Funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) tillåter oss att göra slutsatser om hjärnaktivitet hos levande människor baserat på visuellt övertygande bilder. För det har vi gjort det möjligt att göra några viktiga kommentarer om naturligt förekommande hjärnanät, inklusive standardlägesnätverket. För att förstå sådana nätverk krävs dock en viss bakgrund i funktionell anslutning först.
Vad är funktionell connectivity MR?
Många fMRI-studier görs medan patienten aktivt gör någon aktivitet. Om de till exempel trycker på en knapp med sin högra hand kan du senare se en del av den vänstra halvklotet nära motorcortexen lyser vid den tiden.
Ett annat tillvägagångssätt är att titta på hjärnan medan forskningsfrivillig gör ingenting alls i skannern – bara ligger där. Denna teknik kallas ibland "viloläge" fMRI.
Medan vi låg där, har olika delar av hjärnan oscillerande aktivitet, vilket betyder vågor av el som är associerade med MR-signalen. Ibland är dessa vågor synkroniserade med varandra, vilket innebär att de slår höga och låga av vågformen samtidigt. Det är lite som om de var olika medlemmar i en orkester som spelade samma musik medan de följde samma dirigent. Två sådana områden sägs vara funktionellt kopplade.
Funktionell anslutning behöver inte mätas i vila. Aktiviteter som att uppmärksamma något viktigt kan förändra mönster av funktionell anslutning över hjärnan.
Funktionell anslutning betyder inte nödvändigtvis att två delar av 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 thalamus.
Dessa kan fortfarande vara funktionellt anslutna om deras signaler är synkroniserade.
Introduktion till standardlägesnätverket
Under det senaste årtiondet har ökad uppmärksamhet gjorts mot denna funktionella anslutning som ett sätt att hitta nätverk i hjärnan som är relaterade till särskilda aktiviteter, inklusive bara vila. Ett av de mest framträdande nätverk som ska diskuteras är standardlägesnätverket.
Uttrycket "standardläge" användes först av Dr. Marcus Raichle 2001 för att beskriva vilande hjärnfunktion. Det har tidigare noterats att en "vilande" hjärna använder knappt mindre energi än en hjärna som gör en "aktiv" uppgift, vilket tyder på att hjärnan kanske inte "vilar" så mycket som den ändrar typen av aktivitet där den är aktiv engagerad.
Standardlägesnätet (DMN) involverar lågfrekvensoscillationer med 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 vara mer än ett standardlägesnätverk – det som vi kallat DMN kan faktiskt vara en samling mindre nätverk, som alla är dedikerade till något lite annorlunda än det andra. Icke desto mindre är vissa hjärnområden nu vanligt förekommande att ingå i DMN.
Vilka delar av hjärnan är i DMN?
Områden i hjärnan som ingår i standardlägesnätet inkluderar den mediala temporala loben, den mediala prefrontala cortexen och den bakre cingulära cortexen samt den ventrala precuneusen och delar av parietalcortexen. Alla dessa regioner har förknippats med någon aspekt av internt tänkande. Till exempel är den mediala temporala loben associerad med minne. Den mediala prefrontala cortexen har förknippats med mentala tankar, förmågan att känna igen andra som tankar och känslor som liknar ens egen. Det bakre cingulatet är tänkt att involvera att integrera olika typer av inre tankar.
Spegelneuroner har också blivit utsatta för att interagera med DMN.
Vad gör DMN?
Eftersom standardlägesnätet är mest aktivt i vila och på grund av de involverade strukturerna, har vissa människor föreslagit att det är förknippat med introspektiv tanke, inklusive aktiviteter som dagdrömma eller hämta minnen. Andra har dock föreslagit att aktiviteten kanske bara är relaterad till fysiologiska processer som inte är relaterade till någon speciell aktivitet – även vilande – även om denna uppfattning verkar falla ut av favör.
Ändringar i standardlägesnätverket har kopplats till ett brett antal olika sjukdomar, inklusive Alzheimers sjukdom, autism, schizofreni, bipolär sjukdom, posttraumatisk stressstörning, depression och mer. Sjukdomar kan orsaka antingen för liten aktivitet eller för mycket, och ibland varierar data som det som faktiskt förekommer. Huruvida detta återspeglar dålig förståelse för sjukdomen, tekniken eller båda är ofta osäker.
En av de kritik som har uppstått när det gäller DMN är att förändringar inom det verkar mycket ospecificerade – vilken användning är en mätning om den inte faktiskt säger dig vad problemet är? Andra har ifrågasatt om nätverket är till och med ett livskraftigt koncept, men som forskning staplar upp den biologiska aktualiteten hos DMN blir svårare att ifrågasätta.
Andra nätverk, som de som hör samman med uppmärksamhet, syn och hörsel, har också beskrivits. Medan de medicinska fördelarna med dessa nätverk är oklara, kan de återspegla en viktig förändring av hur vi tänker på hjärnan, och vem kan säga vart sådant tänkande kommer att ta oss i framtiden?
