La rete in modalità predefinita è attiva durante gli stati di riposo
Riuscite ad immaginare quanto sia oneroso dover pensare a ogni piccola azione che vi impegnate ogni giorno?
Fortunatamente, le nostre menti vagano e noi sogniamo ad occhi aperti mentre svolgiamo compiti di routine, come andare al lavoro, fare la doccia o annaffiare le piante. È interessante notare che la stessa porzione del cervello è collegata sia a daydreaming che a un autopilota basato sulla memoria: la modalità predefinita network (DMN).
Inoltre, una nuova ricerca mostra che la DMN svolge un ruolo fondamentale nella modalità di pilota automatico.
La rete in modalità predefinita
Il DMN, o "rete ad occhi aperti", si sviluppa su diverse regioni interconnesse della corteccia, compresi i lobi frontali, parietali e temporali. La corteccia è lo strato esterno del cervello .
Più specificamente, il DMN è diviso in tre suddivisioni principali:
- La corteccia prefrontale mediale ventrale
- La corteccia prefrontale mediale dorsale
- La corteccia cingolata posteriore e il precuneus adiacente più la corteccia parietale laterale (cioè l'area di Brodmann 39)
La corteccia entorinale è stata anche legata alla DMN.
È importante sottolineare che la corteccia prefrontale è nella parte anteriore del cervello e regola il pensiero complesso, il comportamento e le emozioni.
Come per molte cose nella scienza, la scoperta della DMN è stata fortuita. Nel 1997, utilizzando la tomografia a emissione di positroni, un tipo di studio di imaging cerebrale, Shulman, e colleghi hanno trovato che, rispetto a uno stato di riposo, il flusso di sangue su una costellazione di aree cerebrali è stato ridotto durante l'esecuzione di un nuovo obiettivo non autoreferenziale -attività dirette.
Da notare, la diminuzione del flusso sanguigno in queste aree cerebrali significa una diminuzione dell'attività.
Nel 2001, Raichle e colleghi hanno compiuto il passo cruciale successivo nel determinare che queste attività diminuiscono non erano un colpo di fortuna ... che non erano attivazioni nello stato di riposo causato da pensieri sperimentalmente incontrollati.
In un articolo di recensione del 2015 intitolato "The Brain's Default Mode Network", Raichle scrive quanto segue:
Abbiamo utilizzato le misurazioni della tomografia ad emissione di positroni (PET) del flusso sanguigno regionale e del consumo di ossigeno per mostrare, mediante i criteri metabolici stabiliti per l'attivazione, che le aree che presentano costantemente riduzioni di attività durante l'attività non sono state attivate nello stato di riposo. Il nostro articolo era intitolato "Una modalità predefinita della funzione cerebrale". Abbiamo concluso che le aree del cervello osservate per diminuire la loro attività durante compiti attinenti all'osservazione degli obiettivi non erano attivate nello stato di riposo, ma, piuttosto, erano indicative di un'organizzazione finora non riconosciuta all'interno dell'attività intrinseca o continua del cervello.
Entro il 2015, la scoperta del DMN ha generato quasi 3000 articoli sull'argomento. Abbiamo imparato che la DMN è più attiva quando le persone vengono lasciate sole con i loro pensieri o eseguono comportamenti automatici, riflessivi e appresi in contesti specifici in ambienti stabili, come guardare un film o guidare un'auto lungo un percorso familiare. Questi ambienti sono stati di riposo quando una persona non è focalizzata sul mondo esterno. Viceversa, in ambienti sperimentali che sono pensati intensivamente e tassativamente come il tassare, come se si trattasse di un puzzle, la DMN è meno attiva.
I molti ruoli del DMN sono ancora in fase di chiarimento. Il DMN è collegato alla memoria episodica e al consolidamento della memoria, nonché ai processi sociali e auto-correlati. Il DMN è anche legato al pensiero sul futuro, al ricordo del passato e alla creatività. Secondo Raichle, negli esseri umani, gli studi hanno dimostrato che la DMN "istanzia processi che supportano l'elaborazione emotiva (VMPC), attività mentale autoreferenziale (DMPC) e il ricordo di precedenti esperienze."
In uno studio del 2009 pubblicato su Human Brain Mapping , Uddin e co-autori scrivono quanto segue in merito alla DMN: "Sebbene sia possibile che si sviluppi una teoria completa che spiega la capacità della rete di supportare una gamma così diversificata di funzioni, maggiore è la probabilità che la rete in modalità predefinita è costituita da suddivisioni o sottoreti funzionalmente differenziabili. "
È interessante notare che durante la meditazione, l'attività DMN diminuisce. Questa scoperta ha senso perché la meditazione è un tempo di pensiero vagabondo ridotto e pensiero autoreferenziale. Durante la meditazione, una persona si concentra sull'esperienza immediata e sposta l'attenzione dalle distrazioni.
DMN e pilota automatico
La DMN è stata inizialmente immaginata come un'informazione che si manifesta ampiamente nell'ambiente esterno e interno di una persona. Poiché la DMN è stata identificata per la prima volta durante lo stato di riposo, è allettante pensare che la DMN sia semplicemente responsabile del sogno ad occhi aperti, della mente errante e dei pensieri spontanei. La cognizione spontanea coinvolge spesso pensieri sul passato e sul futuro, che si articolano anche con il ruolo percepito della DMN. Tuttavia, la DMN svolge un ruolo molto più fondamentale nella coscienza.
In uno studio del 2017 intitolato "Contributi della modalità predefinita all'elaborazione automatizzata delle informazioni", Vatansever e coautori scoprono che il DMN commuta il cervello in un'autopilota basato sulla memoria una volta capito un compito. Gli autori ipotizzano un possibile quadro per questo processo.
Vatansever e coautori ipotizzano che il nostro cervello sia programmato per anticipare continuamente eventi esterni. Stiamo costantemente internalizzando eventuali irregolarità nell'ambiente per formare la base delle nostre aspettative. Queste aspettative vengono quindi utilizzate per informare il nostro processo decisionale e interpretare, prevedere e agire in base alle richieste ambientali.
In effetti, l'attività intrinseca del cervello, in particolare quella del DMN, che utilizza una parte considerevole delle risorse energetiche del nostro cervello, è suggerita per riflettere tali modelli interni del mondo che potrebbero aiutare nell'interpretazione di ciò che ci circonda. Sebbene tale elaborazione predittiva possa costituire il meccanismo comune mediante il quale il cervello elabora l'informazione nel suo complesso, ciò che può distinguere la DMN è la sua capacità di fornire uno spazio di lavoro comune per la convergenza delle informazioni con le sue estese connessioni funzionali e strutturali al resto del cervello e in particolare il suo accesso a informazioni basate sulla memoria. Si ritiene che questa capacità integrativa della DMN sia un segno distintivo della coscienza, i cui livelli sono stati precedentemente associati all'integrità della DMN.
Nello studio, i ricercatori dell'Università di Cambridge hanno reclutato 28 partecipanti per svolgere un'attività mentre giacevano in uno scanner MRI funzionale. Ai partecipanti sono state mostrate quattro carte e chiesto di abbinare una carta bersaglio a queste quattro carte. La carta obiettivo potrebbe corrispondere per colore, forma o numero e i partecipanti dovevano capire la regola per la corrispondenza. Lo scanner MRI funzionale misurava i livelli di ossigeno nel cervello, che fungevano da proxy dell'attività cerebrale.
C'erano due fasi in questo compito. La prima fase è stata un'acquisizione in cui i volontari hanno imparato a seguire la regola attraverso tentativi ed errori. Il secondo stadio era un'applicazione in cui i volontari avevano già capito la regola e ora la stavano applicando.
I ricercatori hanno scoperto che durante la fase di acquisizione, la rete di attenzione dorsale era più attiva. La rete di attenzione dorsale è legata al trattamento di informazioni che richiedono attenzione. Durante la fase di applicazione, quando i partecipanti conoscevano già la regola e lo stavano semplicemente applicando, la DMN era più attiva.
I ricercatori hanno anche osservato che durante la fase di applicazione, più forte è la relazione tra attività nella DMN e aree del cervello coinvolte nella memoria come l'ippocampo, più velocemente i partecipanti sono stati in grado di rispondere al compito. Questa scoperta suggerisce che durante la fase di applicazione, il cervello stava immergendo nella memoria e ha risposto all'operazione utilizzando una regola dalla memoria.
Sembra che il DMN con le sue diverse connessioni in tutto il cervello aiuta a stabilire una struttura proattiva nel cervello. Nei contesti stabiliti e nei periodi di stato di riposo o di routine, la DMN fa previsioni basate sulla memoria e quindi ci consente di funzionare con il pilota automatico. Tuttavia, quando la DMN non è in grado di prevedere il futuro in modo affidabile, il pilota automatico passa alla modalità "manuale" e parte del nostro cervello che elabora le informazioni che richiedono attenzione richiede il sopravvento.
Secondo i ricercatori, questo quadro stabilito dalla DMN potrebbe fornire "un importante impalcatura per spiegare non solo l'attività in corso della DMN in condizioni di" riposo "stabile, ma anche il suo contributo alle interazioni sociali (ad esempio, teoria della mente, intuizione, e stereotipizzazione), un senso-di-sé cosciente, creatività e una varietà di altri domini cognitivi che richiedono tutti l'uso stabile di informazioni apprese per predire il mondo che ci circonda. "
implicazioni
Come il ruolo della DMN stessa, le implicazioni della ricerca DMN fatta da Vatansever sono ampie e potrebbero aiutarci a capire meglio condizioni come la lesione cerebrale traumatica. Nella lesione cerebrale traumatica, i problemi con la memoria e l'impulsività rendono difficile il reinserimento sociale. Inoltre, questi risultati possono aiutarci a capire meglio altri tipi di malattie mentali, tra cui dipendenza , depressione e disturbo ossessivo-compulsivo . Infine, questa ricerca potrebbe aiutare a chiarire i meccanismi dei farmaci anestetici sul cervello.
Linea di fondo
Fin dalla sua scoperta, quasi 20 anni fa, la DMN è stata un vantaggio per i ricercatori scientifici e ha contribuito a rimodellare il modo in cui pensiamo alla funzione cerebrale. Con il passare degli anni, impariamo di più su questa rete multiforme che svolge un ruolo fondamentale nella coscienza. La ricerca che spiega il suo ruolo nell'autopilota basato sulla memoria ci fa capire ulteriormente la DMN rafforzando il fatto che la DMN non sia solo un rumore di fondo e sia un importante canale di informazione.
Una nota finale, una migliore comprensione del DMN ha contribuito a far luce sull'esperienza interiore dell'essere umano. Considera questa descrizione di Callard e Margulies da un articolo intitolato "Di cosa parliamo quando parliamo della rete in modalità predefinita":
Il DMN è stato straordinariamente produttivo nel portare campi e metodi finora marginalizzati all'interno dei perimetri della neuroscienza cognitiva e, attraverso tali incursioni, ha innescato nuove linee di indagine concettuale e metodologica. Argomenti come la vagabondaggio mentale, precedentemente considerati in gran parte al di là della competenza della psicologia cognitiva, sono emersi come aree di ricerca accese. I ricercatori neuropsicoanalitici hanno trovato il DMN un concetto ricco attraverso il quale avanzare formulazioni sull'energia psichica, concetti psicodinamici di sé in relazione agli oggetti e alla fantasia.
> Fonti:
> Callard F, Margulies DS. Di cosa parliamo quando parliamo della rete in modalità predefinita. Front Hum Neurosci. 2014; 8: 619.
> Raichle ML. La rete in modalità predefinita del cervello. Annu. Rev. Neurosci. 2015. 38: 433-47.
> Uddin LQ, et al. Connettività funzionale delle componenti di rete in modalità predefinita: correlazione, anticorrelazione e causalità. Hum Brain Mapp. 2009 Feb; 30 (2): 625-37.
> Vatansever D, Menon DK, Stamatakis EA. Contributi alla modalità predefinita per l'elaborazione automatica delle informazioni. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; pii: 201710521.