Что такое сеть режима покоя (DMN)?

Сеть режима покоя (DMN) — набор мозговых областей с базовой активностью в отсутствие целенаправленных мыслей, характеризующаяся скоординированной нейронной и метаболической активностью.

Как измеряют активность DMN?

Активность DMN измеряют фМРТ, ПЭТ и электрофизиологическими методами, оценивая изменения потребления кислорода и синхронность частотных сигналов между областями.

Какие области мозга входят в DMN?

К основным областям DMN относятся медиальная префронтальная кора, вентральный прекунеус и нижняя теменная доля, связанные длинными трактами белого вещества в сетях «малого мира».

Чем DMN отличается при выполнении задач и в покое?

В состоянии покоя DMN активна; при выполнении целевой задачи её активность ослабляется, а сети выполнения усиливаются, корректное подавление DMN важно для эффективности выполнения.

Как DMN связана с болезнью Альцгеймера?

При болезни Альцгеймера нарушается целостность DMN (включая поражение задней поясной коры и прекунеуса), что приводит к нарушениям памяти, утрате личности и служит биомаркером.

Как DMN влияет на шизофрению и аутизм?

При шизофрении наблюдаются десинхронизация и дефицит ингибирования DMN с нарушениями языка и внимания; при аутизме — пониженная активность DMN, бедная самореференция и возможная гиперсвязность сетей.

Сеть в состоянии покоя. Влияние на болезнь Альцгеймера, шизофрению и аутизм

Сеть режима покоя (DMN) можно определить как базовую линию нейронной активности [1], которая возникает, когда у испытуемого мысли не направлены на достижение цели. Её обнаружили по степени изменения потребления кислорода в ряде областей мозга, которые активировались, когда люди не думали «ни о чём конкретном» (это важно). Другим фактором, который использовали для изучения этой сети, является синхронность (степень координации частот, испускаемых нейронами в результате их электрической активности). В качестве аналогии представьте, что старые радиоприёмники излучают на одинаковой частоте (или на нескольких, которые сцепляются) и срабатывают одновременно, связываясь в масштабах всего мозга.

В типичном эксперименте с DMN испытуемых просят закрыть глаза и не думать ни о чём конкретном, просто оставаться бодрствующими. Затем получают изображения методом магнитно-резонансной томографии (или другими методами) интересующих зон мозга. Потом испытуемым предлагают выполнить задачу, требующую целенаправленных мыслей и/или поведения (исполнительная нагрузка).

Это зоны, которые активируются в ситуации «покоя» (DMN):

Зоны, активирующиеся в состоянии «покоя» (DMN)

На изображении мы видим, что помимо зон тёмно-синего цвета имеются более размытые линии, соединяющие эти области. Это тракты белого вещества, и они позволяют понять, что сети мозга организованы как сети «малого мира»: распределённые центры, связанные на большом расстоянии в мозге. Эти сети развиваются по мере созревания; в первые годы жизни они не имеют такой сплочённости [2]. Среди зон, которые активируются, находятся:

— медиальная префронтальная кора, область, где располагаются поля Бродмана 9 и 10, между прочими. Эти две области связывают с представлениями о нашей личности и социальным познанием.

— прекунеус (вентральный), связанный с эпизодической памятью, сознанием и «я». Также с визуоконструктивными способностями.

— нижняя теменная доля, связанная с языком, образом тела и распознаванием эмоций. Также с пространственным представлением.

Когда сравнивают активность мозга в обеих ситуациях (когда «ни о чём не думают» vs. когда имеется направленная на цель мысль/решение задач) получают изображение, похожее на приведённое выше. Зоны синего соответствуют областям, активируемым, когда человек выполняет задачу (сеть выполнения). Зоны оранжевого — это DMN. Интересно, что выполнение исполнительной задачи коррелирует с правильной активацией сети выполнения («синие») и с корректным ослаблением (хотя и не полным отключением) DMN («оранжевые»). Разве это не пример искомой «двойной диссоциации» в нейропсихологии?

Не думать ни о чём конкретном?

По сути, когда исследователь просит не думать ни о чём конкретном в течение некоторого времени, мы что-то делаем. Во‑первых, мы не теряем осознание себя. Как правило, испытуемые в экспериментах в ходе этой экспериментальной условия сообщали, что думают о себе (я, личность), о вещах, которые им нужно сделать (проспективная память) или о событиях, которые с ними произошли (эпизодическая память). Даже о абстрактных концептах (семантические понятия), которые могут иметь или не иметь связи между собой.

Как связана DMN с болезнью Альцгеймера?

Болезнь Альцгеймера — это синдром нейрональной дисконнекции. Это расстройство связности затрагивает сети «малого мира» и их коммуникацию на больших расстояниях. В случае DMN целостность сети нарушается из‑за поражения задней поясной коры и, следовательно, нарушается связь между медиальной лобной областью и нижней теменной долей. Последствием является неправильная активация DMN, но также и наличие более «длинных», а значит менее эффективных сетей (зависит от метода исследования явления). Sporns [3] отмечает, что прекунеус кроме того является областью, особенно уязвимой к отложению амилоида. Отсутствие целостности DMN служит биомаркером при болезни Альцгеймера.

Когнитивным следствием этого является неспособность связывать когнитивные содержания из предыдущего раздела: намеренный поиск в памяти, потеря пространственных схем — как телесных, так и нетелесных — утрата абстрактных понятий, потеря личности. Всё это прогрессирует постепенно.

Как связана DMN со шизофренией?

Шизофрения может быть концептуализирована как синдром разъединения, дезинтеграции и десинхронизации. Это видно в фронто‑височных связях, вследствие структурных дефицитов, но также и нарушений связности белого вещества в больших масштабах и в сетях «малого мира». «Проявление» этого может наблюдаться в различных когнитивных аспектах. Не только в рабочей памяти. Также в нарушениях языка (мутизм, вторжение навязчивых мыслей во время выполнения задачи, эхолалия, фрагментированная речь и т.д.), личности, сознания, мышления или схемы тела.

При шизофрении также имеются нарушения эффективности сетей мозга в больших масштабах. Какой эффект на DMN? Он двойной. Наблюдается дефицит ингибирования DMN. И когда имеется неправильное подавление DMN, сеть «выполнения» функционирует некорректно [4]. Отсюда, например, могут возникать навязчивые вкрапления, типичные для некоторых шизофреников при выполнении AVDs.

Как связана DMN с аутизмом?

При аутизме, в общих чертах, можно сказать, что также наблюдается неправильное подавление DMN, а также пониженная общая активность этой сети и бедные процессы самореференции. Кроме того, и в отличие от предыдущих синдромов, может наблюдаться обратный профиль, при котором сети «малого мира» гиперсвязаны, что приводит к недифференцированности сетей в больших масштабах. Это порождает потерю интеграции процессов, в которых они участвуют.

Для дополнительного чтения:

Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., & Shulman, G. L. (2001). A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(2), 676–682. doi:10.1073/pnas.98.2.676

Fair, D. A., Cohen, A. L., Dosenbach, N. U. F., Church, J. A., Miezin, F. M., Barch, D. M., Raichle, M. E., et al. (2008). The maturing architecture of the brain’s default network. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(10), 4028–4032. doi:10.1073/pnas.0800376105

Sporns, O. (2011) Networks of the Brain. Ed. MIT

Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., et al. (2009). Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degree relatives of persons with schizophrenia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(4), 1279–1284. doi:10.1073/pnas.0809141106