Dołącz do czytelników
Brak wyników

Mózg i umysł , Laboratorium

21 stycznia 2016

Mózg na luzie

0 406

Najnowsze badania pokazują, że umysłowe lenistwo to tak naprawdę ciężka praca dla naszego mózgu. Podczas wypoczynku zużywa on tyle samo energii, co podczas rozwiązywania skomplikowanych łamigłówek.

Marcus Raichle był już uznanym naukowcem, gdy dokonał największego w swojej karierze odkrycia. Pod koniec lat 80. pracował na Washington University w St. Louis nad udoskonaleniem technik badawczych stosowanych w nowoczesnej neurobiologii. Jego zespołowi jako jednemu z pierwszych udało się wykorzystać metody neuroobrazowania do obserwacji poszczególnych obszarów mózgu w czasie ich pracy. W połowie lat 90. Raichle często prowadził eksperymenty, podczas których skanował mózgi ochotników biorących udział w badaniach, następnie szczegółowo analizował zarejestrowane przez aparaturę wzory aktywności neuronalnej. Wciąż jednak coś nie dawało badaczowi spokoju.

W typowym eksperymencie Marcusa Raichle’a z użyciem skanera pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), badany śledził wzrokiem biały punkt wędrujący po monitorze. W przerwie między ekspozycjami musiał po prostu spokojnie leżeć i starać się nie skupiać na niczym uwagi. Okazało się jednak, że nawet w czasie „odpoczynku”, czyli podczas faz kontrolnych, skaner PET wciąż rejestrował aktywność mózgu badanej osoby. Dopiero po porównaniu tych danych z wzorem pobudzenia zarejestrowanego podczas obserwacji białego punktu, naukowiec mógł określić, które obszary mózgowe były zaangażowane w rozwiązywanie zadania, a które uaktywniały się w chwilach relaksu.

Tryb nicnierobienia
Pewnego dnia, oglądając zapisy PET, Raichle zauważył dziwne zjawisko: gdy tylko badany zaczynał wykonywać zadanie, aktywność kilku obszarów mózgu spadała. Natomiast gdy się odprężał, zużycie tlenu w tych rejonach ponownie wzrastało do poziomu wyjściowego – zupełnie jakby były odpowiedzialne za „nicnierobienie”. Wśród obszarów, które zwróciły uwagę Raichle’a, znalazły się m.in. tylny zakręt obręczy, a także połączony z nim przedklinek oraz przyśrodkowa kora przedczołowa.

POLECAMY

Zaintrygowany naukowiec przeanalizował wyniki swoich wcześniejszych eksperymentów i zauważył, że ta swoista aktywność spoczynkowa wymienionych obszarów mózgu wcale nie była anomalią występującą tylko u niektórych badanych. Nie wynikała też z błędów metodologicznych. Wręcz przeciwnie – podobny wzór aktywności neuronalnej pojawiał się w każdym badaniu, które Raichle przeanalizował. Innymi słowy, badacz zidentyfikował tryb aktywności mózgowej, który ujawnia się zawsze wtedy, gdy nic nie odwraca naszej uwagi i pozwalamy naszym myślom wolno płynąć, milknie natomiast w czasie specyficznego zachowania zorientowanego na cel.

Odkrycie tego mózgowego „trybu podstawowego” (ang. default mode), czyli aktywności spoczynkowej móz[-]gu, oznaczało, że wyniki wielu wcześniejszych badań należało zinterpretować na nowo. Nasz mózg zużywa około 20 procent wdychanego przez nas tlenu, a przecież stanowi tylko około 2 procent masy naszego ciała. „Gdy wykonujemy skomplikowane zadanie, wzrasta zapotrzebowanie mózgu na tlen. Jednak jeśli weźmiemy pod uwagę jego generalnie duże zapotrzebowanie na ten gaz, to okaże się, że nie jest to wcale wielki wzrost” – wyjaśnia Pierre Magistretti, dyrektor Brain Mind Institute w Lozannie. By reagować na bodźce płynące z otoczenia, mózg zużywa tylko około 5 procent z całej puli energii, którą dysponuje. Pozostałe zasoby wykorzystuje do podtrzymywania wewnętrznej komunikacji, która nieustannie przebiega w jego obrębie.

Okazuje się zatem, że badanie przepływu krwi w mózgu człowieka podczas wykonywania określonych czynności, np. czytania lub liczenia, to tylko czubek góry lodowej. Taka metoda nie daje bowiem odpowiedzi na pytanie, co właściwie robi nasz mózg, gdy... nic nie robimy. Wyjaśnienia zagadki należy szukać właśnie w pracy neuronalnej sieci podstawowej (ang. default network). Jej aktywność jest widoczna u osób zażywających relaksu, a także u osób w stanie wegetatywnym. Sieć ta jest również aktywna, kiedy śpimy lub gdy zażyjemy środki uspokajające.

Praca off-line
Jan Born, neuroendokrynolog z Universität Lübeck, zajmuje się badaniem procesów neuronalnych zachodzących w mózgu podczas snu. Według naukowca sen jest stanem, który idealnie nadaje się do badania podstawowych funkcji mózgu. „Kiedy śpimy, informacje, którymi zwykle zasypują nas zmysły, zostają znacznie ograniczone”. Nie oznacza to jednak, że nasz mózg pozostaje bezczynny. On wykonuje zadania, na które nie miał czasu w ciągu dnia. Sortuje i przetwarza dane, które do niego dotarły wcześniej.

Podobne zjawisko Born dostrzegł w zapisie aktywności mózgu badanych osób zarejestrowanej w przerwie między dwoma testami. „Co się stanie, jeśli podczas interesującego eksperymentu, w którym prezentujemy badanym zdjęcia, nagle zabierzemy sprzed ich oczu wszystkie fotografie?”, zastanawiał się badacz. „To jasne: zapamiętane obrazy będą krążyć w myślach uczestników”. Potwierdzają to również badania dotyczące danych pochodzących z innych zmysłów. „Jeśli badany w fazie testu przysłuchuje się różnym dźwiękom, to w przerwie między dwiema częściami eksperymentu widoczna jest podwyższona aktywność w korze słuchowej”.

Born doszedł do wniosku, że podczas odpoczynku pomiędzy kolejnymi etapami badania, czyli w trybie aktywności podstawowej, mózg wcale się nie relaksuje. Pracuje raczej „off-line”, niczym inteligentny komputer, któremu udało się połączyć z internetem i który w wolnym czasie analizuje i sortuje dane na dysku twardym.

Zmiana perspektywy
Przetwarzanie wewnętrznych informacji stanowi przypuszczalnie bazę dla ważnych funkcji mózgu, takich jak na przykład zdolność przewidywania przyszłości. Randy Buckner i Daniel Carroll, neurobiolodzy z Harvard University, przeprowadzili w 2007 roku badania, które potwierdziły tę hipotezę. Zdaniem badaczy wiele części neuronalnej sieci trybu podstawowego stanowią te same ośrodki mózgu, które są aktywne podczas tzw. autoprojekcji, czyli w sytuacjach, kiedy przywołujemy w pamięci minione wydarzenia lub wyobrażamy sobie przyszłe sytuacje; kiedy sami przyglądamy się sobie niczym z lotu ptaka...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy