Мережа пасивного режиму роботи мозку

Мережа пасивного режиму роботи мозку^[1] (СПРРМ, також нейронна мережа оперативного спокою, англ. default mode network^[3], DMN) — нервова мережа взаємодіючих ділянок головного мозку, активна у стані, коли людина не зайнята виконанням якої-небудь задачі, пов'язаної із зовнішнім світом, а, навпаки, бездіяльно відпочиває, марить наяву чи занурена в себе. Ця нервова мережа активно досліджується в числі так званих мереж стану спокою (англ. resting state network). Мережа була відкрита на початку 2000-х років групою нейрофізіологів під керівництвом американського професора Маркуса Райхла^[en]. До складу мережі включають декілька анатомічно рознесених, але функціонально пов'язаних між собою областей головного мозку: вентромедіальна префронтальна кора^[en], дорсомедіальна префронтальна кора, латеральна тім'яна кора і кора задньої частини поясної звивини^[en], разом з прилеглими частинами передклиння^[en]. Часто до складу СПРРМ включають також енторінальну кору^[4].

Дослідження показують, що приблизно пів дня люди проводять в уявних міні-подорожах^[5], не думаючи про поточні завдання.

Станом на 2019 рік термінологія в галузі вивчення режиму пасивної роботи мозку лише формується. У книзі Ш. Піллей для позначення такого стану мозку використані терміни «розфокусована свідомість», «розфокусування» (розосередження), а для стану цілеспрямованого вирішення завдань — «зосередженість»^[6].

Функції

Станом на 2015 рік, функції СПРРМ, незважаючи на активні дослідження, відомі не повністю. Існує два підходи до виявлення цих функцій, які можна умовно назвати структурним і системним. Структурний підхід пов'язаний з аналізом функцій структур і ділянок мозку, що складають анатомічну основу мережі, системний підхід — з аналізом власної активності мозку, як сукупності взаємодіючих нейронних систем^[4].

Структурний підхід

Вентромедіальна префронтальна кора — це область, яка пов'язує орбітофронтальну кору і такі структури, як гіпоталамус, мигдалеподібне тіло і центральну сіру речовину середнього мозку^[en]. Завдяки цим анатомічним зв'язкам, вона відіграє важливу роль у пересиланні сенсорної інформації про зовнішній світ і тіло в структури, що відповідають за вісцеральні і моторні реакції. Руйнування вентромедіальної префронтальної кори у пацієнтів (наприклад, як у класичному випадку Фінеаса Гейджа) призводить до серйозних змін у психіці та особистості людини^[7]. Методами нейровізуалізації встановлено, що у тривожних емоційних станах активність СПРРМ зростає. На думку Маркуса Райхла, активність компонента СПРРМ, пов'язаного з вентромедіальною префронтальною корою, вказує на динамічну рівновагу між спрямованою увагою і загальним емоційним фоном людини, яка виникає в так званому «базовому» (тобто бездіяльному і спокійному) стані^[4].

Дорсомедіальна префронтальна кора анатомічно прилягає безпосередньо до вентромедіальної префронтальної кори, але її активність пов'язана з іншим аспектом «базового» стану, а саме з заглибленістю в думки, співвіднесені з самою людиною. В експериментах досліджуваним пред'являлися емоційно значимі зображення, і їм необхідно було відзначати, викликають ці зображення приємні чи неприємні відчуття^[8]. При цьому зростала активність компоненти СПРРМ, пов'язаної з дорсомедіальною префронтальною корою, і зменшувалася активність у вентромедіальній префронтальній корі, у відповідності з тим, що емоційна складова знижується по мірі того, як завдання вимагає більшої уваги.

Кора задньої частини поясної звивини і медіальна частина передклиння — це компоненти СПРРМ, які тісно пов'язані з гіпокамповим формуванням. Вони пов'язані з пам'яттю і спогадами, які можуть спливати мимоволі в «базовому» стані або навмисно викликатися людиною.

Таким чином, ці три основні компоненти, що виділяються в рамках структурного підходу, вказують на роль СПРРМ в таких процесах, як емоційний фон психічної діяльності, думки, співвіднесені з самим суб'єктом (англ. self-referential thoughts), і спогади. За сучасними експериментальними даними, ці компоненти завжди присутні в станах, коли працює СПРРМ, але їх відносна активність може змінюватись (посилюватися або послаблюватися), в залежності від характеру завдання або поточного стану людини^[4].

Системний підхід

У перші роки після свого відкриття мережа пасивного режиму зазвичай пов'язувалась з перебуванням у стані спокою, коли людина не зайнята вирішенням будь-яких завдань, пов'язаних з концентрацією уваги на зовнішніх об'єктах. Для такого стану характерні розслабленість, заглибленість у себе, зосередженість на своїх думках, спонтанні спогади про минулі події або роздуми про майбутнє. Проте останнім часом дослідники все частіше піддають сумніву пасивну роль СПРРМ. Пропонується навіть змінити назву мережі: замість «default mode network» назвати її просто «default network», прибравши з назви слово «mode» (режим), яке в англійській мові підкреслює пасивний характер мережі^[9].

Вказівки на фундаментальну роль СПРРМ в більшості мозкових процесів випливають з того, що в цілому енергоспоживання мозку (має масу 2 % від усього тіла, але споживає 20 % всієї енергії), залишається практично постійним, незалежно від того, чим зайнята людина — відпочиває вона або ж вирішує задачі, що вимагають серйозної концентрації уваги. В останньому випадку локальні відхилення від середнього енергоспоживання не перевищують 5 %^[10].

У системному підході процеси, що відбуваються в мозку, розглядаються як результат паралельної діяльності багатьох функціональних систем, що включають великі ансамблі нейронів і спеціалізованих для вирішення тих чи інших завдань. Зокрема, мережа пасивного режиму протиставляється так званій мережі оперативного вирішення завдань^[en]), яка активується, коли людина сконцентрована на виконанні складних завдань, що вимагають мобілізації уваги, працює «забуваючи себе», і входить в потокові стани. Ці дві мережі працюють в протифазі, коли активність однієї зростає, при зміні характеру діяльності людини, активність іншої — зменшується, і навпаки. Маркус Райхл припускає, що роль СПРРМ може виявитися фундаментальною, в тому сенсі, що ця мережа підтримує баланс між поведінковими актами на основі більш спеціалізованих функціональних систем і «базовим» станом, коли людина не вирішує ніяких конкретних завдань, але не спить і готова до будь-яких дій^[4].

Поточні результати досліджень

Проведені до 2018 року дослідження в істотній мірі виявили характер і масштаби зв'язків СПРРМ, спільної роботи станів мозку зосередженості і розосередженості^[6][11]. Виявлено, що СПРРМ виконує наступні функції:

• Поглинає відволікаючі фактори^[12][13]. Кола розосередженості відіграють важливу роль в утриманні уваги, вбираючи і обробляючи всю зайву, відволікаючу від поточного завдання, інформацію.
• Забезпечує гнучкість мислення^[14][15]. Розосередженість служить засобом розгалуження, яке забезпечує перемикання уваги з одного завдання на інше. Правильне використання СПРРМ дозволяє зробити мислення більш гнучким.
• Встановлює глибокі зв'язки з внутрішнім «Я» і навколишнім світом^[16][17]. СПРРМ забезпечує головний доступ до автобіографічної пам'яті. Так здійснюється зв'язок людини з її життєвими подіями, котрі зберігаються в різних відділах мозку, і в будь-який момент зосередженості дозволяють витягти з пам'яті події минулого. Особистісні риси і самосприйняття зводяться колами розосередженості в одну точку, і можуть активуватися ними одночасно.
• Активує кола «соціальних зв'язків»^[18][19].
• Поєднує минуле, сьогодення і майбутнє^[20][21]. Об'єднуються відомості про минуле, витягнуті з пам'яті, сигнали що сприймаються органами чуттів та плани і образи майбутнього. СПРРМ зводить їх разом і сприяє розумінню того, що відбувається в поточний момент. Вона з'єднує точки шкали часу життя людини.
• Допомагає творчому самовираженню^[22][23]. СПРРМ має здатність встановлювати зв'язки між окремими ділянками мозку, і таким чином з'являються унікальні асоціації та здійснюється розвиток самобутності людини. Завдяки цьому забезпечується можливість діяти спонтанно і безпосередньо.
• Сприяє більш чіткому прояву неясних спогадів^[24][25]. СПРРМ допомагає задіяти пам'ять, що лежить за межами уваги, і видобути з неї інформацію, що не видобувається іншими способами.

Порушення

Припускається, що порушення роботи СПРРМ можуть відігравати роль в таких захворюваннях і розладах, як хвороба Альцгеймера, аутизм, шизофренія, депресія, синдром дефіциту уваги і гіперактивності, обсесивно-компульсивний розлад, хронічний біль та ін.^[9]