Inzicht in het standaardmodusnetwerk

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 heeft het ons in staat gesteld enkele belangrijke opmerkingen te maken over natuurlijk voorkomende hersennetwerken, inclusief het standaardmodusnetwerk. Om dergelijke netwerken te begrijpen, is echter eerst enige achtergrond in functionele connectiviteit nodig.

Wat is MRI met functionele connectiviteit?

Veel fMRI-onderzoeken worden gedaan terwijl de patiënt actief bezig is met een activiteit. Als ze bijvoorbeeld met hun rechterhand op een knop drukken, kunt u later op dat moment een deel van de linkerhersenhelft nabij de motorische cortex zien oplichten.

Een andere benadering is om naar de hersenen te kijken terwijl de onderzoeksvrijwilliger helemaal niets doet in de scanner - gewoon daar liggen. Deze techniek wordt ook wel 'rusttoestand' fMRI genoemd.

Terwijl we daar liggen, hebben verschillende delen van de hersenen oscillerende activiteit, wat betekent dat golven van elektriciteit worden geassocieerd 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 zijn die hetzelfde muziekstuk spelen terwijl ze dezelfde dirigent volgen. Twee van dergelijke gebieden zouden functioneel met elkaar 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 hersengebieden direct en fysiek met elkaar verbonden zijn. Twee verschillende hersengebieden kunnen bijvoorbeeld vrij ver uit elkaar liggen, maar beide ontvangen signalen van een centraal hersengebied zoals de thalamus. Deze kunnen nog steeds functioneel zijn verbonden als hun signalen synchroon zijn.

Introductie van het standaardmodusnetwerk

In de afgelopen tien jaar is er steeds meer aandacht besteed aan deze functionele connectiviteit als een manier om netwerken in de hersenen te vinden die verband houden met bepaalde activiteiten, waaronder alleen rusten. Een van de meest prominente netwerken die wordt besproken, is het standaardmodusnetwerk.

De term 'standaardmodus' werd voor het eerst gebruikt door Dr. Marcus Raichle in 2001 om de hersenfunctie in rust te beschrijven. Eerder werd opgemerkt dat een 'rustend' brein nauwelijks minder energie verbruikt dan een brein dat een 'actieve' taak uitvoert, wat suggereert dat dat de hersenen misschien niet zozeer ‘rusten’ als wel het type activiteit waarin ze actief zijn, veranderen.

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 de hersenen op een taak of doel worden gericht, wordt het standaardnetwerk gedeactiveerd.

Er kan in feite meer dan één netwerk in standaardmodus zijn - wat we het DMN hebben genoemd, kan in feite een verzameling kleinere netwerken zijn, elk gewijd aan iets anders dan het andere. Niettemin wordt nu algemeen aangenomen dat bepaalde hersengebieden deel uitmaken van het DMN.

Welke delen van de hersenen bevinden zich in het DMN?

Gebieden van de hersenen die zijn opgenomen in het standaardmodusnetwerk omvatten de mediale temporale kwab, de mediale prefrontale cortex en de posterieure cingulaire cortex, evenals de ventrale precuneus en delen van de pariëtale cortex. Al deze regio's zijn in verband gebracht met een bepaald aspect van het interne denken. De mediale temporale kwab wordt bijvoorbeeld geassocieerd met geheugen. De mediale prefrontale cortex wordt in verband gebracht met de theory of mind, het vermogen om te erkennen dat anderen gedachten en gevoelens hebben die vergelijkbaar zijn met die van de ander. Aangenomen wordt dat het posterieure cingulaat de integratie van verschillende soorten interne gedachten omvat. Spiegelneuronen zijn ook geponeerd om te interageren met het DMN.

Wat doet het DMN?

Omdat het standaardmodusnetwerk het meest actief is in rust en vanwege de betrokken structuren, hebben sommige mensen gesteld dat het wordt geassocieerd met introspectief denken, inclusief activiteiten zoals dagdromen of het ophalen van herinneringen. Anderen hebben echter gesuggereerd dat de activiteit misschien gewoon verband houden met fysiologische processen die geen verband houden met een bepaalde activiteit - zelfs rusten - hoewel deze mening 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 ofwel te veel veroorzaken, en soms variëren de gegevens over wat er werkelijk gebeurt. Of dit een gevolg is van een slecht begrip van de ziekte, de techniek of beide, is vaak onzeker.

Een van de punten van kritiek die is ontstaan ​​met betrekking tot het DMN is dat veranderingen erin erg niet-specifiek 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 het DMN moeilijker te betwijfelen wordt.

Andere netwerken, zoals die welke verband houden met aandacht, zicht en gehoor, zijn ook beschreven. Hoewel de medische voordelen van deze netwerken onduidelijk blijven, kunnen ze een belangrijke verandering weerspiegelen in hoe we over de hersenen denken, en wie kan zeggen waar dat denken ons in de toekomst naartoe zal brengen?