5.默认模式网络DMN--认知神经科学系列文


本文结构


制作工具:幕布

1.概念(Concept):

默认模式网络(Default Mode Network),在神经科学中默认模式网络DMN)也是默认网络默认状态网络,是已知具有彼此高度相关的活动并且与大脑中的其他网络不同的活动大脑区域的大规模脑网络

当一个人不关注外部世界,大脑处于清醒的休息状态时,例如在做白日梦和思维游移的时候,默认的模式网络是最常见的。但是,当人们在思考别人,思考自己,回忆过去,规划未来时,它也是活跃的。当一个人没有参与任务时,网络会“默认”激活。虽然DMN最初被注意到在某些目标导向任务中被停用,有时被称为任务负面网络,但它可以在其他目标导向型任务(例如社交工作记忆或自传任务)中起作用。已经显示DMN与注意网络等大脑中的其他网络呈负相关。

有证据表明,阿尔茨海默病自闭症谱系障碍患者的DMN受到干扰。


Concept,源:谷歌图库


默认模式网络DMN

2.功能( References )

已知默认模式网络涉及许多看似不同的功能:

(1)这是自我的神经基础:

    自传信息:收集关于自己的事件和事实的记忆

    自我引用:指自己的特质和描述

    自我的情感:反映自己的情绪状态

(2)思考别人:

    心理理论:思考他人的想法,他们可能会或可能不知道的

    其他的情绪了解别人的情绪,感受他们的感受

    道德推理:确定行为的公正和不公正的结果

    社会评价:关于社会概念的好坏态度判断

    社会类别:反映一个群体的重要社会特征和地位

(3)记住过去和思考未来:

    回想过去:回顾过去发生的事件

    想象未来:展望未来可能发生的事件

    情节记忆:与特定事件相关的详细记忆

    故事理解:理解和记忆叙事

默认模式网络在被动休息和精神徘徊期间处于活动状态。心智游走通常包括思考别人,思考自我,回忆过去,展望未来。脑电图研究(其涉及将癫痫患者的大脑的表面上的电极)显示的默认模式网络成为第二的一小部分的顺序内被激活之后完成的参与者的任务。

研究表明,当人们看电影时,听一个故事,或读一个故事,他们的DMN是高度相关的。如果故事是混乱的或者是一种人们不理解的语言,那么DMN就不相关,这表明网络高度参与了对故事的理解和随后的记忆形成。如果同一个故事以不同的语言呈现给不同的人,DMN被证明甚至是相关的,进一步表明DMN真正涉及故事的理解方面,而不是听觉或语言方面。

默认模式网络在外部目标导向的任务(例如视觉注意或认知工作记忆任务)期间显示为停用,因此导致一些研究者将网络标记为任务负面网络。然而,当任务是已知是DMN的角色,如社会工作存储器或自传任务外部面向目标的任务的DMN正与任务激活,并与其它网络如相关网络涉及执行功能。

迄今未曾料到的可能性是,默认网络由测试过程中固有的固定(患者仰卧在担架上并通过狭窄的隧道插入到大块金属结构中)激活。这个过程创造了一种压迫感,而且毫不奇怪,最常见的副作用是幽闭恐惧症。最近一篇将心理理论与固定相结合的文章提出了这种观点。



功能磁共振成像扫描显示默认模式网络的区域


默认模式的网络连接。该图显示了默认模式网络(黄色)的主要区域以及按结构遍历方向(xyz - > rgb)进行颜色编码的区域之间的连通性。

3.解剖学( Anatomy )

默认模式网络是一个相互联系的,解剖学定义的大脑区域集合。网络可以分为hubs和subsections:

功能中心:关于自我的信息

后扣带皮层(PCC)和楔前叶:将自下而上(不受控制的)注意力与记忆和知觉的信息相结合。PCC的腹部(下部)部分在涉及DMN的所有任务中激活,包括与自身相关的,与他人相关的,回忆过去,思考未来,处理概念和空间导航的任务。PCC的背部(上部)部分涉及不自主的意识和唤醒。楔前叶涉及视觉,感觉运动和注意力信息。

内侧前额皮层(mPFC):关于自我处理的决定,如个人信息,自传记忆,未来的目标和事件,以及对于亲密的亲属如家庭的决策。腹部(下部)涉及积极的情绪信息和内在价值的奖励。

角回:连接感知,注意力,空间认知和行动,并帮助部分回忆的情节记忆

背内侧子系统:思考别人

功能中心:PCCmPFC角回

背内侧前额叶皮层(dmPFC):涉及社会导向思想,如确定或推断他人行为的目的

Temporoparietal交界处(TPJ):反映在关于他人的信念,也被称为心理理论

侧面颞叶皮层:检索社会语义和概念知识

前颞极:抽象的概念性信息,特别是自然界的社会性

内部时间子系统: 自传记忆和未来的模拟

功能中心:PCCmPFC角回

海马(HF +):形成新的记忆,记忆过去和想象未来

Parahippocampus(PHC):空间和场景识别和模拟

大脑皮层(RSC):空间导航

后下顶叶(pIPL):听觉,视觉和躯体感觉信息和注意力的结合

默认模式网络通常是通过将种子放入后扣带皮层并检查哪个其他大脑区域与该区域最相关的静息状态数据来定义的。所述的DMN也可以通过在相比于其余外部导向的任务去激活的区域来定义。

已经显示,默认模式网络在其结构和功能连接性方面表现出最高的重叠,这表明可以以这种方式建立大脑的结构体系结构,使得这个特定的网络默认被激活。在婴幼儿大脑中,缺省网络的证据有限,但在9-12岁儿童中,缺省网络连通性更加一致,这表明缺省网络发生了发展变化。

猴子中的功能连接分析显示了类似于人类所见的默认模式网络的区域网络。 PCC也是猴子的重要枢纽; 然而,mPFC较小,与其他大脑区域的连接较差,这主要是因为人类的mPFC更大,更发达。

弥散MRI成像显示连接DMN不同区域的白质束。扩散磁共振成像发现的结构连接和来自静息状态fMRI的功能相关性在DMN区域内显示出最高水平的重叠和一致性。这提供了证据表明,DMN区域的神经元通过大片轴突相互连接,这导致这些区域的活动相互关联。



脑网络之间相关性动态发展的图表。(A)在儿童方面,地区大部分是地方性的,按其地理位置组织; 前部区域以浅蓝色突出显示。(B)在成年人中,网络尽管有物理距离,却变得高度相关; 默认网络以浅红色突出显示。

4.病理生理学( Pathophysiology )

已经假设默认模式网络与包括阿尔茨海默氏症自闭症精神分裂症抑郁症慢性疼痛的疾病有关。

患有阿尔茨海默病的人在默认模式网络的区域内显示出葡萄糖(能量使用)的减少。这些减少开始轻度患者轻微减少,并继续大幅度减少重症患者。令人惊讶的是,甚至在个体出现阿尔茨海默病的迹象之前,DMN的中断就开始了。β淀粉样蛋白被认为是导致阿尔茨海默氏病,表明该蛋白的积累是DMN内。这促使Randy Buckner及其同事提出DMN持续活化的高代谢率会导致更多的淀粉样蛋白在这些DMN区域积累。这些β淀粉样蛋白破坏了DMN,并且由于DMN大量参与记忆的形成和恢复,这种破坏导致阿尔茨海默病的症状。

DMN被认为在自闭症谱系障碍患者中被打乱。这些人在社会交往和沟通方面受到损害,这是这个网络的中心任务。研究表明DMN与自闭症患者之间的联系更为密切,特别是mPFC(涉及自我与他人的思考)与PCC(DMN的核心)之间的联系。自闭症越严重,这些地区之间的联系就越少。目前还不清楚这是自闭症的原因还是结果。

在经历了长期创伤的人们(例如童年虐待或忽视)中,在整个默认网络中发现了大脑区域之间的低连通性,并且与不正常的附着模式有关。在经历创伤后应激障碍的人中,与对照相比,在扣带回后部发现较低的激活。默认网络的高度连接性与抑郁症的反刍和慢性疼痛有关。如果默认模式网络被改变,这可以改变一个感知的事件和他们的社会和道德推理的方式。因此,使一个人更容易出现严重的抑郁症状。

5.调制(Modulation)

默认模式网络(DMN)可以通过以下干预和过程进行调制

针灸 - 去除边缘脑区和DMN。有文献已经提出,这是由于疼痛反应。

冥想 -在冥想练习者中发现了DMN区域的结构变化,如颞顶连接处后扣带回皮层楔前叶。有降低活化和降低的长期从业DMN的功能连接。各种形式的非指导冥想,包括先验冥想ACEM冥想,已经发现,以激活DMN。

睡觉和休息觉醒

    静息觉醒 - DMN节点之间的功能连通性强。

    睡眠开始 - DMN和任务正向网络之间的连接性降低。

    NREM睡眠阶段N2 - 后扣带皮层内侧前额叶皮层之间的连接性降低。

    NREM睡眠阶段N3 - PCC和MPFC之间的连通性进一步降低。

    REM睡眠 - 可能增加DMN节点之间的连接。

睡眠剥夺 -睡眠状态下DMN节点之间的功能连接通常很强,但睡眠剥夺导致DMN内的连接性下降。最近的研究表明在DMN和任务积极网络睡眠不足的结果之间的连通性的下降。

迷幻药物 -血流量减少到 PCC内侧前额叶皮质的管理下观察裸盖菇碱。这两个区域被认为是DMN的主要节点。在LSD的影响一项研究表明,该药物的解同步DMN内脑活动; 构成DMN的大脑区域的活动变得不那么相关。


注:以上部分内容来源:维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Default_mode_network