در اواخر قرن بیستم، دانشمندان آغاز به استفاده از تکنیک‌های نوین برای تصویربرداری از فعالیت‌های مغز افراد در حین انجام وظایف کردند. نتایج نشان داد که حین انجام وظایف مختلف، فعالیت برخی از نواحی مغز افزایش می‌یافت و به طور همزمان، فعالیت سایر نواحی کاهش می‌یافت. این امر باعث جذب دانشمندان علوم اعصاب شد که چطور در طول انجام وظایف مختلف، برخی نواحی مغز به طور مداوم فعالیت خود را کاهش می‌دهند. به‌نظر می‌رسد که این نواحی زمانی فعال می‌شوند که فرد درگیر کاری نیست و در هنگامی که مغز نیاز به تمرکز بر روی عامل بیرونی دارد، فعالیت آن‌ها کاهش می‌یابد.

وقتی کاری انجام نمی‌دهید، شبکه حالت پیش‌فرض مغز فعال می‌شود

پژوهشگران مناطق مذکور را “نواحی ضدوظیفه” یا “شبکه حالت پیش‌فرض” نامیده‌اند. زمانی که این مناطق اولین بار شناسایی شدند، مارکوس ریچل، که یک متخصص مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس بود، گمان کرد که این نواحی ضدوظیفه نقش مهمی در ذهن در حال استراحت دارند.

ریچل در یک آزمایش از شرکت‌کنندگان خواست که هنگامی که در دستگاه اسکنر مغزی قرار دارند و فعالیت مغزشان اندازه‌گیری می‌شود، چشمان خود را ببندند و به ذهنشان اجازه دهند سرگردان شوند. نتایج نشان داد که در زمان استراحت و سرگردانی ذهن، نواحی ضدوظیفه انرژی بیشتری نسبت به سایر نواحی مغز مصرف می‌کنند. در مقاله‌ای که در سال ۲۰۰۱ منتشر شد، ریچل این فعالیت را “حالت پیش‌فرض عملکرد مغز” نامید.

دو سال بعد، یک گروه پژوهشی دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد، پس از تولید داده‌هایی با وضوح بالاتر، متوجه شد که این فعالیت ضدوظیفه به‌طور مشخص، یک شبکه منسجم از نواحی مغز است که در حال تعامل است و این شبکه را “شبکه حالت پیش‌فرض” نامیدند.

کشف شبکه حالت پیش‌فرض، کنجکاوی دانشمندان علوم اعصاب را برانگیخت که مغز در شرایطی که وظیفه متمرکز بر بیرون ندارد، به چه کاری مشغول است؟

هرچند برخی از پژوهشگران بر این باور بودند که کارکرد اصلی شبکه حالت پیش‌فرض ایجاد تجربه ما از سرگردانی ذهن یا خیال‌بافی در روز است، حدسیات فراوان دیگری نیز وجود داشت: شاید این شبکه جریان‌های آگاهی را کنترل یا خاطرات تجربه‌های گذشته را فعال می‌کرد. در همین حین، اختلال در شبکه حالت پیش‌فرض به‌عنوان ویژگی احتمالی تقریبا تمام اختلالات روانپزشکی و عصبی ازجمله افسردگی، اسکیزوفرنی و آلزایمر مطرح شد.

حالت پیش‌فرض یکی از اولین شبکه‌های مغزی بود که علم آن را توصیف کرد. این شبکه از تعداد اندکی از نواحی مغز، شامل مناطق جلوی مغز مانند قشر پشتی و شکمی میانی پیش‌پیشانی، و چند منطقه پراکنده در کل مغز مانند قشر سینگولیت خلفی، پرکونئوس و شکنج زاویه‌دار تشکیل شده است. این مناطق با حافظه، تکرار تجربه در ذهن، پیش‌بینی، سنجش عمل، پاداش/تنبیه و یکپارچه‌سازی اطلاعات ارتباط دارند.

از زمان کشف شبکه حالت پیش‌فرض، دانشمندان علوم اعصاب تعداد انگشت‌شماری از شبکه‌های مجزای دیگر را شناسایی کرده‌اند که هر یک مناطق به ظاهر متفاوتی از مغز را فعال می‌کنند. این مناطق فعال به‌طور مستقل عمل نمی‌کنند، بلکه با یکدیگر هماهنگی دارند. به عبارت دیگر، در شبکه مغز، نواحی مختلف برای ایجاد اثراتی که فقط با هم می‌توانند تولید کنند، با یکدیگر در تعامل هستند، همانطور که مارکوس ریچل بیان کرده است.

بر اساس پژوهش‌های انجام‌شده، اثرات شبکه حالت پیش‌فرض شامل سرگردانی ذهن، یادآوری تجربیات گذشته، تفکر درمورد حالات ذهنی دیگران، تصور آینده و پردازش زبان است. اخیراً وینود منون از دانشگاه استنفورد این نظریه را مطرح کرده که همه این عملکردها ممکن است در ایجاد روایت درونی مفید باشند. به نظر او، شبکه حالت پیش‌فرض به شما کمک می‌کند درباره خود و دیگران فکر کنید، تجربه‌های گذشته خود را به خاطر آورید و سپس همه را به شکل یک روایت منسجم درآورید.

مارکوس ریچل، عصب‌شناسی در سال ۲۰۰۱ شبکه‌ای از فعالیت مغز را شناسایی کرد که هنگام سرگردانی ذهن فعال می‌شود و آن را “حالت پیش‌فرض عملکرد مغز” نامید.

شبکه حالت پیش‌فرض پیچیده است و در فرایندهای بسیار مختلفی شرکت دارد که نمی‌توان به خوبی آن‌ها را توصیف کرد. همانطور که لوسینا اودین، دانشمند علوم اعصاب از دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس اظهار نموده است: “احمقانه است که فکر کنیم که این یک ناحیه از مغز است که فقط یک کار انجام می‌دهد.”

شبکه‌های مختلف مغز به روش‌های معناداری با هم تعامل دارند

اودین علاقه‌مند به مطالعه شبکه حالت پیش‌فرض شده بود، زیرا به موضوع شناخت خود علاقه‌مند بود و به نظر می‌رسید بسیاری از وظایف شناختی مانند شناسایی چهره یا صدای خود به آن شبکه ارتباط دارند. او در سال‌های اخیر، تمرکز خود را بر روی تعاملات میان شبکه‌های مغزی معطوف کرده است. اودین می‌گوید همان‌طور که نواحی مختلف مغز با هم تعامل دارند تا شبکه‌ها را ایجاد کنند، شبکه‌های مختلف نیز به روش‌های معناداری با یکدیگر تعامل دارند. او به خصوص به نحوه تعامل شبکه حالت پیش‌فرض با شبکه برجسته مغز علاقه‌مند است. پژوهش‌های او نشان می‌دهد شبکه برجسته تشخیص می‌دهد چه زمانی توجه به چیزی مهم است و سپس به عنوان کلید خاموشی برای شبکه حالت پیش‌فرض عمل می‌کند.

پژوهشگران همچنین بررسی کرده‌اند که آیا اختلالات سلامت روان مانند افسردگی می‌تواند با مشکلات شبکه حالت پیش‌فرض ارتباط داشته باشد. تاکنون یافته‌ها نتیجه قطعی حاصل نکرده‌اند. برای مثال، برخی از پژوهشگران دریافته‌اند در افراد مبتلا به افسردگی گره‌های شبکه اتصال بیش از حدی با یکدیگر دارند، درحالی‌که دیگران نتیجه برعکس را به دست آورده‌اند و می‌گویند که در این افراد گره‌ها به خوبی دیگر با هم متصل نشده‌اند.

در برخی از مطالعات نشان داده شده است که در افراد مبتلا به افسردگی شبکه حالت پیش‌فرض ناهنجاری غیرعادی ندارد، بلکه تعامل آن با شبکه‌های دیگر غیرعادی است. این یافته‌ها ممکن است متناقض به‌نظر برسند، اما با نتایج اخیر همخوانی دارند که نشان می‌دهد افسردگی شاید مجموعه‌ای از اختلالات مختلف باشد که با علائم مشابهی ظاهر می‌شود.

در حال حاضر، منون نظریه شبکه سه‌گانه را مطرح کرده است. طبق این نظریه، تعاملات ناهنجار بین شبکه حالت پیش‌فرض، شبکه برجسته و شبکه سومی به نام شبکه فرونتو پاریتال (پیشانی-آهیانه‌ای) می‌تواند نقش داشته باشد در ایجاد اختلالات سلامت روان ازجمله اسکیزوفرنی، افسردگی، اضطراب، زوال عقل و اوتیسم.

در حالت معمول، زمانی که فرد به محرک خارجی توجه می‌کند، فعالیت شبکه حالت پیش‌فرض کاهش پیدا می‌کند و همزمان فعالیت دو شبکه دیگر زیاد می‌شود. منون مشکوک است که آیا ممکن است تعامل بین شبکه‌ها در افراد مبتلا به اختلالات روانی یا رشد نسبت به حالت طبیعی متفاوت باشد یا خیر.

دینا بارچ، که در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس نوروبیولوژی بیماری‌های روانی را بررسی می‌کند، مجذوب تئوری شبکه سه‌گانه است. او می‌گوید بررسی نحوه ارتباط بین شبکه‌ها در افراد مبتلا به اختلالات روانی می‌تواند به پژوهشگران کمک کند مکانیسم‌های پشت صحنه را پیدا کنند و دست به ابداع درمان بزنند. او فکر می‌کند که تعاملات شبکه به تنهایی نمی‌تواند بیماری روانی را به طور کامل توضیح دهد.

درک فعلی ما از شبکه حالت پیش‌فرض مطمئناً نقطه پایانی آن نیست. از زمان کشف شبکه مذکور، دانشمندان چارچوب فکری خود را تغییر داده‌اند و فراتر از مسئولیت‌های بخش‌های انفرادی مغز، به اثرات تعاملات بین شبکه‌های مغز نیز پرداخته‌اند.

با توجه به یافته‌هایی که حاصل شده است، اکنون می‌دانیم حتی وقتی درحال رویاپردازی هستیم یا ذهنمان سرگردان است، مغزمان همچنان به شدت فعال است.

این پژوهش‌ها نشان می‌دهد که تعامل بین شبکه‌های مغزی و نقش آنها در بیماری‌های روانی و عصبی یک حوزه پژوهشی پراهمیت است که امیدوارم باعث پیدایش روش‌های جدید در تشخیص و درمان این اختلالات شود.

از آنجا که مغز از لحاظ عملکردی بسیار پیچیده است و هنوز بسیاری از رازهای آن برای ما پنهان است، پیشرفت‌های بیشتر در این حوزه می‌تواند نقش بسزایی در بهبود درکمان از بیماری‌های عصبی و روانی داشته باشد.