Когда вы активно выполняете задачу, например, занимаетесь в тренажерном зале или сдаете сложный экзамен, необходимые участки мозга становятся активными. Но активен ли мозг, когда мы не делаем ничего?
Как выяснили ученые, да. За последние два десятилетия они определили так называемую сеть пассивного режима работы (или, как ее еще называют, нейронную сеть оперативного покоя), совокупность, казалось бы, не связанных между собой областей мозга, которые активизируются, когда вы не делаете ничего особенного. Открытие позволило понять, как мозг функционирует вне четко определенных задач, а также подтолкнуло к исследованию роли мозговых сетей в управлении внутренним опытом.
В конце XX века неврологи начали использовать новые технологии для получения изображений мозга людей, выполняющих задания. Как и ожидалось, активность в определенных областях мозга повышалась во время решения каких-либо задач, и, к удивлению исследователей, одновременно снижалась активность в других областях мозга. Неврологи были заинтригованы тем, что при выполнении самых разных задач одни и те же области мозга постоянно снижали активность.
Как будто эти области были активны, лишь когда человек ничем не занимался, а затем отключались, когда нужно было сконцентрироваться на чем-то внешнем.
Исследователи назвали эти области «противоположными выполнению задач». Вскоре после открытия Маркус Рэйчл, невролог из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, предположил, что эти области мозга играют важную роль в состоянии покоя. «В связи с этим возник вопрос: что такое базовая активность мозга?» — вспоминает Рэйчл. В ходе эксперимента он попросил людей закрыть глаза и просто позволить мыслям свободно течь, пока измеряется мозговая активность.
Он обнаружил, что во время отдыха, когда мы мысленно обращаемся внутрь себя, области, не связанные с выполнением задач, расходуют больше энергии, чем остальной мозг. В работе 2001 года он назвал эту активность пассивным режимом работы мозга. Два года спустя, получив данные с более высоким разрешением, команда из Медицинской школы Стэнфордского университета обнаружила, что эта не связанная с задачами активность определяет целостную сеть взаимодействующих областей мозга, которую они назвали нейронной сетью оперативного покоя, сетью работы «по умолчанию».
Открытие вызвало интерес нейробиологов. Хотя некоторые исследователи полагали, что основная функция мозговой сети — порождать мысли или фантазии, существовало множество других предположений. Возможно, она контролирует потоки сознания или активирует воспоминания о прошлом опыте. А дисфункция сети пассивного режима рассматривалась как потенциальная особенность почти всех психических и неврологических расстройств, включая депрессию, шизофрению и болезнь Альцгеймера.
С тех пор множество исследований, посвященных пассивному режиму мозга, усложнили первоначальную картину. «За последние 20 лет было очень интересно наблюдать за различными задачами и парадигмами, в которых задействована сеть режима по умолчанию», — говорит Люсина Аддин, нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Сеть пассивного режима работы мозга была одной из первых среди других сетей, что описала наука. Она состоит из нескольких областей в передней части мозга, таких как дорсальная и вентральная медиальная префронтальная кора, и других, разбросанных по всему органу, таких как кора задней части поясной извилины и предклинья. Эти области связаны с памятью, воспроизведением опыта, прогнозированием, обдумыванием действий, системой вознаграждения/наказания и интеграцией информации.
С момента первого открытия неврологи выделили еще несколько отдельных сетей, которые активируют, казалось бы, несвязанные области мозга. Эти зоны не действуют независимо друг от друга, а скорее гармонично сочетаются. «Симфонический оркестр — это не только скрипки и гобои, — поясняет Рэйчл. — Точно так же и в мозге отдельные части взаимодействуют, чтобы вызвать эффект, который они могут произвести только вместе».
Согласно исследованиям, эффекты сети пассивного режима работы включают размышления, воспоминания о прошлом опыте, размышления о психических состояниях других людей, предвидение будущего и восприятие языка. Хотя это может показаться набором несвязанных между собой аспектов познания, Винод Менон, директор Стэнфордской лаборатории когнитивной и системной нейронауки, недавно предположил, что все эти функции могут быть полезны для построения внутреннего повествования. По его мнению, сеть пассивного режима работы мозга помогает думать о том, кто вы есть по отношению к другим, вспоминать прошлый опыт и затем собирать все это в связное представление о себе.
Пассивный режим — это явно нечто особенное. Он отвечает за множество различных процессов, которые не поддаются четкому описанию. «Глупо думать, что мы когда-нибудь сможем сказать: эта область или эта сеть нужна для того-то, — считает Аддин. — Я не думаю, что все так работает».
Аддин начала изучать эту тему, потому что интересовалась самоидентификацией, и оказалось, что многие задачи самораспознавания, такие, как идентификация собственного лица или голоса, связаны с этой сетью. В последние годы она переключила внимание на взаимодействие между сетями мозга. По словам Аддин, как различные области мозга взаимодействуют друг с другом, образуя сети, так и различные сети взаимодействуют друг с другом определенным образом. «Взаимодействие сетей в некотором смысле более наглядно для изучения, чем просто сеть в отдельности, — считает она. — Они работают вместе, а затем расходятся и меняют свои действия с течением времени».
Ее особенно интересует, как сеть пассивного режима работы мозга взаимодействует с сетью внимания, которая, по-видимому, помогает нам определить наиболее значимый фрагмент информации в любой момент времени. Ее работа предполагает, что сеть внимания определяет, когда на что-то важно обратить внимание, а затем действует как выключатель для сети режима по умолчанию.
Исследователи также изучают, могут ли психические расстройства, такие как депрессия, быть связаны с проблемами работы сети пассивного режима. Пока результаты исследований неоднозначны. Например, одни исследователи обнаружили, что у людей с депрессией нейронные сети чрезмерно связаны, а другие — наоборот, что нейронные сети не соединяются. А в некоторых исследованиях у людей с депрессией сеть пассивного режима работы мозга сама по себе не является аномальной, но ее взаимодействие с другими сетями — да. Эти выводы могут показаться противоречивыми, но они согласуются с недавними данными о том, что депрессия, возможно, является совокупностью различных расстройств, которые проявляются схожими симптомами.
Менон разработал так называемую теорию тройной сети. Согласно ей, аномальное взаимодействие между сетью режима пассивной работы, сетью внимания и третьей сетью, фронто-париетальной, может способствовать развитию психических расстройств, включая шизофрению, депрессию, тревожность, деменцию и аутизм. Как правило, активность сети пассивного режима работы снижается, когда человек обращает внимание на внешний стимул, в то время как активность двух других сетей повышается. У людей с психическими расстройствами или нарушениями развития эта связь может работать иначе, как полагает Менон.
Дианна Барч, изучающая нейробиологию психических заболеваний в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, активно занимается изучением теории тройных сетей. По ее словам, понимание того, как по-разному функционируют сети у людей с психическими расстройствами, поможет исследователям найти основные механизмы и разработать методы лечения. Однако она не считает, что одно лишь взаимодействие сетей полностью объясняет психические заболевания. «Я считаю, что понимание различий в связях — это отправная точка», — считает Барч.
Современное понимание сети режима пассивной работы мозга, безусловно, не является завершающим этапом. Это открытие подтолкнуло нейробиологов к тому, чтобы не ограничиваться ответственностью отдельных участков мозга, а рассматривать эффекты взаимодействия между мозговыми сетями. А многих людей она заставила оценить сосредоточенность ума на внутренних делах: даже когда мы мечтаем или отдыхаем, мозг упорно работает над тем, чтобы это происходило.