Co robi mózg kiedy nie pracuje

Pracowity obwód spoczynkowy
Co się dzieje w mózgu, gdy nie jest zajęty jakimś zadaniem umysłowym? Wbrew pozorom – nie leniuchuje.
Myśleć albo nie myśleć - oto jest pytanie
Ed Menendez/Forum

Myśleć albo nie myśleć - oto jest pytanie

Jeden z najbardziej wpływowych francuskich filozofów XIX w. Auguste Comte, zastanawiając się nad granicami ludzkiego poznania, doszedł do wniosku, że przykładem wiedzy, która nigdy nie będzie nam dostępna, jest skład chemiczny gwiazd. Już jednak kilkadziesiąt lat później astronomowie zaczęli identyfikować występujące na Słońcu pierwiastki na podstawie badań spektroskopowych. Dziś skład chemiczny kosmosu jest dość dobrze znany. Nauka zdołała pokonać nieprzeniknione, zdawać by się mogło, bariery poznawcze nie tylko w badaniach świata zewnętrznego, lecz także naszych myśli. Od kilkudziesięciu lat neurofizjolodzy dysponują nowoczesnymi instrumentami, pozwalającymi obserwować procesy zachodzące w naszym mózgu. Niektórzy twierdzą, że niebawem będzie można czytać ludzkie myśli.

Po pokonaniu jednej bariery poznawczej pojawia się jednak zwykle następna, jeszcze trudniejsza do przekroczenia. Kiedy astronomowie mogli już badać skład chemiczny ciał niebieskich, okazało się, że rozrzucone po Wszechświecie gwiazdy, planety i międzygalaktyczny gaz to tylko 4 proc. jego masy – resztę stanowi niedostępna bezpośredniej obserwacji (choć manifestująca swą obecność wytwarzanym polem grawitacyjnym) ciemna materia i ciemna energia.

Z mózgiem było nieco podobnie – kiedy zaczęliśmy obserwować jego neurologiczną aktywność, zdaliśmy sobie sprawę, że jedynie ok. 2 proc. owej aktywności ma formę świadomej myśli. Reszta jego pracy toczy się, rzec można, bez naszej wiedzy i przyzwolenia. Dodatkowej aury tajemniczości dodało naszemu mózgowi odkrycie rozległego obszaru kory, którego aktywność bardzo się nasila, gdy nie wykonujemy żadnych zadań myślowych wymagających koncentracji i nie myślimy o niczym szczególnym.

Obwód domyślny

Obszar ten został zlokalizowany całkiem niedawno i w 2001 r. nazwany przez amerykańskiego neurologa Marcusa Raichle’a z Washington University w St. Louis default mode network, czyli w wolnym tłumaczeniu: obwodem domyślnym. Inni badacze opisują go jako obwód stanu spoczynkowego lub zadaniowo-negatywny (task-negative network – TNN). Na użytek tego artykułu nazwijmy go umownie obwodem spoczynkowym. Choć zidentyfikowano go tak późno, już znacznie wcześniej naukowcy podejrzewali jego istnienie.

Ludzki mózg jest organem energetycznie zachłannym – mimo że jego masa sięga jedynie 2 proc. całego ciała, zużywa on aż 20 proc. wytwarzanej przez nasz organizm energii. Jest to, licząc na gram, więcej, niż potrzebuje mięsień sercowy. Do niedawna neurolodzy sądzili, że zapotrzebowanie mózgu na energię zmienia się i zależy od tego, czy jest on intensywnie eksploatowany (gdy ciężko pracujemy umysłowo), czy też odpoczywa.

By potwierdzić tę hipotezę, w latach 50. amerykańscy neurofizjolodzy Louis Sokoloff i Seymour Kety porównywali szybkość zużywania tlenu w mózgach ludzi zajętych rozwiązywaniem zadań arytmetycznych oraz niezajmujących się żadnym szczególnym zadaniem umysłowym. Okazało się, że świadomy wysiłek mentalny nie miał widocznego wpływu na metabolizm mózgu. Przez wiele lat nikt jednak nie doceniał tego odkrycia, gdyż uczonych interesowało bardziej to, co dzieje się w mózgu, kiedy zaangażowany jest w konkretną pracę. Zresztą dokładniejsze metody obserwacji żywego, myślącego mózgu wynaleziono dopiero później – PET (Positron Emission Tomography) w 1973 r., a fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging) – na początku lat 90.

Wkrótce potem powtórną próbę rozwiązania zagadki, nad którą głowili się Sokoloff i Kety, podjął inny amerykański neurolog Gordon Shulman, kolega i bliski współpracownik Raichle’a z Washington University w St. Louis. Analizując dostępne w literaturze naukowej funkcjonalne obrazy mózgu 134 ludzi, miał nadzieję zidentyfikować obszary kory, które aktywizują się, gdy skupiamy uwagę na jakimś zadaniu. Choć nie udało mu się odkryć obwodu uwagi (attention system), z jego analiz wyłaniać się poczęło coś zupełnie przeciwnego – okazało się, że na badanych obrazach wyraźnie pojawia się rozległy obszar, którego aktywność maleje, gdy zajęci jesteśmy absorbującym zadaniem. Obszar ten rozciągał się wzdłuż szczeliny rozdzielającej obie półkule mózgowe – od przyśrodkowej kory przedczołowej, poprzez tylną korę zakrętu obręczy, dolny płat ciemieniowy, po hipokamp, w środkowej części mózgu położony w większości ponad i za uszami.

Kiedy Raichle ogłosił swą hipotezę, że wszystkie wymienione rejony kory tworzą jeden zintegrowany system, koncepcja ta wzbudziła spore zainteresowanie psychologów, choć na ogół byli oni – i wielu pozostaje do dziś – krytyczni wobec tej idei. Ich sceptycyzm jest zrozumiały. Jaki bowiem sens ma dla psychologów badanie aktywności specyficznego rejonu mózgu, który w żaden sposób nie manifestuje się w zachowaniu badanego osobnika? Wielu krytyków jest więc przekonanych, że rzekomy obwód spoczynkowy nie jest dającą się zidentyfikować zintegrowaną częścią mózgu. Wkrótce jednak pojawiły się nowe odkrycia sugerujące, że istotnie obwód ów stanowi funkcjonalną całość.

W 2003 r. Michael Greicius z kalifornijskiego Stanford University rozpoczął serię eksperymentów, w których instruował badanych, by leżeli spokojnie w skanerze i po prostu obserwowali na monitorze obraz pracy swego mózgu. Analizując za pomocą fMRI ich neurologiczną aktywność zauważył, że w czasie, kiedy na pozór nic się nie dzieje, w obszarze obwodu spoczynkowego pojawiają się powolne fale neurologicznej aktywności o częstotliwości stukrotnie niższej od typowych fal elektroencefalograficznych. Ich okres wynosi od 10 do 20 sekund i Greicius nazwał je fluktuacjami stanu spoczynkowego.

Wspominanie wspomnień

Słowo „spoczynkowy” powinno być w cudzysłowie, gdyż w rzeczywistości, jak wykazują obserwacje, wspomniany obwód jest jedną z najaktywniejszych części mózgu – choć tylko wtedy, kiedy pilne sprawy nie zaprzątają jego uwagi skierowanej na siebie samego. Pojawia się zatem oczywiste pytanie: czym obwód spoczynkowy się zajmuje? I tu otwiera się pole domniemań. Raichle pierwszy zauważył, że aktywizacji tego obwodu często towarzyszy śnienie na jawie (daydreaming) bądź niekontrolowane błąkanie się myśli. Jaki z tego jednak pożytek dla organizmu i czy potrzeba do tego aż specjalnego rozległego obwodu? Prawdopodobnie więc prawdziwe jego zadanie – a może wiele zadań – jest inne. W jego skład wchodzi część kory przedczołowej, o której wiadomo, że zaangażowana jest w ocenę zdarzeń i faktów z wysoce egocentrycznej perspektywy.

Raichle przypuszcza, że jednym z zadań obwodu spoczynkowego jest selektywne sortowanie i uaktualnianie wspomnień, które uznaje on za ważne dla naszego bezpieczeństwa i dobrego samopoczucia. Ponieważ dzienna dawka możliwych do zapamiętania wrażeń zmysłowych jest gigantyczna, wybieranie tych, które godne są zapamiętania, wymaga ciężkiej pracy. Dlatego też obwód spoczynkowy korzysta z każdej okazji, by powrócić do tego zadania. Takie konstruowanie pamięci autobiograficznej ma daleko idące implikacje – proces ten tworzy naszą indywidualną osobowość.

Wielu badaczy sądzi jednak, że obwód spoczynkowy ma kilka innych ważnych funkcji. Być może jest siedliskiem tzw. teorii umysłu, czyli naszej zdolności do przypisywania sobie i innym stanów umysłowych, takich jak wierzenia, intencje, zamiary, pożądanie czy wiedza, oraz uświadamiania sobie, że stany te mogą u innych ludzi być odmienne niż u nas. Inna hipoteza głosi, że obwód spoczynkowy przygotowuje nas do stawienia czoła nowym wyzwaniom, dokonując nieprzerwanej symulacji możliwych życiowych sytuacji i zdarzeń oraz przygotowując na nie stosowną reakcję. Możliwe jest także, jak sugerują badacze, że w obwodzie spoczynkowym szukać należy wyjaśnienia wielu zaburzeń, takich jak autyzm, schizofrenia czy choroba Alzheimera.

Na razie jednak obwód spoczynkowy można porównać do kosmicznej mgławicy ciemnej energii – zapewne bardzo ważnej w naszym wewnętrznym kosmosie, lecz ciągle owianej tajemnicą.

Czytaj także

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną