Das Standardmodus-Netzwerk ist während Ruhezuständen aktiv
Kannst du dir vorstellen, wie anstrengend es wäre, über jede kleine Handlung nachzudenken, mit der du dich jeden Tag beschäftigst?
Glücklicherweise wandern unsere Gedanken und wir träumen von Routineaufgaben wie Autofahren, Duschen oder Gießen. Interessanterweise ist der gleiche Teil des Gehirns sowohl mit dem Tagträumen verbunden als auch mit dem speicherbasierten Autopiloten: dem Standardmodus-Netzwerk (DMN).
Darüber hinaus zeigen neue Untersuchungen, dass das DMN eine wesentliche Rolle im Autopilot-Modus spielt.
Das Standardmodus-Netzwerk
Das DMN ("Tagträumenetz") erstreckt sich über verschiedene miteinander verbundene Regionen des Kortex, einschließlich des Stirn-, Parietal- und Temporallappens. Der Kortex ist die äußere Schicht des Gehirns .
Genauer gesagt ist das DMN in drei Hauptunterteilungen unterteilt:
- Der ventrale mediale präfrontale Kortex
- Der dorsale mediale präfrontale Kortex
- Der posterior cingulated Cortex und der angrenzende Precuneus plus der laterale Parietalkortex (dh Brodmann-Areal 39)
Der entorhinale Kortex wurde ebenfalls an das DMN gebunden.
Wichtig ist, dass der präfrontale Kortex an der Vorderseite des Gehirns ist und komplexes Denken, Verhalten und Emotionen reguliert.
Wie bei vielen Dingen in der Wissenschaft war die Entdeckung des DMN eine glückliche Fügung. Im Jahr 1997, Shulman und Kollegen mit der Positronen-Emissions-Tomographie, eine Art von Gehirn-Bildgebung Studie, und festgestellt, dass im Vergleich zu einem Ruhezustand, Blutfluss über eine Konstellation von Hirnarealen reduziert wurde, während neue, nicht selbstreferenziellen Ziel -gerichtete Aufgaben.
Bemerkenswerterweise bedeutet eine Abnahme des Blutflusses in diesen Gehirnbereichen eine verminderte Aktivität.
Im Jahr 2001 machten Raichle und Kollegen den nächsten entscheidenden Schritt, um festzustellen, dass diese Aktivitätsabnahme kein Zufall war ... dass sie keine Aktivierung im Ruhezustand durch experimentell unkontrollierte Gedanken waren.
In einem Artikel mit dem Titel "The Brain's Default Mode Network" von 2015 schreibt Raichle folgendes:
Anhand von Positronen-Emissions-Tomographie (PET) -Messungen des regionalen Blutflusses und Sauerstoffverbrauchs konnten wir anhand etablierter metabolischer Kriterien für die Aktivierung zeigen, dass Bereiche, die während der Aufgabenerfüllung kontinuierlich Aktivitätsreduktionen zeigten, im Ruhezustand nicht aktiviert waren. Unser Artikel trug den Titel "Ein Standardmodus der Gehirnfunktion". Wir folgerten daraus, dass die Gehirnareale, die beobachtet wurden, um ihre Aktivität während der aufmerksamkeitsfordernden, zielgerichteten Aufgaben zu verringern, nicht im Ruhezustand aktiviert wurden, sondern eher auf eine bisher nicht erkannte Organisation innerhalb der intrinsischen oder andauernden Aktivität des Gehirns hinwiesen.
Bis 2015 hatte die Entdeckung des DMN fast 3000 Artikel zu diesem Thema hervorgebracht. Wir haben gelernt, dass das DMN am aktivsten ist, wenn Menschen mit ihren Gedanken allein gelassen werden oder automatisch, reflexiv, erlerntes Verhalten in bestimmten Kontexten in stabilen Umgebungen - wie das Ansehen eines Films oder das Fahren eines Autos auf einer vertrauten Route - ausführen. Diese Umgebungen sind wache Ruhezustände, wenn eine Person nicht auf die Außenwelt fokussiert ist. Umgekehrt ist das DMN in experimentierintensiven Umgebungen, die intensiv und kognitiv belastend sind - wie das Herausarbeiten eines Puzzles -, weniger aktiv.
Die vielen Rollen des DMN werden noch geklärt. Das DMN ist verknüpft mit episodischer Gedächtnis- und Gedächtniskonsolidierung sowie sozialen und selbstbezogenen Prozessen. Das DMN ist auch mit dem Nachdenken über die Zukunft, Erinnerungen an die Vergangenheit und Kreativität verbunden. Nach Angaben von Raichle haben Studien gezeigt, dass das DMN Prozesse instantiiert, die emotionale Verarbeitung (VMPC), selbstreferentielle mentale Aktivität (DMPC) und die Erinnerung an frühere Erfahrungen unterstützen.
In einer Studie von 2009, die in Human Brain Mapping veröffentlicht wurde , schreiben Uddin und seine Mitautoren zum DMN folgendes: "Obwohl es möglich ist, dass eine umfassende Theorie auftaucht, die die Fähigkeit des Netzwerks erklärt, solch eine Vielfalt von Funktionen zu unterstützen, ist die Wahrscheinlichkeit größer dass das Standardmodus-Netzwerk aus funktional unterscheidbaren Unterteilungen oder Teilnetzwerken besteht. "
Interessanterweise nimmt die DMN-Aktivität während der Meditation ab. Dieser Befund macht Sinn, weil Meditation eine Zeit des verminderten Gedankenwanderns und selbstreferentiellen Denkens ist. Während der Meditation konzentriert sich eine Person auf die unmittelbare Erfahrung und entfernt die Aufmerksamkeit von Ablenkungen.
DMN und Autopilot
Das DMN wurde zuerst als Information gedacht, die allgemein in der äußeren und inneren Umgebung einer Person auftaucht. Da das DMN zuerst während des Ruhezustands identifiziert wurde, ist es verlockend zu denken, dass das DMN lediglich für Tagträumen, Gedankenwanderungen und spontane Gedanken verantwortlich ist. Spontane Kognition beinhaltet oft Gedanken über die Vergangenheit und die Zukunft, die auch mit der wahrgenommenen Rolle des DMN übereinstimmen. Das DMN spielt jedoch eine viel fundamentalere Rolle im Bewusstsein.
In einer Studie aus dem Jahr 2017 mit dem Titel "Standard-Modus Beiträge zur automatisierten Informationsverarbeitung" finden Vatansever und Co-Autoren, dass das DMN das Gehirn tatsächlich auf Speicher-basierten Autopiloten schaltet, sobald wir eine Aufgabe verstehen. Die Autoren vermuten einen möglichen Rahmen für diesen Prozess.
Vatansever und Co-Autoren stellen die Hypothese auf, dass unsere Gehirne so ausgelegt sind, dass sie externe Ereignisse ständig antizipieren. Wir verinnerlichen ständig Unregelmäßigkeiten in der Umwelt, um die Basis unserer Erwartungen zu bilden. Diese Erwartungen werden dann genutzt, um unsere Entscheidungen zu treffen und Umweltanforderungen zu interpretieren, vorherzusagen und zu handeln.
In der Tat wird vorgeschlagen, dass die intrinsische Aktivität des Gehirns, insbesondere des DMN, das einen beträchtlichen Teil unserer Gehirn-Energiequellen nutzt, solche internen Modelle der Welt widerspiegelt, die bei der Interpretation unserer Umgebung helfen könnten. Obwohl eine solche prädiktive Verarbeitung den gemeinsamen Mechanismus darstellen kann, mit dem das Gehirn Informationen als Ganzes verarbeitet, unterscheidet das DMN seine Fähigkeit, einen gemeinsamen Arbeitsbereich für die Konvergenz von Informationen mit seinen umfangreichen funktionalen und strukturellen Verbindungen zum Rest des Gehirns und zu schaffen speziell sein Zugriff auf speicherbasierte Informationen. Es wird angenommen, dass diese integrative Kapazität des DMN ein Kennzeichen des Bewusstseins ist, dessen Ebenen zuvor mit DMN-Integrität in Verbindung gebracht wurden.
In der Studie rekrutierten die Forscher der University of Cambridge 28 Teilnehmer für eine Aufgabe, während sie in einem funktionellen MRT-Scanner lagen. Die Teilnehmer wurden vier Karten gezeigt und gebeten, eine Zielkarte mit diesen vier Karten zu verbinden. Die Zielkarte könnte entweder nach Farbe, Form oder Zahl übereinstimmen, und die Teilnehmer müssten die Regel für den Abgleich herausfinden. Der funktionelle MRT-Scanner maß Sauerstoffspiegel im Gehirn, der als Stellvertreter für die Gehirnaktivität diente.
Es gab zwei Phasen in dieser Aufgabe. Die erste Stufe war eine Übernahme, bei der die Freiwilligen lernten, Regeln durch Versuch und Irrtum zu vergleichen. Die zweite Stufe war eine Anwendung, in der die Freiwilligen die Regel bereits herausgefunden hatten und sie nun anwenden.
Die Forscher fanden heraus, dass während der Erwerbsphase das dorsale Aufmerksamkeitsnetzwerk am aktivsten war. Das dorsale Aufmerksamkeitsnetzwerk ist mit der Verarbeitung von Aufmerksamkeitsinformationen verbunden. Während der Bewerbungsphase, als die Teilnehmer die Regel bereits kannten und sie nur anwenden, war das DMN aktiver.
Die Forscher beobachteten auch, dass während der Anwendungsphase, je stärker die Beziehung zwischen der Aktivität im DMN und Gehirnbereichen wie dem Hippocampus war, desto schneller konnten die Teilnehmer auf die Aufgabe reagieren. Dieser Befund legt nahe, dass das Gehirn während der Anwendungsphase in das Gedächtnis eingetaucht ist und auf die Aufgabe mit einer Regel aus dem Gedächtnis reagiert hat.
Es scheint, dass das DMN mit seinen vielfältigen Verbindungen im gesamten Gehirn dazu beiträgt, einen proaktiven Rahmen im Gehirn zu schaffen. In etablierten Kontexten und Zeiten von Wach- oder Ruhezuständen macht das DMN speicherbasierte Vorhersagen und erlaubt uns so, auf Autopiloten zu funktionieren. Wenn das DMN die Zukunft jedoch nicht zuverlässig vorhersagen kann, wechselt der Autopilot in den "manuellen" Modus und Teile unseres Gehirns, die aufmerksamkeitserfordernde Informationen verarbeiten, übernehmen die Kontrolle.
Den Forschern zufolge könnte dieser vom DMN eingerichtete Rahmen "ein äußerst wichtiges Gerüst sein, um nicht nur die anhaltende Aktivität des DMN in stabilen" Ruhe- "Bedingungen zu erklären, sondern auch seinen Beitrag zu sozialen Interaktionen (zB Theorie des Geistes, Intuition, Stereotypisierung), ein bewusstes Selbstwertgefühl, Kreativität und eine Vielzahl anderer kognitiver Bereiche, die alle den stabilen Gebrauch von erlernten Informationen zur Vorhersage der Welt um uns herum erfordern. "
Auswirkungen
Wie die Rolle des DMN selbst, sind die Implikationen der DMN-Forschung, die von Vatansever durchgeführt wird, breit und könnten uns helfen, Zustände wie traumatische Hirnverletzungen besser zu verstehen. Bei traumatischer Hirnverletzung erschweren Probleme mit Gedächtnis und Impulsivität die soziale Reintegration. Darüber hinaus können diese Ergebnisse helfen, andere Arten von psychischen Erkrankungen wie Sucht , Depression und Zwangsstörungen besser zu verstehen. Schließlich könnte diese Forschung helfen, die Mechanismen von Anästhetika im Gehirn aufzuklären.
Endeffekt
Seit seiner Entdeckung vor fast 20 Jahren war das DMN eine Wohltat für wissenschaftliche Forscher und hat dazu beigetragen, die Art, wie wir über die Gehirnfunktion denken, neu zu gestalten. Mit jedem Jahr lernen wir mehr über dieses facettenreiche Netzwerk, das eine wesentliche Rolle im Bewusstsein spielt. Die Forschung, die ihre Rolle beim speicherbasierten Autopiloten erklärt, bringt unser Verständnis des DMN einen Schritt weiter, indem sie bekräftigt, dass das DMN nicht nur Hintergrundrauschen ist und ein wichtiger Informationskanal ist.
Zu guter Letzt hat ein besseres Verständnis des DMN dazu beigetragen, die innere Erfahrung des Menschseins zu beleuchten. Betrachten Sie diese Beschreibung von Callard und Margulies aus einem Artikel mit dem Titel "Worüber wir reden, wenn wir über das Standardmodus-Netzwerk sprechen":
Das DMN war bemerkenswert produktiv darin, bisher marginalisierte Felder und Methoden in die Grenzen der kognitiven Neurowissenschaften zu bringen - und durch solche Einfälle neue Linien der konzeptionellen und methodologischen Untersuchung ausgelöst. Themen wie "Mind-Irrweging", die bisher weitgehend außerhalb der kognitiven Psychologie lagen, haben sich zu einem erhitzten Forschungsgebiet entwickelt. Neuropsychoanalytische Forscher haben herausgefunden, dass das DMN ein reichhaltiges Konzept ist, um Formulierungen über psychische Energie, psychodynamische Konzepte des Selbst in Bezug auf Objekte und Fantasie voranzutreiben.
> Quellen:
> Anrufer F, Margulies DS. Worüber wir sprechen, wenn wir über das Standardmodus-Netzwerk sprechen. Vorderhum Neurosci. 2014; 8: 619.
> Raichle ML. Das Standard-Netzwerk des Gehirns. Annu. Rev. Neurosci. 2015. 38: 433-47.
> Uddin LQ, et al. Funktionale Konnektivität von Standard-Netzwerkkomponenten: Korrelation, Antikorrelation und Kausalität. Hum Gehirn Mapp. 2009 Feb; 30 (2): 625-37.
> Vatansever D, Menon DK, Stamatakis EA. Standardmodusbeiträge zur automatisierten Informationsverarbeitung. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; pii: 201710521.