяжелой формой. Удивительно, но сбои в DMN начинаются еще до того, как у людей появляются признаки болезни Альцгеймера. Графики пептида бета-амилоид, который, как считается, вызывает болезнь Альцгеймера, показывают, что накопление пептида происходит в DMN. Это побудило Рэнди Бакнера и его коллег предположить, что высокая скорость метаболизма из-за непрерывной активации DMN вызывает накопление большего количества пептида бета-амилоида в этих областях DMN. Эти пептиды бета-амилоида разрушают DMN, и поскольку DMN активно участвует в формировании и восстановлении памяти, это нарушение приводит к симптомам болезни Альцгеймера.
Считается, что DMN нарушается у людей с расстройством аутистического спектра. У этих людей нарушено социальное взаимодействие и общение, которые являются центральными задачами этой сети. Исследования показали худшие связи между областями DMN у людей с аутизмом, особенно между mPFC (вовлеченным в размышления о себе и других) и PCC (центральным ядром DMN). Чем тяжелее аутизм, тем меньше эти области связаны друг с другом. Неясно, является ли это причиной или результатом аутизма, или третий фактор вызывает и то, и другое (сбивает с толку ).
Более низкая взаимосвязь между областями мозга была обнаружена в сети по умолчанию у людей, которые пережили длительную травму, такую как жестокое обращение или пренебрежение в детстве, и связана с дисфункциональными паттернами привязанности. Среди людей, страдающих посттравматическим стрессовым расстройством, более низкая активация была обнаружена в задней поясной извилине по сравнению с контрольной группой, а тяжелое посттравматическое стрессовое расстройство характеризовалось более низкой связностью в DMN. Гиперсвязность сети по умолчанию была связана с размышлениями при первом эпизоде депрессии и хронической боли. Если сеть режима по умолчанию изменяется, это может изменить способ восприятия событий и их социальные и моральные рассуждения, тем самым делая человека более восприимчивым к серьезным депрессивным симптомам.
Многофакторный анализ выявляет генетические ассоциации отдыхающих. DMN при психотическом биполярном расстройстве и шизофрении.
Сеть режима по умолчанию (DMN) может быть модулирована посредством следующих вмешательств и процессов:
Некоторые утверждали, что области мозга в сети режима по умолчанию отображаются только вместе из-за сосудистого соединения крупных артерий и вен. в головном мозге рядом с этими областями не потому, что эти области фактически функционально связаны друг с другом. Этот аргумент подтверждается исследованиями, которые показывают, что изменение дыхания изменяет уровень кислорода в крови, что, в свою очередь, больше всего влияет на DMN. Эти исследования, однако, не объясняют, почему DMN можно также идентифицировать с помощью ПЭТ сканирований путем измерения метаболизма глюкозы, который не зависит от сосудистой связи, и в исследованиях электрокортикографии, измеряющих электрическую активность на поверхности мозг, а в MEG путем измерения магнитных полей, связанных с электрофизиологической активностью мозга, которая обходит гемодинамический ответ.
Идея «сети по умолчанию» не является общепринятой. В 2007 году концепция режима по умолчанию была раскритикована как бесполезная для понимания функций мозга на том основании, что более простая гипотеза состоит в том, что мозг в состоянии покоя на самом деле выполняет больше обработки, чем мозг, выполняющий определенные «сложные» задачи, и что нет особое значение для внутренней активности головного мозга в состоянии покоя.
 | На Викискладе есть медиафайлы, связанные с сетью по умолчанию. |
