Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) erlaubt Rückschlüsse auf die Hirnaktivität lebender Menschen, basierend auf visuell überzeugenden Bildern. Zum einen hat es uns erlaubt, einige wichtige Kommentare zu natürlich vorkommenden Gehirnnetzwerken zu machen, einschließlich des Standardmodus-Netzwerks. Um solche Netzwerke zu verstehen, wird jedoch zunächst ein gewisser Hintergrund in der funktionalen Konnektivität benötigt.
Was ist MRI für funktionelle Konnektivität?
Viele fMRT-Studien werden durchgeführt, während der Patient aktiv aktiv ist. Zum Beispiel, wenn sie einen Knopf mit ihrer rechten Hand drücken, können Sie später einen Teil der linken Hemisphäre in der Nähe des Motorcortex sehen, der zu dieser Zeit aufleuchtet.
Ein anderer Ansatz besteht darin, das Gehirn zu betrachten, während der Forschungsfreiwillige überhaupt nichts im Scanner tut – einfach nur dort liegen. Diese Technik wird manchmal "ruhender Zustand" fMRI genannt.
Während wir dort liegen, haben verschiedene Bereiche des Gehirns oszillatorische Aktivität, dh Wellen von Elektrizität, die mit dem MRT-Signal verbunden sind. Manchmal sind diese Wellen synchron zueinander, dh sie treffen gleichzeitig auf die Höhen und Tiefen der Wellenform. Es ist ein bisschen so, als wären sie verschiedene Mitglieder eines Orchesters, die dasselbe Stück Musik spielen, während sie demselben Dirigenten folgen. Zwei solcher Bereiche sollen funktional miteinander verbunden sein.
Funktionelle Konnektivität muss nicht im Ruhezustand gemessen werden. Aktivitäten wie die Aufmerksamkeit auf etwas Wichtiges können Muster der funktionellen Konnektivität im Gehirn verändern.
Funktionelle Konnektivität bedeutet nicht notwendigerweise, dass zwei Bereiche des Gehirns direkt und physisch miteinander verbunden sind. Zum Beispiel können zwei verschiedene Gehirnbereiche ziemlich weit voneinander entfernt sein, aber beide empfangen Signale von einer zentralen Gehirnregion wie dem Thalamus.
Diese können immer noch funktionell verbunden sein, wenn ihre Signale synchron sind.
Einführung in das Standardmodus-Netzwerk
Im Laufe der letzten zehn Jahre wurde dieser funktionellen Konnektivität immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, um Netzwerke im Gehirn zu finden, die mit bestimmten Aktivitäten in Verbindung stehen, darunter auch Ruhe. Eines der bekanntesten Netzwerke, das diskutiert wird, ist das Standardmodus-Netzwerk.
Der Begriff "Standardmodus" wurde erstmals 2001 von Dr. Marcus Raichle verwendet, um die Funktion des Ruhe-Gehirns zu beschreiben. Es wurde zuvor festgestellt, dass ein "ruhendes" Gehirn kaum weniger Energie verbraucht als ein Gehirn, das eine "aktive" Aufgabe ausführt, was darauf hindeutet, dass das Gehirn möglicherweise nicht so sehr "ruht", wie es die Art der Aktivität verändert, in der es aktiv ist beschäftigt, verlobt.
Das Standardmodus-Netzwerk (DMN) umfasst niederfrequente Schwingungen von etwa einer Schwankung pro Sekunde. Das Netzwerk ist am aktivsten, wenn das Gehirn in Ruhe ist. Wenn das Gehirn auf eine Aufgabe oder ein Ziel ausgerichtet ist, wird das Standardnetzwerk deaktiviert.
Es kann tatsächlich mehr als ein Standardmodus-Netzwerk geben – das, was wir DMN genannt haben, könnte tatsächlich eine Sammlung kleinerer Netzwerke sein, die jeweils etwas anderem als dem anderen gewidmet sind. Bestimmte Bereiche des Gehirns werden heute allgemein als Teil des DMN angesehen.
Welche Teile des Gehirns sind im DMN?
Bereiche des Gehirns, die im Standardmodus-Netzwerk enthalten sind, umfassen den medialen Temporallappen, den medialen präfrontalen Kortex und den posterioren cingulären Kortex sowie den ventralen Precuneus und Teile des parietalen Kortex. All diese Regionen wurden mit einem Aspekt des inneren Denkens in Verbindung gebracht. Zum Beispiel ist der mediale Temporallappen mit Gedächtnis assoziiert. Der mediale präfrontale Kortex wurde mit der Theorie des Geistes in Verbindung gebracht, der Fähigkeit, andere zu erkennen, die ähnliche Gedanken und Gefühle haben wie die eigenen. Es wird angenommen, dass das posteriore Cingulum verschiedene Arten von inneren Gedanken integriert.
Spiegelneuronen wurden auch postuliert, um mit dem DMN zu interagieren.
Was macht das DMN?
Da das Standardmodus-Netzwerk in Ruhe am aktivsten ist und aufgrund der beteiligten Strukturen, haben einige Leute postuliert, dass es mit introspektiven Gedanken verbunden ist, einschließlich Aktivitäten wie Tagträumen oder Abruf von Erinnerungen. Andere haben jedoch vorgeschlagen, dass die Aktivität nur mit physiologischen Prozessen in Verbindung gebracht werden kann, die nichts mit einer bestimmten Aktivität zu tun haben – selbst wenn sie ruhen – obwohl diese Meinung in Ungnade zu fallen scheint.
Änderungen im Standardmodus-Netzwerk wurden mit einer großen Anzahl verschiedener Krankheiten in Verbindung gebracht, einschließlich Alzheimer-Krankheit, Autismus, Schizophrenie, bipolare Störung, posttraumatische Belastungsstörung, Depression und mehr. Krankheiten können entweder zu wenig Aktivität oder zu viel verursachen, und manchmal variieren die Daten darüber, was tatsächlich auftritt. Ob dies ein schlechtes Verständnis der Krankheit, der Technik oder beides widerspiegelt, ist oft ungewiss.
Einer der Kritikpunkte bezüglich des DMN ist, dass Veränderungen darin sehr unspezifisch erscheinen. Was nützt eine Messung, wenn sie Ihnen nicht wirklich sagt, was das Problem ist? Andere haben in Frage gestellt, ob das Netzwerk sogar ein praktikables Konzept ist, obwohl die Forschung die biologische Aktualität des DMN immer mehr in Frage stellt.
Es wurden auch andere Netzwerke beschrieben, beispielsweise solche, die mit Aufmerksamkeit, Sehen und Hören verbunden sind. Während der medizinische Nutzen dieser Netzwerke noch unklar ist, könnten sie eine wichtige Veränderung in unserer Denkweise über das Gehirn widerspiegeln, und wer kann sagen, wohin uns dieses Denken in der Zukunft führen wird?
