Пассивный режим

«Витание ума», бывает, одаривает ученых свежими прозрениями о природе мозговой деятельности. Отключение от окружающего мира и погружение в мир умственный, пространство грез и воображения активирует области мозга, именуемые сетью пассивного режима, отключенного во время выполнения задач, инициированных извне. Эта сеть, подверженная нарушениям при различных заболеваниях, возможно, поддерживает сущностные функции мозга.

Мозг часто считают системой ввода-вывода, обрабатывающей информацию, которая поступает извне, и производящей поведенческий отклик. Большинство исследований посвящено изучению активности мозга — как он «подсвечивается» во время того или иного действия или восприятия. Этот ненасытный орган поглощает около 20% энергии тела, притом, что занимает лишь 2% от общей телесной массы. Еще с 1950-х годов мы знаем, что метаболическая активность мозга при деятельном выполнении какой-нибудь задачи меняется лишь самую малость.

Иными словами, мозг не прохлаждается, даже когда мы вообще ничем не заняты, и имеет встроенный порядок деятельности, забирающей основную часть энергии. Эта «фоновая» работа происходит постоянно и не меняется от степени нашей загруженности задачами. Это «пассивный режим» работы мозга, в котором задействована сеть областей, проявляющихся в эфире, когда мозг бодрствует, но находится в покое. Эта работа может представлять сущностные функции мозга, а различные нейробиологические расстройства способны ее нарушать. Многие считают, что изучение мозга в состоянии покоя расскажет нам много важного о его деятельности и дисфункциях. И все-таки вот в чем вопрос: чем мозг занят, когда он в покое?

Двигатель на холостых оборотах?

Пассивный режим работы мозга был открыт совершенно случайно — при анализе результатов сканирования в 1990-х годах. Исследователи заметили, что мозг испытуемых не прекращал деятельности, даже когда те лежали в томографе без всякого дела. В те времена ученые все еще разбирались в расшифровке данных томограмм — в особенности как отделять сигналы, связанные с обработкой информации, от случайных всплесков спонтанной деятельности. Поначалу сигналы, наблюдаемые при спокойном состоянии мозга, отметались как белый шум, однако кому-то пришло в голову поразмыслить, нет ли у этих «шумов» каких-нибудь особенных собственных характеристик.

«Система пассивного режима — это работа мозга, которую мы производим, когда нас оставили в покое и не трогают» Давид Ингвар, шведский нейробиолог (1974)

Прежде по умолчанию считалось, что мозг, не занятый никакой конкретной задачей, выдает спонтанные непредсказуемые последовательности сигналов. Однако сканирование, произведенное в периоды покоя, показывало один и тот же низкочастотный сигнал: отдельные области мозга выказывали активность, даже когда испытуемые лежали себе тихонечко в томографе с закрытыми глазами и бездельничали. Эти области мозга получили название сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ), и ее устройство подробно описано — она состоит из не менее десятка сетей, активизирующихся в состоянии покоя мозга.

СПРРМ включает в себя полдесятка связанных друг с другом областей мозга в лобной и теменной долях, производящих осциллирующую картину деятельности с частотой 0,1 Гц (один цикл в 10 секунд) или еще реже. Эти участки — медиальная префронтальная кора, вовлеченная в создание «теории сознания», т. е. в воссоздание намерений других людей; медиальная височная доля, играющая важную роль в формировании памяти; задняя часть поясной извилины, которая, среди прочего, объединяет деятельность лобной и височной долей. СПРРМ отрицательно коррелирует с задачами, связанными с вниманием к внешним раздражителям, т. е. деактивируется во время задач, требующих сосредоточенности на внешнем мире, и оживляется, когда мы обращаемся внутрь, к собственным мыслям.

Витания ума

В согласии с функциями своих подсистем СПРРМ активизируется во время внутренней работы мысли — вспоминании чего-то из прошлого, воображении будущих событий или попытки представить себя на месте другого человека. Это навело исследователей на размышления, что главная функция пассивного режима — поддержание умственной деятельности, собирательно именуемой «витанием», а именно грезами и воображением.

Знаковое исследование, опубликованное в 2007 году, до некоторой степени подтвердило, что пассивный режим поддерживает витание ума. Исследователи попросили участников эксперимента доложить, как часто их ум принимался витать при выполнении незнакомой и хорошо известной задачи — неудивительно, что все участники сообщили: их ум «уплывал» чаще при выполнении давно понятой задачи. Далее исследователи произвели сканирование мозга испытуемых за выполнением обеих задач и обнаружили, что СПРРМ проявляла бол ьшую активность при исполнении участниками известной им задачи. Витания ума, стало быть, могут подсказать, для какой деятельности мозг развился достаточно.

Воздействия расстройств

Деятельность в состоянии покоя нарушается из-за различных нейробиологических расстройств. Например, в одном исследовании обнаружилось, что деятельность СПРРМ у детей-аутистов сокращена при выполнении пассивной задачи и, напротив, не деактивируется во время задачи, требующей умственных усилий, — все наоборот, не как у неаутичного мозга. Была выдвинута гипотеза, что аутизм, характеризующийся трудностями в социализации, возникает из-за неспособности симулировать чужие действия и намерения. Эта способность связана с медиальной префронтальной корой — частью СПРРМ, — и нетипичная активность в этой области связана с той или иной социальной неприспособленностью, и чем менее типично поведение этой области мозга, тем сильнее эта неприспособленность проявлена вовне.

Еще одна научная работа показывает, что деятельность в состоянии покоя в двух областях СПРРМ — гиппокампе и задней поясной извилине — пригашена у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению со здоровой контрольной группой. На ранних стадиях заболевания в ключевых областях СПРРМ возникают патологические бляшки. Некоторые исследователи, исходя из этого, предполагают, что активность СПРРМ можно применять для распознания и диагностики этой болезни. Работа СПРРМ нарушена и у пациентов с шизофренией. Проведено исследование, в котором показано, что различные симптомы этого расстройства — например, галлюцинации, бред и спутанность мыслей — связаны с усилением активности медиальной префронтальной коры и задней поясной извилины в состоянии покоя.

Сопротивление покою?

Представление о СПРРМ играет центральную роль в нейробиологии, однако не все считают, что она так уж важна. Критики соглашаются, что понимание того, чем мозг занят, когда ум витает, позволит во многом разобраться, однако полагают: то, что мы считаем состоянием покоя, может оказаться чем-то совершенно иным: внутри томографа пространство клаустрофобно и шумно, и деятельность мозга, наблюдаемая у людей, которых попросили ничего не делать, может быть связана с состоянием повышенной настороженности, т. е. активным поиском такого, на что направить внимание. А поскольку метаболизм мозга меняется лишь самую малость, говорят они, из этого следует, что состояние покоя в той или иной степени присуще мозгу при выполнении множества разных задач, а значит, не заслуживает к себе отношения как к особому виду деятельности.