Сеть в состоянии покоя. Означение для болезни Альцгеймера, шизофрении и аутизма

Сеть пассивного режима работы (DMN) можно определить как исходный уровень нейрональной активности [1], возникающий, когда у испытуемого есть мысли, не направленные на достижение цели. Она была обнаружена на основе степени вариации потребления кислорода в ряде зон мозга, которые активировались, когда люди не думали «ни о чем конкретном» (это важно). Другим фактором, используемым для изучения этой сети, является синхрония (степень координации частот, излучаемых нейронами в результате их электрической активности). Для сравнения представьте себе, что старые радиостанции вещают на одной и той же частоте (или на нескольких, которые согласуются) и одновременно передают сигналы в масштабе.

В типичном эксперименте с DMN испытуемых просят закрыть глаза и ни о чем конкретно не думать, просто оставаться в бодрствующем состоянии. Затем выполняют МРТ (или другие методы) для получения изображений интересующих областей мозга. После этого испытуемых просят выполнить задачу, требующую мыслей и/или действий, направленных на достижение цели (исполнительная нагрузка).

Это зоны, активирующиеся в состоянии «покоя» (DMN):

На изображении видно, что помимо зон темно-синего цвета есть более размытые полосы, соединяющие эти области. Это тракты белого вещества, которые показывают, что сети мозга организованы как сети «малого мира»: распределенные центры, связанные на глобальном уровне в мозге. Эти сети эволюционируют по мере созревания; в первые годы жизни они еще не обладают такой связностью [2]. Среди активируемых зон:

— Медиальная префронтальная кора, область, включающая области Бродмана 9 и 10, среди прочих. Эти две области связаны с представлениями о нашей личности и социальной когниции.

— Вентральный прекунеус, связанный с эпизодической памятью, сознанием и Я-концепцией. Также с визуоконструктивными навыками.

— 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 чем не думают» vs. когда есть мысль, направленная на цель/решение задачи), получают изображение, похожее на приведенное выше. Зоны синего цвета соответствуют областям, активным при выполнении задачи (Рабочая сеть). Области оранжевого цвета — это DMN. Интересно, что выполнение исполнительной задачи коррелирует с правильной активацией рабочей сети («синий») и правильным ослаблением (не до полной деактивации) DMN («оранжевый»). Есть ли у нас пример искомой «двойной диссоциации» в нейропсихологии?

Не думать ни о чем конкретном?

На самом деле, когда исследователь просит ни о чем конкретном не думать в течение некоторого времени, мы что-то делаем. Во-первых, мы не теряем самосознания. Обычно участники экспериментов в ходе этого экспериментального условия сообщают, что думают о себе (Я, личность), о делах, которые им нужно выполнить (проспективная память), или о событиях, с которыми они сталкивались (эпизодическая память). Даже об абстрактных концепциях (семантические концепты), которые могут быть связаны или не связаны между собой.

Какова связь DMN с болезнью Альцгеймера?

Болезнь Альцгеймера — это синдром нейрональной дисконнекции. Эта дисконнекция затрагивает сети «малого мира» и их масштабную коммуникацию. В случае DMN целостность сети нарушается вследствие повреждения задней поясной коры и, соответственно, связности между медиальной лобной областью и нижней теменной долей. Следствием является нарушенная активация DMN, а также существование более «длинных», и потому менее эффективных, сетей (в зависимости от метода исследования явления). Sporns [3] отмечает, что прекунеус особенно уязвим к отложению амилоидного белка. Отсутствие целостности DMN является биомаркером болезни Альцгеймера.

Когнитивным следствием этого является неспособность объединять когнитивные содержания из предыдущего раздела: намеренный поиск в памяти, утрата пространственных схем — как телесных, так и нетелесных, утрата абстрактных концепций, утрата личности. Все это происходит постепенно.

Какова связь DMN с шизофренией?

Шизофрения может концептуализироваться как синдром дисконнекции, дезинтеграции и дезинхронизации. Это проявляется в фронто-височных связях, обусловленных структурными дефицитами, а также нарушениями связности белого вещества на крупномасштабном уровне и в сетях «малого мира». «Овеществление» этого можно наблюдать в различных когнитивных аспектах. Не только в рабочей памяти, но и в нарушении языка (мутизм, навязчивые мысли во время выполнения задачи, эхолалия, разрозненная речь и т. д.), личности, сознания, мышления или схемы тела.

При шизофрении также наблюдаются нарушения эффективности сетей мозга на крупномасштабном уровне. Каков эффект для DMN? Он двойной. Существует дефицит ингибирования DMN. И когда подавление DMN происходит некорректно, «рабочая» сеть функционирует неправильно [4]. Отсюда могут возникать, например, характерные для некоторых шизофреников навязчивые мысли при выполнении повседневных действий.

Какова связь DMN с аутизмом?

При аутизме, в общих чертах, также наблюдается нарушенное подавление DMN, а также низкая общая активность этой сети и слабо выраженные процессы автореференции. Кроме того, в отличие от упомянутых синдромов, может проявляться обратный профиль, при котором сети «малого мира» избыточно связаны, что приводит к недифференцированности сетей на масштабном уровне. Это вызывает потерю интеграции процессов, в которых они участвуют.

Чтобы узнать больше:

[1] 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

[2] 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

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

[4] 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

Эта статья была переведена, ссылка на оригинальную статью на испанском:
La red en reposo. Implicaciones en Alzheimer, esquizofrenia y autismo