De DMN en functionele connectiviteit
Functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) stelt ons in staat conclusies te trekken over hersenactiviteit bij levende mensen op basis van visueel aantrekkelijke beelden. Ten eerste hebben we een aantal belangrijke opmerkingen kunnen maken over natuurlijk voorkomende hersennetwerken, waaronder het standaardmodusnetwerk. Om dergelijke netwerken te begrijpen, is echter eerst enige achtergrond in functionele connectiviteit nodig.
Wat is functionele connectiviteit MRI?
Veel fMRI-onderzoeken worden uitgevoerd terwijl de patiënt actief bezig is met wat activiteit. Als ze bijvoorbeeld met hun rechterhand op een knop drukken, ziet u later een deel van de linker hemisfeer in de buurt van de motorcortex oplichten.
Een andere benadering is om naar de hersenen te kijken, terwijl de onderzoeksvrijwilliger helemaal niets in de scanner doet - alleen maar daar te liggen. Deze techniek wordt ook wel "rusttoestand" fMRI genoemd.
Terwijl we daar liggen, hebben verschillende delen van de hersenen oscillerende activiteit, dat wil zeggen golven van elektriciteit die geassocieerd zijn met het MRI-signaal. Soms zijn deze golven synchroon met elkaar, wat betekent dat ze tegelijkertijd de hoogte- en dieptepunten van de golfvorm raken. Het is een beetje alsof ze verschillende leden van een orkest waren die hetzelfde muziekstuk speelden terwijl ze dezelfde dirigent volgden. Van twee dergelijke gebieden wordt gezegd dat ze functioneel verbonden zijn.
Functionele connectiviteit hoeft niet in rust te worden gemeten. Activiteiten zoals aandacht schenken aan iets belangrijks kunnen patronen van functionele connectiviteit in de hersenen veranderen.
Functionele connectiviteit betekent niet noodzakelijk dat twee delen van de hersenen direct en fysiek verbonden zijn. Twee verschillende hersengebieden kunnen bijvoorbeeld behoorlijk ver uit elkaar liggen, maar beide ontvangen signalen van een centraal hersengebied zoals de thalamus.
Deze kunnen nog steeds functioneel verbonden zijn als hun signalen synchroon lopen.
Introductie van het standaardmodusnetwerk
In het afgelopen decennium is er meer aandacht besteed aan deze functionele connectiviteit als een manier om netwerken in de hersenen te vinden die gerelateerd zijn aan bepaalde activiteiten, waaronder alleen rusten. Een van de meest prominente netwerken die moeten worden besproken, is het standaardmodusnetwerk.
De term "standaardmodus" werd voor het eerst gebruikt door Dr. Marcus Raichle in 2001 om de functie van de rustende hersenen te beschrijven. Er werd eerder opgemerkt dat een "rustend" brein nauwelijks minder energie gebruikt dan een brein dat een "actieve" taak uitvoert, wat suggereert dat het brein misschien niet "rust", maar dat het het soort activiteit waarin het actief is, verandert betrokken.
Het standaardmodusnetwerk (DMN) omvat laagfrequente oscillaties van ongeveer één fluctuatie per seconde. Het netwerk is het meest actief wanneer de hersenen in rust zijn. Wanneer het brein is gericht op een taak of doel, wordt het standaardnetwerk gedeactiveerd.
Er kan in feite meer dan één netwerk in de standaardmodus zijn - wat we de DMN hebben genoemd, kan feitelijk een verzameling kleinere netwerken zijn, elk toegewijd aan iets dat een beetje anders is dan het andere. Niettemin worden bepaalde hersengebieden tegenwoordig algemeen beschouwd als onderdeel van de DMN.
Welke delen van de hersenen bevinden zich in de DMN?
Gebieden van de hersenen die zijn opgenomen in het standaardmodusnetwerk, omvatten de mediale temporale kwab, de mediale prefrontale cortex en de achterste cingulate cortex, evenals de ventrale precuneus en delen van de pariëtale cortex. Al deze regio's zijn geassocieerd met een of ander aspect van het interne denken. De mediale temporale kwab is bijvoorbeeld geassocieerd met geheugen . De mediale prefrontale cortex is geassocieerd met theorie van de geest, het vermogen om anderen te herkennen als hebbende gedachten en gevoelens die overeenkomen met de eigen. Het achterste cingulaat wordt geacht het integreren van verschillende soorten interne gedachten te omvatten.
Spiegelneuronen zijn ook geponeerd om te interageren met de DMN.
Wat doet de DMN?
Omdat het standaardmodusnetwerk het meest actief is in rust en vanwege de betrokken structuren, hebben sommige mensen geponeerd dat het wordt geassocieerd met introspectief denken, inclusief activiteiten zoals dagdromen of het ophalen van herinneringen. Anderen hebben echter gesuggereerd dat de activiteit alleen gerelateerd kan zijn aan fysiologische processen die geen verband houden met een bepaalde activiteit - zelfs niet met rust - hoewel deze opinie uit de gratie lijkt te raken.
Veranderingen in het standaardmodusnetwerk zijn in verband gebracht met een groot aantal verschillende ziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer, autisme, schizofrenie, bipolaire stoornis, posttraumatische stressstoornis, depressie en meer. Ziekten kunnen ofwel te weinig activiteit of te veel veroorzaken, en soms variëren de gegevens naargelang wat er daadwerkelijk gebeurt. Of dit een slecht begrip van de ziekte weerspiegelt, de techniek of beide is vaak onzeker.
Een van de punten van kritiek die met betrekking tot de DMN is gerezen, is dat veranderingen daarin nogal aspecifiek lijken - wat voor nut heeft een meting als deze je niet echt vertelt wat het probleem is? Anderen hebben zich afgevraagd of het netwerk zelfs een levensvatbaar concept is, hoewel naarmate het onderzoek zich opstapelt, de biologische actualiteit van de DMN moeilijker te stellen is.
Andere netwerken, zoals die geassocieerd met aandacht, visie en gehoor, zijn ook beschreven. Hoewel de medische voordelen van deze netwerken onduidelijk blijven, kunnen ze een belangrijke verandering weerspiegelen in hoe we denken over de hersenen, en wie kan zeggen waar dat denken ons in de toekomst zal brengen?
> Bronnen:
> Buckner, RL; Andrews-Hanna, JR; Schacter, DL (2008). "The Brain's Default Network: Anatomy, Function and Relevance to Disease". Annalen van de New York Academy of Sciences 1124 (1): 1-38.
> Eerlijk, DA; Cohen, AL; Dosenbach, NUF; Church, JA; Miezin, FM; Barch, DM; Raichle, ME; Petersen, SE et al. (2008). "De rijpende architectuur van het standaardnetwerk van de hersenen". Proceedings van de National Academy of Sciences 105 (10): 4028-32.
> Raichle, Marcus E .; Snyder, Abraham Z. (2007). "Een standaardmodus voor de hersenfunctie: een korte geschiedenis van een evoluerend idee". NeuroImage 37 (4): 1083-90.