Vaikerežiimi võrgu mõistmine

Funktsionaalne magnetresonantstomograafia (fMRI) võimaldab meil teha visuaalselt veenvate piltide põhjal järeldusi elavate inimeste ajutegevusest. Esiteks on see võimaldanud meil teha mõned olulised kommentaarid looduslikult esinevate ajuvõrkude, sealhulgas vaikerežiimi võrgu kohta. Selliste võrkude mõistmiseks on kõigepealt vaja funktsionaalse ühenduvuse teatud tausta.

Mis on funktsionaalse ühenduvuse MRI?

Paljud fMRI uuringud tehakse siis, kui patsient aktiivselt mingit tegevust teeb. Näiteks kui nad vajutavad parema käega nuppu, võite hiljem näha, et sel ajal süttib mootorikoore lähedal vasaku ajupoolkera osa.

Teine lähenemisviis on aju vaatamine, kui teadustöö vabatahtlik ei tee skanneris üldse midagi - lihtsalt lebab seal. Seda tehnikat nimetatakse mõnikord fMRI-ks “puhkeseisundis”.

Sel ajal, kui me seal lebame, on aju erinevatel piirkondadel võnkuv aktiivsus, see tähendab MRI signaaliga seotud elektrilainet. Mõnikord on need lained üksteisega sünkroonis, see tähendab, et nad tabavad samaaegselt lainekuju kõrgemaid ja madalamaid tasemeid. See on natuke nii, nagu oleksid nad erinevad orkestri liikmed, kes mängiksid sama muusikapala, järgides sama dirigenti. Kaks sellist piirkonda on väidetavalt funktsionaalselt ühendatud.

Funktsionaalset ühenduvust ei pea mõõtma puhkeseisundis. Sellised tegevused nagu tähelepanu pööramine millelegi olulisele võivad muuta aju funktsionaalse ühenduvuse mustreid.

Funktsionaalne ühenduvus ei tähenda tingimata, et kaks ajupiirkonda on otseselt ja füüsiliselt ühendatud. Näiteks võivad kaks erinevat ajupiirkonda üksteisest üsna kaugel olla, kuid mõlemad saavad signaale sellisest kesksest ajupiirkonnast nagu taalamus. Need võivad siiski olla funktsionaalselt ühendatud, kui nende signaalid on sünkroonis.

Tutvustame vaikerežiimi võrku

Umbes viimase kümne aasta jooksul on sellele funktsionaalsele ühenduvusele pööratud üha suuremat tähelepanu, et leida ajust võrgustikke, mis on seotud teatud tegevustega, sealhulgas lihtsalt puhata. Üks silmapaistvamaid võrke, mida tuleb arutada, on vaikerežiimi võrk.

Mõistet "vaikerežiim" kasutas dr Marcus Raichle esmakordselt 2001. aastal puhkeaju funktsiooni kirjeldamiseks. Varem oli märgitud, et "puhkeolekus" aju kasutab vaevalt vähem energiat kui aju, kes teeb "aktiivset" ülesannet, mis viitab et võib-olla aju ei “puhka” niivõrd, kuivõrd see muudab aktiivsuse tüüpi.

Vaikerežiimi võrk (DMN) hõlmab madalsageduslikke võnkumisi umbes ühe kõikumisega sekundis. Võrgustik on kõige aktiivsem siis, kui aju on puhkeasendis. Kui aju on suunatud ülesande või eesmärgi poole, deaktiveeritakse vaikevõrk.

Tegelikult võib vaikerežiimi võrke olla rohkem kui üks - see, mida me nimetasime DMN-iks, võib tegelikult olla kogum väiksemaid võrke, millest igaüks on pühendatud millelegi teisele pisut erinevale. Sellest hoolimata mõistetakse teatud ajupiirkondi tavaliselt DMN-i osana.

Millised aju osad on DMN-is?

Vaikerežiimi võrku kuuluvad ajupiirkonnad hõlmavad mediaalset ajutist sagarat, mediaalset prefrontaalset ajukooret ja tagumist tsingulaarkoort, samuti ventraalset precuneust ja parietaalkoore osi. Kõiki neid piirkondi on seostatud mõne sisemise mõtte aspektiga. Näiteks on ajutine ajutine sagar seotud mäluga. Mediaalset prefrontaalset ajukooret on seostatud vaimu teooriaga, võimega tuvastada teisi omavatega sarnaste mõtete ja tunnetega. Arvatakse, et tagumine tsingulaat hõlmab mitmesuguste sisemiste mõtete integreerimist. Samuti on peegli neuronid suhelnud DMN-iga.

Mida teeb DMN?

Kuna vaikerežiimi võrk on puhkeseisundis kõige aktiivsem ja kaasatud struktuuride tõttu on mõned inimesed oletanud, et see on seotud introspektiivse mõttega, sealhulgas selliste tegevustega nagu unistamine või mälestuste otsimine. Teised on siiski soovitanud, et tegevus võib lihtsalt olla seotud füsioloogiliste protsessidega, mis pole seotud ühegi konkreetse tegevusega⁠ - isegi puhata⁠, ehkki see arvamus näib langevat poolehoiust välja.

Vaikerežiimi võrgu muudatused on seotud paljude erinevate haigustega, sealhulgas Alzheimeri tõbi, autism, skisofreenia, bipolaarne häire, posttraumaatiline stress, depressioon ja palju muud. Haigused võivad põhjustada kas liiga vähe aktiivsust või liiga palju ning mõnikord erinevad andmed tegelikult toimuva kohta. Kas see peegeldab haiguse, tehnika või mõlema halba mõistmist, pole sageli kindel.

Üks DMN-i kohta tekkinud kriitika on see, et muutused selles näivad väga mittespetsiifilised⁠ - mis kasu on mõõtmisest, kui see tegelikult ei ütle teile, milles probleem on? Teised on kahtluse alla seadnud, kas võrk on üldse elujõuline kontseptsioon, ehkki DMN-i bioloogilise tegelikkuse kuhjumisel on teadusuuringute kogumine raskem kahtluse alla seada.

Kirjeldatud on ka teisi võrgustikke, näiteks neid, mis on seotud tähelepanu, nägemise ja kuulmisega. Kuigi nende võrkude meditsiiniline kasu jääb ebaselgeks, võivad need peegeldada olulist muutust selles, kuidas me ajust mõtleme, ja kes oskab öelda, kuhu selline mõtlemine meid tulevikus viib?