Ученые доказали, что две мозговые сети DMN  и DAT являются ключом к сознанию

Сознание — одна из величайших тайн человеческого рода. Где и как оно возникает? Почему оно у нас есть? Это вообще реальность или просто иллюзия?

На эти вопросы не просто трудно ответить — трудно даже искать ответы. Но ученые потихоньку их отыскивают, и команды по всему миру проводят исследования мозга, направленные на то, чтобы взломать код сознания.

Одно из самых последних исследований показало четкую взаимосвязь между двумя мозговыми сетями, критически важными для сознания. В статье, опубликованной в журнале Science Advances, команда из Мичиганского университета описала свое открытие о том, что сеть режима по умолчанию (default mode network — DMN) и дорсальная сеть внимания (dorsal attention network — DAT) антикоррелированы, а это означает, что когда одна из них активна, другая подавляется. Команда также обнаружила, что ни одна из этих сетей не была особенно активна у людей, находящихся в бессознательном состоянии.

Эти результаты говорят о том, что взаимодействие DMN и DAT поддерживает сознание, позволяя нам взаимодействовать с окружением, а затем быстро интернализовать эти взаимодействия, по существу превращая наш опыт в мысли и воспоминания.

Наизнанку и обратно

Допустим, вы прогуливаетесь по своему району солнечным днем. Вы думаете о вечеринке, на которую ходили в выходные, вспоминаете людей, с которыми встречались, и разговоры, которые у вас были. Затем раздается грохот и начинает сигналить автомобильный гудок—байкер врезался в машину и упал в десяти шагах от вас. Кажется, никто не пострадал, но вы бросаетесь к байкеру, чтобы узнать, не нужна ли ему помощь.

За несколько секунд вы переключились с одной мозговой сети на другую. Сеть режима по умолчанию (DMN) активна, когда мы внутренне сосредоточены, думаем о себе и используем нашу память и воображение. С другой стороны, дорсальная сеть внимания (DAT) активируется, когда мы осознаем и обращаем внимание на окружающую нас среду.

Конечно, переключение между различными мозговыми сетями происходит постоянно, как и одновременное использование нескольких сетей; мы бы использовали как фронтопариетальную сеть (действующую на более высоком уровне обработки), так и визуальную сеть (используемую для зрения) для анализа и реакции на изображения, которые мы видим, или слова, которые мы читаем, например.

Но когда дело доходит до режима по умолчанию и дорсальных сетей внимания, ситуация немного отличается; они редко, если вообще когда-либо, активны одновременно, нейробиологи давно подозревали, что эти две сети не были одновременно активны. Связь между ними была изучена ранее, но исследование мичиганской команды дало первое окончательное доказательство того, что DMN и DAT на самом деле являются антикоррелированными.

Если вы подумаете об этом, это будет иметь смысл; трудно быть полностью вовлеченным в свое окружение и в то же время глубоко думать о себе.

Люди медитируют, чтобы попытаться выйти из своих мыслей и сосредоточиться на настоящем моменте, то есть успокоить DMN и активировать DAT. Психоделики, такие как псилоцибин, имеют тот же эффект: сеть режима по умолчанию успокаивается, что часто приводит к интенсивному ощущению связи с миром природы, другими людьми или окружением. Поскольку DMN — это место, где живет наше эго и где происходят негативные мысли о нас самих, использование психоделиков для успокоения этой области мозга все чаще изучается как лечение депрессии, ПТСР, зависимости и других неврологических расстройств.

Действительно, в наши дни мы изо всех сил пытаемся “выбраться из собственных голов” — и это нелегко. Это исследование показало, что мы не только не можем быть одновременно в своих головах и вне их, но эта взаимоисключающая связь между DMN и DAT и последовательное переключение между ними — это то, что позволяет нам взаимодействовать с окружающей средой, а затем интернализировать и обрабатывать наш опыт — другими словами, быть сознательными.

“Результаты дают новое научное понимание нейронных механизмов сознания”, — сказал Зируй Хуан, ведущий автор исследования, и эти идеи в конечном итоге могут быть использованы для разработки индикатора состояния сознания у пациентов с нарушениями мозга.

Что сделали ученые

Для исследования мозга 98 участников была использована функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ), которая измеряет активность мозга путем выявления изменений кровотока. Некоторые из участников были в сознании, в то время как другие были слегка успокоены или вообще под наркозом, а некоторые страдали от мозговых расстройств сознания.

Команда построила модель машинного обучения для анализа того, когда разные части мозга участников использовались одновременно. Многие предыдущие исследования этих паттернов использовали данные ФМРТ, усредненные в течение нескольких минут, но Мичиганская команда брала посекундные изображения мозговой активности.

“Мы знаем, что мозг меняется от секунды к секунде с различными сетями, участвующими в сотрудничестве”, — сказал Энтони Хадетц, профессор анестезиологии и директор Центра науки о сознании и старший автор статьи. — Временное усреднение может упустить реальную динамику мозга и то, что лежит в основе всего, что делает мозг, от нашего мышления до нашего воображения.

Они наблюдали восемь первичных мозговых сетей — от обработки более высокого уровня до визуальной обработки и активности всего мозга-в дополнение к вышеупомянутым DAT и DMN. Используя первые 98 участников, команда создала модель паттернов активности этих сетей, включая то, какие из них были активированы одновременно, как долго и какая сеть активировалась впоследствии.

Как только у них появилась надежная модель, команда продолжила оценку своих результатов в дополнительной группе из 248 участников, все из которых были в сознании, но некоторые из них имели психические расстройства, которые могли изменить функционирование их мозговых сетей.

Результаты

Исследователи увидели, что мозг быстро переходит из одной сети в другую по регулярным паттернам, а сознательный мозг циклически проходит через структурированный паттерн состояний с течением времени, включая частые переходы в режим по умолчанию и дорсальные сети внимания.

Но у пациентов, которые были без сознания — независимо от того, были ли они под действием седативных препаратов или страдали от расстройств мозга—переходы к DMN и DAT были гораздо менее частыми.

Это ключевой момент: хотя переживания невосприимчивых пациентов различались бы в зависимости от того, как они становились бессознательными—их мозговые сети подвергались бы воздействию и реорганизации различными способами — все они разделяли ту же изоляцию сетей DMN и DAT.

У людей, которые находятся в сознании, отключение DMN (что и происходит, когда вы принимаете психоделики) приводит к неспособности глубоко саморефлексировать. С другой стороны, отключение DAT приведет к неспособности осознавать окружающее и реагировать на него. Именно переключение между этими двумя сетями позволяет нам быть вовлеченными, осознанными, саморефлексивными людьми — можно сказать, сознательными существами.

“Мы хотели точно определить, какие сети связаны с сознанием”, — сказал Хуан. “Подавляя сознание, мы развили лучшее понимание того, какие сети важны для сознания в процессе устранения”.

Неуловимый мозг

Мы уже знали, что вы находитесь в сознательном состоянии, независимо от того, грезите ли вы наяву и погружены в воспоминания или вышли из головы и заняты окружающим миром.

Но теперь у нас есть еще одно доказательство того, что, во-первых, вы не используете мозговые сети, необходимые для саморефлексии и внешнего взаимодействия одновременно, и, во-вторых, вы практически не используете ни то, ни другое, когда вы бессознательны.

Хуан надеется далее определить, как мозг регулирует эти мгновенные изменения от одной сети к другой. “Эти структурированные паттерны изменений мозга важны для сознания”, — сказал он.

Взламывание кода — или, скорее, многих кодов — человеческого мозга, вероятно, займет десятилетия, и это с учетом десятилетий, которые ученые уже посвятили изучению, зондированию, визуализации и анализу трехфунтового шара нейронов и жирных кислот в наших головах.

Но, в конце концов, мозг — это вместилище сознания, так же как и любой мысли, памяти, эмоции и ощущения, которые у нас есть; мы и не могли ожидать, что его внутренняя работа будет простой.

Автор записи
. Top.Mail.Ru