Gdzie błądzą myśli? Nowa metoda badania aktywności układu stanu spoczynkowego

Gdzie błądzą myśli? Nowa metoda badania aktywności układu stanu spoczynkowego

Nasz mózg jest nieustannie aktywny. Czym się zajmuje? Badania pokazują, że niemal połowę czasu spędzonego na jawie poświęcamy na błądzenie myślami. Naszą głowę zaprzątają wówczas myśli niezwiązane z bieżącą czynnością: rozmyślania o przyszłości, fragmenty wspomnień, luźne skojarzenia z bieżąca sytuacją. Jeśli nie skupiamy się na konkretnym zadaniu, nasze myśli ochoczo rozbiegają się w różne strony. Gdzie szukać owych błądzących myśli? W sieci stanu spoczynkowego.

Sieć stanu spoczynkowego (ang. default mode network, DMN) to zespół obszarów aktywnych wtedy, gdy mózg nie jest skupiony na konkretnym zadaniu. Innymi słowy, gdy nasze myśli podążają swoim własnym biegiem. Skany mózgu wykonywane w takich sytuacjach pokazują, że da się w nich zaobserwować powtarzający się wzorzec aktywacji. Przede wszystkim aktywna jest wtedy wspomniana sieć stanu spoczynkowego ale niekiedy towarzyszą mu również grzbietowa sieć uwagowa (ang. dorsal attention network, DAN) i brzuszna sieć uwagowa (ang. ventral attention network, VAN).

Kiedy rozum odpoczywa

W obręb sieci stanu spoczynkowego włącza się zazwyczaj obszary przyśrodkowej kory przedczołowej (medial prefrontal cortex, MPFC), tylnego zakrętu obręczy (posterior cingulate cortex), przedklinka (precuneus), bocznej kory skroniowej (lateral temporal cortex) i hipokampa. Jej działanie wiąże się ze stanami błądzenia myślami, wybiegania myślami ku przyszłości, śnienia na jawie i powracającymi fragmentami wspomnień. Innymi słowy, tym, czym zajmujemy się niemal przez połowę czasu którego nie spędzamy we śnie (Killingsworth i Gilbert 2010).

Gdy osoby badane skupiają na czymś swoją uwagę, świadomie lub nie, do głosu dochodzą dwie kolejne sieci, związane z procesami uwagowymi. Grzbietowa sieć uwagowa (DAN), odpowiedzialna za procesy „góra-dół” i kierowanie uwagi w związku z zadaniem oraz brzuszna sieć uwagowa (VAN), odpowiedzialna za procesy dół-góra i wykrywanie niespodziewanych, bodźców. W skład DAN wchodzą bruzda ciemieniowa dolna (interior parietal sulcus), czołowe pole oka (frontal eye field) i zakręt czołowy środkowy (middle frontal gyrus). Z kolei VAN obejmuje skrzyżowanie skroniowo-ciemieniowe (temporoparietal junction, TPJ) i korę oczodołowo-czołową (orbitofrontal cortex, OFC).

Aktywność DAN jest negatywnie skorelowana z DMN – im bardziej aktywna jest jedna, tym mniejszą aktywność obserwuje się w drugiej. Kiedy zajmujemy się czymś konkretnym, aktywność sieci spoczynkowego ustępuje aktywności uwagowej.

Gdzie błądzą myśli? Nowa metoda badania aktywności układu stanu spoczynkowego

Lokalizacja obszarów wchodzących w skład DMN, grafika w domenie publicznej, źródło: Graner, J. L., Oakes, T. R., French, L. M., & Riedy, G. (2013). Functional MRI in the investigation of blast-related traumatic brain injury. Frontiers in neurology, 4, 16.   Link: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Default_mode_network-WRNMMC.jpg

 

Proces bezczynności

DMN wydaje się być bardzo interesującą siecią, która zasługuje na szczególną uwagę. Dotychczasowe badania pozwalają przypuszczać, że aktywność DMN jest związana z wieloma rodzajami zaburzeń. Zmiany w tym zakresie zaobserwowano w mózgach osób z chorobą Alzheimera, autyzmem, schizofrenią czy depresją. Osoby dotknięte tym ostatnim zaburzeniem, u których aktywność DMN jest wyższa niż u osób zdrowych, częściej doświadczają ruminacji czyli nawracających myśli o charakterze negatywnym. Zwłaszcza takich, które mają charakter autobiograficzny: negatywne doświadczenia, negatywne myśli na swój temat (Coutinho i in., 2016). Niektóre badania wskazują też na to, że np. medytacja może obniżać aktywność obszarów mózgu związanych z DMN (Brewer i in., 2011).

Badanie tych sieci nastręcza spore trudności. Jak bowiem sprawdzać o czym myślą osoby badane kiedy każe im się nie myśleć o niczym szczególnym? Dotychczasowe badania polegały m.in. na tym, że po wykonaniu skanów osoby uczestniczące w badaniu pytano o to, o czym myślały w trakcie badania. Inna metoda obejmowała zadawanie pytania o treść procesów myślowych w różnych momentach badania, niejako z zaskoczenia. Ma to swoje ograniczenia. Badani nie zawsze muszą pamiętać o czym myśleli, pewne rzeczy mogą pomijać. Ich odpowiedzi mogą być też trudne w interpretacji i ilościowego zobrazowania.

Belgijscy badacze opracowali nową procedurę podpatrywania stanów mentalnych osób znajdujących się wewnątrz skanera fMRI, zadając im pytania o stany mentalne w regularnych odstępach czasu i prosząc o przyporządkowanie ich do określonych kategorii.

Systematyka błądzących myśli

Najpierw badacze poprosili 18 osób (11 kobiet i 7 mężczyzn) o opisanie przebiegu swoich procesów myślowych w stanie bezczynności. Osoby biorące udział w badaniu poproszono o położenie się na wygodnym materacu w wyciszonym pomieszczeniu. Uczestnicy relaksowali się przez pół godziny, cały czas mając otwarte oczy. Połowę z nich poproszono o to, żeby w tym czasie głośno myśleli (ich wypowiedzi były nagrywane), drugą połowę co jakiś czas proszono o opowiedzenie, o czym myślały przez ostatnie 10 sekund, gdy usłyszą ustalony sygnał dźwiękowy. Na podstawie ponad półtora tysiąca zebranych w obu grupach wypowiedzi wyodrębniono cztery kategorie doświadczeń poznawczych, które pojawiają się w mózgach pozostawionych samym sobie: myśli (thoughts) związane z bodźcami z otoczenia (np. wystrojem pokoju), myśli niezwiązane z bodźcami (np. myśli o planach na wieczór) spostrzeżenia (perceptions, kiedy coś przykuwało uwagę uczestników badania) i brak doświadczeń poznawczych (absence, kiedy badani nie doświadczali niczego).

Najwięcej doświadczeń wpadło do połączonej kategorii myśli (M = 79,86%, 49,65% myśli niezwiązanych z otoczeniem i 30,21% myśli związanych z otoczeniem), nieco mniej do kategorii spostrzeżeń (17,68%). Brak pojawiających się doświadczeń stanowił tylko 2,35% ogółu zebranych odpowiedzi. Na podstawie uzyskanego w ten sposób materiału wyróżniono też typy aktywności uwagowej: aktywność automatyczną (spontaniczne reakcje na bodziec), kontrolowaną (kiedy celowo skupiały na czymś uwagę), rozproszoną (kiedy myśli badanych same podążały w jakimś kierunku, np. wybiegały w przyszłość) lub zupełne odpływanie myślami.

Pogrążeni w skanerze

Tymi kategoriami posługiwali się uczestnicy (N = 13) i uczestniczki (N = 32) badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Spędzali oni w skanerze około godziny (zależało to od szybkości odpowiadania), oddając się rozmyślaniom na dowolny temat. Co jakiś czas (w rozpiętości od 30 do 60 sekund) proszono ich o przyporządkowanie swojej aktywności mentalnej z ostatnich 10 sekund do którejś z czterech kategorii procesów myślowych i którejś z czterech kategorii uwagowych. Takich pytań zadano 50, a badani odpowiadali za pomocą ruchów palców.

Rozkład odpowiedzi był podobny jak w badaniu przygotowawczym, najczęściej badani oddawali się rozmyślaniom które nie były związane z ich otoczeniem. Ich umysły podążały w rozmaitych kierunkach. Bardzo rzadko zdarzało się, by w ich głowach nie działo się nic godnego uwagi.

Badacze założyli, że aktywność DMN będzie wzrastać wraz z intensywnością procesów mentalnych w stanie spoczynku (błądzenia myślami). Spodziewali się również, że kiedy uwaga badanych skupi się na jakimś przedmiocie z ich otoczenia, aktywność widoczna będzie w obszarach wchodzących w skład VAN a kiedy badani sami kierować będą myśli w konkretną stronę, widoczna będzie aktywność w ramach DAN.

Analiza wyników częściowo potwierdziła te hipotezy. Tutaj przedstawione są jedynie wybrane wyniki, warto zauważyć, że badacze poszukiwali aktywności w konkretnych obszarach (ROI, regions of interest) wyodrębnionych z góry zgodnie z założeniami teoretycznymi (analizę całego mózgu pominięto tutaj dla większej klarowności).

  • Doświadczeniom z kategorii myśli niezwiązanych z otoczeniem towarzyszyła większa aktywność w ramach przyśrodkowej kory przedczołowej i prawego zakrętu skroniowego dolnego (right inferior temporal gyrus), wchodzących w skład DMN, jak również w ramach kory oczodołowo-czołowej, wchodzącej w skład VAN.
  • Doświadczeniom z kategorii myśli związanych z otoczeniem towarzyszyła aktywność w pięciu obszarach utożsamianych z DMN (zakręty skroniowe dolne, przyśrodkowa kora przedczołowa, lewy zakręt skroniowy środkowy i kora przyhipokampowa), przednim płacie ciemieniowym dolnym wchodzącym w skład DAN i obszarach VAN (skrzyżowanie skroniowo-ciemieniowe – obustronnie – i kora oczodołowo-czołowa)
  • Doświadczeniom z kategorii spostrzeżeń towarzyszyła aktywność prawego zakrętu skroniowego środkowego (DAN) i obustronnie kory oczodołowo-czołowej (VAN).
  • Świadomej kontroli uwagi towarzyszyła zwiększona aktywność obszarów DAN.

Badanie pokazało, że aktywność obszarów układu stanu spoczynkowego ma związek z powstawaniem swobodnych myśli w naszym umyśle. Częściowo udało się również powiązać różne typy uwagi z obszarami sieci uwagowych. Badacze spodziewają się, że opracowana przez nich metodologia ułatwi prowadzenie dalszych badań. Nim w pełni zrozumiemy związek pomiędzy naszymi doświadczeniami a tym co dzieje się w naszym mózgu, trzeba będzie bowiem wykonać jeszcze wiele skanów.

Na podstawie:

Van Calster, L., D'Argembeau, A., Salmon, E., Peters, F., & Majerus, S. (2016). Fluctuations of attentional networks and default mode network during the resting state reflect variations in cognitive states: Evidence from a novel resting-state experience sampling method. Journal of Cognitive Neuroscience.s

Literatura:

Brewer, J. A., Worhunsky, P. D., Gray, J. R., Tang, Y. Y., Weber, J., & Kober, H. (2011). Meditation experience is associated with differences in default mode network activity and connectivity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(50), 20254-20259.

Coutinho, J. F., Fernandesl, S. V., Soares, J. M., Maia, L., Gonçalves, Ó. F., & Sampaio, A. (2016). Default mode network dissociation in depressive and anxiety states. Brain imaging and behavior, 10(1), 147-157.

Killingsworth, M. A., & Gilbert, D. T. (2010). A wandering mind is an unhappy mind. Science, 330(6006), 932-932.

Jakiś czas temu media społecznościowe zalała fala testów pozwalających na sprawdzenie, która półkula mózgu – prawa czy lewa –... czytaj więcej
Od teorii... Mózg ludzki codziennie zmaga się z koniecznością przyswajania niemal równocześnie niezliczonej liczby bodźców, k... czytaj więcej
Funkcjonalna budowa mózgu opiera się na współpracy wielu wewnętrznych systemów, które odpowiadają za przetwarzanie informacji... czytaj więcej
To, co może przyciągać do teorii kodowania predykcyjnego to jej interdyscyplinarność. Mogą się nad nią pochylić zarówno kogni... czytaj więcej