وقتی مطلقا هیچ کاری انجام نمی‌دهیم، مغز هم بی کار است؟

به گزارش مجله خبری نگار،برخلاف تصور رایج، مغز انسان حتی زمانی که هیچ کار مشخصی انجام نمی‌دهد نیز بیکار نمی‌ماند. پژوهش‌های دو دهه اخیر نشان داده‌اند شبکه‌ای از نواحی مغز موسوم به «شبکه حالت پیش‌فرض» هنگام استراحت، خیال‌پردازی و سرگردانی ذهن فعال می‌شود و نقشی کلیدی در شکل‌گیری حافظه، هویت و روایت ذهنی از خود ایفا می‌کند.

به نقل از کوانتا، وقتی ذهنتان آزاد و سرگردان است، شبکه‌ای در مغز به نام «شبکه حالت پیش‌فرض» فعال می‌شود. کشف این شبکه بیش از ۲۰ سال قبل، موجی از پژوهش‌ها درباره شبکه‌های مختلف مغز و نحوه تعامل آنها با یکدیگر را به راه انداخت.

هر زمان که مشغول انجام کاری مشخص باشید مثلا در باشگاه وزنه بزنید یا در حال پاسخ دادن به یک آزمون دشوار باشید، بخش‌هایی از مغز که برای انجام آن فعالیت لازم هستند، با افزایش فعالیت الکتریکی نورون‌ها «فعال» می‌شوند. اما آیا زمانی که روی مبل نشسته‌اید و ذهنتان آزاد و رها است نیز مغزتان فعال است؟ پاسخ، همان‌طور که پژوهشگران دریافته‌اند، بله است.

در دو دهه اخیر، دانشمندان مجموعه‌ای از نواحی به ظاهر نامرتبط مغز را شناسایی کرده‌اند که به آن «شبکه حالت پیش‌فرض» گفته می‌شود. این شبکه زمانی فعال می‌شود که تقریبا هیچ کار خاصی انجام نمی‌دهید.

کشف این شبکه، درک تازه‌ای از نحوه عملکرد مغز در زمان‌هایی که درگیر انجام یک وظیفه مشخص نیست، به دانشمندان داد و همچنین باعث شد پژوهش‌های گسترده‌ای درباره نقش شبکه‌های مغزی نه صرفا نواحی مجزای مغز در مدیریت تجربه‌های درونی انسان آغاز شود.

در اواخر قرن بیستم، عصب‌شناسان با استفاده از فناوری‌های جدید، هنگام انجام وظایف مختلف از مغز افراد تصویربرداری می‌کردند.

همان‌طور که انتظار می‌رفت، فعالیت برخی نواحی مغز هنگام انجام وظایف افزایش پیدا می‌کرد؛ اما چیزی که پژوهشگران را شگفت‌زده کرد، این بود که هم‌زمان، فعالیت برخی نواحی دیگر مغز کاهش می‌یافت.

آنچه برای عصب‌شناسان جالب‌تر بود، این بود که در طیف گسترده‌ای از وظایف مختلف، مجموعه مشابهی از نواحی مغز به طور مداوم فعالیت خود را کاهش می‌دادند.

انگار این نواحی زمانی که فرد مشغول انجام هیچ کار خاصی نبود، فعال بودند و به محض اینکه ذهن باید روی یک محرک بیرونی تمرکز می‌کرد، فعالیتشان کاهش می‌یافت. پژوهشگران این نواحی را «نواحی منفیِ وظیفه» نامیدند.

زمانی که این نواحی برای نخستین بار شناسایی شدند، مارکس ریچل، متخصص مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن، گمان کرد این نواحی نقش مهمی در فعالیت ذهن هنگام استراحت دارند.

ریچل می‌گوید: این موضوع این پرسش را مطرح کرد که فعالیت پایه‌ای مغز دقیقا چیست؟

او در آزمایشی از افرادی که داخل دستگاه تصویربرداری مغزی قرار داشتند، خواست چشم‌های خود را ببندند و فقط اجازه دهند ذهنشان آزاد و رها شود، در حالی که او فعالیت مغزشان را اندازه‌گیری می‌کرد.

نتایج نشان داد زمانی که مغز در حال استراحت است و توجه ما به درون خودمان معطوف می‌شود، «نواحی منفیِ وظیفه» انرژی بیشتری نسبت به سایر بخش‌های مغز مصرف می‌کنند.

او در مقاله‌ای که در سال ۲۰۰۱ منتشر کرد، این فعالیت را حالت پیش‌فرض عملکرد مغز (Default Mode of Brain Function) نامید.

دو سال بعد، گروهی از پژوهشگران دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد با استفاده از داده‌هایی با وضوح بالاتر نشان دادند که این فعالیتِ به‌ظاهر منفیِ وظیفه، در واقع مجموعه‌ای منسجم از نواحی مغز را تشکیل می‌دهد که با یکدیگر تعامل دارند. آنها این مجموعه را «شبکه حالت پیش‌فرض» نامیدند.

در یک شبکه مغزی، اجزای مختلف با یکدیگر تعامل می‌کنند تا اثری ایجاد شود که هیچ یک از آنها به تنهایی قادر به انجامش نیست.

کشف شبکه حالت پیش‌فرض، کنجکاوی عصب‌شناسان را درباره این موضوع برانگیخت که مغز در زمانی که روی هیچ وظیفه بیرونی متمرکز نیست، دقیقا مشغول انجام چه کاری است.

برخی پژوهشگران معتقد بودند وظیفه اصلی این شبکه، ایجاد تجربه آزادی ذهن یا خیال‌پردازی است؛ اما فرضیه‌های دیگری نیز مطرح شد. شاید این شبکه جریان آگاهی انسان را کنترل می‌کند. شاید خاطرات گذشته را فعال می‌کند؛ و شاید هم اختلال در عملکرد آن، ویژگی مشترک بسیاری از بیماری‌های روانپزشکی و عصبی، از جمله افسردگی، اسکیزوفرنی و بیماری آلزایمر باشد.

از زمان کشف این شبکه، موجی از پژوهش‌ها درباره شبکه حالت پیش‌فرض، درک اولیه دانشمندان از آن را پیچیده‌تر کرده است.

لوسینا اودین (Lucina Uddin)، عصب‌شناس دانشگاه کالیفرنیا لس‌انجلس، می‌گوید: بسیار جالب بوده که در طول ۲۰ سال گذشته ببینیم چه انواع مختلفی از وظایف و الگو‌های آزمایشی باعث فعال شدن شبکه حالت پیش‌فرض می‌شوند.

شبکه حالت پیش‌فرض یکی از نخستین شبکه‌های مغزی بود که دانشمندان موفق به شناسایی آن شدند.

این شبکه از چندین ناحیه مغزی تشکیل شده است؛ از جمله چند ناحیه در بخش جلویی مغز، مانند قشر پیش‌پیشانی میانی پشتی (Dorsal Medial Prefrontal Cortex) و قشر پیش‌پیشانی میانی شکمی (Ventral Medial Prefrontal Cortex) و همچنین نواحی دیگری که در بخش‌های مختلف مغز پراکنده‌اند؛ از جمله: قشر سینگولیت خلفی (Posterior Cingulate Cortex) پره‌کنئوس (Precuneus) و شکنج زاویه‌ای (Angular Gyrus).

این نواحی با عملکرد‌هایی مانند حافظه، بازپخش تجربه‌های گذشته، پیش‌بینی، ارزیابی اقدامات، پردازش پاداش و تنبیه و یکپارچه‌سازی اطلاعات ارتباط دارند.

از زمان کشف این شبکه، عصب‌شناسان به طور کلی چندین شبکه مجزای دیگر را نیز شناسایی کرده‌اند که هر کدام هنگام فعالیت، مجموعه‌ای از نواحی ظاهرا پراکنده مغز را فعال می‌کنند. اما این نواحی به صورت مستقل عمل نمی‌کنند؛ بلکه فعالیت آنها با یکدیگر هماهنگ و هم‌زمان می‌شود.

مارکوس رایکل برای توضیح این موضوع می‌گوید: شما نمی‌توانید یک ارکستر سمفونیک را فقط مجموعه‌ای از ویولن‌ها در نظر بگیرید.

به همین ترتیب، در یک شبکه مغزی نیز هر بخش به تنهایی عمل نمی‌کند؛ بلکه اجزای مختلف با تعامل با یکدیگر، اثری را ایجاد می‌کنند که هیچ‌کدام به تنهایی قادر به انجام آن نیستند.

اکنون روشن شده است که حتی زمانی که در حال رویاپردازی هستیم، ذهنمان آزادانه پرسه می‌زند یا ظاهرا هیچ کاری انجام نمی‌دهیم، مغز همچنان سخت مشغول کار است تا این تجربه‌های درونی را ممکن سازد

بر اساس پژوهش‌ها، شبکه حالت پیش‌فرض در طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های ذهنی نقش دارد؛ از جمله: سرگردانی ذهن (Mind Wandering، یادآوری تجربه‌های گذشته، فکر کردن به وضعیت ذهنی دیگران، تصور آینده و پردازش زبان.

در نگاه اول، این عملکرد‌ها ممکن است مجموعه‌ای نامرتبط از فرایند‌های شناختی به نظر برسند. اما وینود منون، مدیر آزمایشگاه علوم اعصاب شناختی و سامانه‌های مغزی به تازگی نظریه‌ای را مطرح کرده است که بر اساس آن، همه این عملکرد‌ها ممکن است در خدمت ساختن یک روایت درونی (Internal Narrative) باشند.

به باور او، «شبکه حالت پیش‌فرض» به انسان کمک می‌کند: درباره این که در مقایسه با دیگران چه کسی است فکر کند؛ تجربه‌های گذشته خود را به یاد بیاورد و در نهایت همه این اطلاعات را در قالب روایتی منسجم از «خود» کنار هم قرار دهد.

به بیان دیگر، این شبکه به مغز کمک می‌کند داستانی پیوسته از هویت، گذشته، روابط و تجربه‌های فرد بسازد؛ داستانی که احساس «من چه کسی هستم» را شکل می‌دهد.

با این حال، روشن است که شبکه حالت پیش‌فرض کاری بسیار پیچیده‌تر از آنچه در ابتدا تصور می‌شد، انجام می‌دهد. این شبکه در فرایند‌های گوناگونی مشارکت دارد که نمی‌توان آنها را به سادگی در یک تعریف واحد خلاصه کرد.

لوسینا اودین در این باره می‌گوید: این تصور که روزی بتوانیم بگوییم یک ناحیه یا یک شبکه مغزی فقط یک وظیفه مشخص دارد، تا حدی ساده‌انگارانه است. من فکر نمی‌کنم مغز این‌گونه کار کند.

اودین مطالعه روی شبکه حالت پیش‌فرض را با هدف بررسی خودشناسی آغاز کرد؛ زیرا بسیاری از آزمون‌های مرتبط با تشخیص خود مانند شناسایی چهره یا صدای خود فرد با فعالیت این شبکه ارتباط داشتند.

اما در سال‌های اخیر، او تمرکز پژوهش‌هایش را به بررسی تعامل میان شبکه‌های مختلف مغز معطوف کرده است.

به گفته او، همان‌طور که نواحی مختلف مغز با یکدیگر تعامل می‌کنند و شبکه‌های مغزی را می‌سازند، خودِ این شبکه‌ها نیز به شیوه‌ای معنادار با یکدیگر در ارتباط هستند.

اودین می‌گوید: از برخی جهات، مطالعه تعامل میان شبکه‌های مغزی از بررسی یک شبکه به تنهایی روشن‌گرتر است؛ زیرا این شبکه‌ها با یکدیگر همکاری می‌کنند، سپس از هم جدا می‌شوند و در طول زمان، نوع فعالیت خود را تغییر می‌دهند.

او به طور ویژه به نحوه تعامل شبکه حالت پیش‌فرض با شبکه برجستگی (Salience Network) علاقه‌مند است؛ شبکه‌ای که به نظر می‌رسد به ما کمک می‌کند در هر لحظه تشخیص دهیم کدام اطلاعات از همه مهم‌تر هستند.

پژوهش‌های او نشان می‌دهد که شبکه برجستگی زمانی که موضوع مهمی را برای توجه شناسایی می‌کند، مانند یک کلید خاموش عمل کرده و فعالیت شبکه حالت پیش‌فرض را کاهش می‌دهد.

پژوهشگران همچنین در حال بررسی این موضوع هستند که آیا اختلالات روانی، مانند افسردگی، می‌توانند با مشکلاتی در عملکرد شبکه حالت پیش‌فرض ارتباط داشته باشند یا خیر. با این حال، نتایج تحقیقات تاکنون قطعی نبوده‌اند.

برای مثال، در افراد مبتلا به افسردگی، برخی مطالعات نشان داده‌اند که گره‌های این شبکه بیش از حد به یکدیگر متصل هستند. اما برخی دیگر دقیقا به نتیجه‌ای برعکس رسیده‌اند و گزارش کرده‌اند که این گره‌ها به اندازه کافی با هم ارتباط برقرار نمی‌کنند.

در برخی پژوهش‌ها نیز مشخص شده است که خود شبکه حالت پیش‌فرض طبیعی است، اما تعامل آن با سایر شبکه‌های مغزی دچار اختلال شده است.

این یافته‌ها ممکن است در نگاه اول با یکدیگر ناسازگار به نظر برسند، اما با دیدگاه جدیدی همخوانی دارند که بر اساس آن، افسردگی احتمالا یک بیماری واحد نیست، بلکه مجموعه‌ای از اختلالات مختلف است که علائم مشابهی ایجاد می‌کنند.

در همین حال، وینود منون نظریه‌ای را توسعه داده که آن را «نظریه سه شبکه» (Triple Network Theory) می‌نامد.

بر اساس این نظریه، تعامل غیرطبیعی میان سه شبکه اصلی مغز می‌تواند در بروز بسیاری از اختلالات روانی و عصبی نقش داشته باشد. این سه شبکه عبارت‌اند از: شبکه حالت پیش‌فرض (Default Mode Network)، شبکه برجستگی (Salience Network) وشبکه پیشانی ـ آهیانه‌ای (Frontoparietal Network)

منون معتقد است اختلال در تعامل این سه شبکه ممکن است در بیماری‌هایی مانند اسکیزوفرنی، افسردگی، اختلالات اضطرابی، زوال عقل و اوتیسم نقش داشته باشد.

در شرایط طبیعی، زمانی که فرد توجه خود را به یک محرک بیرونی معطوف می‌کند، فعالیت شبکه حالت پیش‌فرض کاهش می‌یابد؛ در مقابل، فعالیت دو شبکه دیگر افزایش پیدا می‌کند.

به باور منون، این تعادل و کشمکش پویا میان شبکه‌ها ممکن است در افراد مبتلا به اختلالات روانپزشکی یا اختلالات رشدی به شکل طبیعی عمل نکند.

دینا بارچ (Deanna Barch) که در دانشگاه سنت لوییس واشنگتن روی زیست‌شناسی عصبی بیماری‌های روانی پژوهش می‌کند، نظریه سه شبکه را ایده‌ای جذاب می‌داند.

او معتقد است بررسی تفاوت در نحوه اتصال شبکه‌های مغزی در افراد مبتلا به اختلالات روانی می‌تواند به پژوهشگران کمک کند سازوکار‌های زیربنایی این بیماری‌ها را بهتر بشناسند و در نهایت درمان‌های مؤثرتری را توسعه دهند. با این حال، او تأکید می‌کند که تعامل میان شبکه‌های مغزی به تنهایی نمی‌تواند تمام واقعیت بیماری‌های روانی را توضیح دهد.

بارچ می‌گوید: من تفاوت‌های موجود در اتصال شبکه‌های مغزی را نقطه شروع می‌دانم، نه نقطه پایان.

درک کنونی ما از شبکه حالت پیش‌فرض نیز بدون تردید، نقطه پایان این مسیر نیست.

کشف این شبکه، عصب‌شناسان را واداشته است که فراتر از نقش نواحی منفرد مغز فکر کنند و به این موضوع توجه داشته باشند که تعامل میان شبکه‌های مختلف مغزی چگونه رفتارها، افکار و تجربه‌های ذهنی ما را شکل می‌دهد.

همچنین این کشف باعث شده بسیاری از پژوهشگران نگاه تازه‌ای به فعالیت‌های درونی ذهن پیدا کنند؛ فعالیت‌هایی که زمانی تصور می‌شد هنگام استراحت یا خیال‌پردازی رخ می‌دهند و اهمیت چندانی ندارند.

اکنون روشن شده است که حتی زمانی که در حال رویاپردازی هستیم، ذهنمان آزادانه پرسه می‌زند یا ظاهرا هیچ کاری انجام نمی‌دهیم، مغز همچنان سخت مشغول کار است تا این تجربه‌های درونی را ممکن سازد.

کشف شبکه حالت پیش‌فرض مغز (Default Mode Network) یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های علوم اعصاب در دو دهه گذشته بوده است. این کشف نشان داد که مغز حتی در زمان استراحت نیز خاموش نمی‌شود، بلکه مجموعه‌ای از نواحی مغزی به‌طور هماهنگ فعال می‌شوند و وظایفی مانند یادآوری خاطرات، خیال‌پردازی، پیش‌بینی آینده، پردازش زبان، درک دیگران و شکل دادن به روایت ذهنی از «خود» را بر عهده دارند.

پژوهش‌های جدید همچنین نشان می‌دهد که این شبکه به تنهایی عمل نمی‌کند، بلکه به طور مداوم با شبکه‌های دیگری مانند شبکه برجستگی و شبکه پیشانی–آهیانه‌ای در تعامل است. دانشمندان امیدوارند مطالعه این تعاملات بتواند به درک بهتر بیماری‌هایی مانند افسردگی، اسکیزوفرنی، آلزایمر، زوال عقل، اضطراب و اوتیسم و در نهایت توسعه درمان‌های مؤثرتر برای آنها کمک کند.

اگرچه هنوز پرسش‌های زیادی درباره عملکرد دقیق این شبکه بی‌پاسخ مانده است، اما یک نکته اکنون روشن است: مغز انسان حتی زمانی که به نظر می‌رسد در حال استراحت است، در واقع هرگز بیکار نیست. بلکه در پسِ پرده، با هماهنگ کردن شبکه‌های مختلف عصبی، به ساختن تجربه آگاهانه، هویت فردی و تداوم روایت زندگی ما ادامه می‌دهد.