Dołącz do czytelników
Brak wyników

Mózg i umysł , Praktycznie

20 marca 2019

Neurony w sieci

43

Czy mózg odpoczywa, kiedy nic nie robimy? Co się w nim dzieje, gdy pracujemy na najwyższych obrotach? Naukowcy szukają odpowiedzi na te pytania, badając złożone sieci neuronalne.
 

Co się dzieje w moim mózgu, kiedy piszę ten tekst? Albo w twoim – kiedy go czytasz? Czy pobudzeniu ulegają wyspecjalizowane zespoły neuronów, zlokalizowane w określonym miejscu, które niczym orkiestra pod batutą dyrygenta wybrzmiewają w wyznaczonym rytmie, wraz z kolejnymi wyrazami na stronie? A może pracują rozległe sieci neuronów, wspólnie umożliwiając nam realizację zadania, które właśnie wykonujemy?

Miasto w głowie

Przez wiele lat w neuronauce dominowało podejście modułowe. Zgodnie z nim określone struktury mózgu, czyli moduły, pełnią konkretne funkcje poznawcze. Nie ma jednak obszaru mózgu, który samodzielnie odpowiadałby za złożone procesy – na przykład język nie jest umiejscowiony w pojedynczym polu Brodmanna (patrz słowniczek), a uwaga w określonym płacie mózgu. W rzeczywistości każda funkcja wykorzystuje rozproszony i złożony zbiór obszarów mózgowych. Stąd współcześnie coraz więcej mówi się o podejściu systemowym, gdzie kluczową rolę odgrywają funkcjonalne sieci neuronalne. Taka sieć to system współpracujących i połączonych ze sobą struktur mózgu, które pełnią określone funkcje poznawcze, takie jak: uwaga, pamięć, myślenie abstrakcyjne. Złożone procesy umysłowe wymagają bowiem współpracy nie tylko sąsiadujących obszarów mózgu, ale również bardziej od siebie odległych.

Sieci neuronalne można porównać do współpracujących ze sobą miast połączonych autostradami – podobnie określone struktury mózgu połączone są szlakami neuronalnymi. Jeśli na autostradach powstają korki lub prowadzone są roboty drogowe, wówczas transport zawodzi. Z przekazem informacji pomiędzy określonymi obszarami mózgu jest tak samo. Miasta, czyli struktury mózgu, też mogą spotkać różnego rodzaju kataklizmy czy nieszczęścia, a wtedy współpraca pomiędzy ośrodkami zostaje zaburzona. Korki i katastrofy, które zdarzają się w mózgu, to choroby neurologiczne oraz zaburzenia psychiczne, takie jak depresja czy uzależnienia.

Funkcjonalne sieci neuronalne opierają się na anatomicznej podstawie – drogach nerwowych. Nie dojedziemy przecież do miasta, jeśli nie prowadzi do niego żadna droga.

Mówimy o trzech podstawowych sieciach mózgowych: spoczynkowej, istotności i centralnej sieci wykonawczej. Naukowcy nazywają je uniwersalnymi, ponieważ ich interakcje odgrywają rolę w praktycznie wszystkich procesach poznawczych.

Wędrówki umysłu

Rozpoznana jako pierwsza sieć spoczynkowa, nazywana też siecią stanu domyślnego (ang. default mode network, DMN), zaskoczyła naukowców. Co więcej, została odkryta zupełnie przypadkiem. Kilka zespołów – a wśród nich grupa kierowana przez neurologa Davida H. Ingvara z Wydziału Neurofizjologii Uniwersytetu w Lund, prowadząca pionierskie badania już w latach 70. i 80. ubiegłego wieku – chciało się dowiedzieć, jakie obszary mózgu są aktywne w trakcie rozwiązywania zadań poznawczych. Żeby to określić, badacze potrzebowali punktu odniesienia. Zatem aktywność obserwowaną podczas wykonywania zadań porównywali z aktywnością spoczynkową, czyli widoczną wtedy, kiedy osoby badane nie robiły zupełnie nic – nudziły się i myślały o niebieskich migdałach.Okazało się, że w czasie nicnierobienia mózg był zaskakująco aktywny!

Nie przywiązywano jednak większej wagi do tego spostrzeżenia. Zaobserwowaną aktywność traktowano raczej jako kwestię przypadku. Tak było do 2001 roku, kiedy to na łamach „Proceedings of the National Academy of Sciences” ukazał się przełomowy artykuł neurologa prof. Marcusa Raichle’a i radiolog Debry Gusnard z Washington University oraz ich współpracowników, opisujący sieć spoczynkową. Jej aktywność wiąże się ze współpracą kilku obszarów mózgu, z których podstawowe to: przyśrodkowa kora przedczołowa, tylna część kory obręczy oraz przedklinek.

Czy to możliwe, by tyle obszarów mózgu było aktywnych, kiedy nic nie robimy? I co właściwie znaczy „nic”? To znaczy tyle, że nasze działanie nie jest ukierunkowane na żaden cel czy bodźce zewnętrzne, np. zadanie. Jest to czas, kiedy zamykamy się w swoim wewnętrznym świecie i odcinamy od tego, co dzieje się na zewnątrz – to marzenia na jawie, przywoływanie wspomnień, tworzenie planów na przyszłość, czyli dalsze i bliższe wędrówki myśli.

Badania prof. Raichle’a oraz innych badaczy pokazały, że kiedy wykonujemy zadania wymagające wysiłku intelektualnego, zużycie energii przez mózg wzrasta...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy