PNAS打破大脑默认网络传统思考: 做白日梦时大脑开启自动驾驶模式

医牛资讯原创 2017-10-26 大脑活动|默认网络|白日梦 (4363)

       英国剑桥大学(University of Cambridge)研究团队研究了人类进入自动驾驶模式相关的大脑区域,发现这个默认模式网络(default mode network ,DMN)比我们想象的更活跃。该研究发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of National Academy of Sciences,IF 9.661)。

       人类度过每一天都需要大量认知灵活性,或者说一种应对外界不断变化环境的能力。在世界航行是一项复杂的工作。从人与人之间的沟通到复杂的计算工作,我们的大脑一直在进行一项崇高的职业,帮助我们在各项任务之间无缝切换,不断调整适应环境。

       不过,在很多我们醒着的时间里,还有一个大脑功能占据了中心地位:我们的自动驾驶能力。举例说,在我们开车的时候,我们的行动基于我们对周围世界构造的了解通常是自动化的。这个自动驾驶能力意味着我们能够对环境做出快速、有效的反应,而不需要激活大脑中更高级的区域。比如,开车的时候我们需要挂挡、适当刹车、正确发出信号、观察行人、在停车标志前面停下等等,我们可以同时完成这些动作而不出差错。因为我们的自动驾驶能力为我们处理各种信息。

       研究显示,默认模式网络(DMN)在自动驾驶功能起了很重要的作用。当一个人的大脑没有特别关注外界事物的时候,大脑中涉及到DMN的区域就被激活了。DMN会在一个人考虑自我、他人、过去或未来的时候被触发,这个过程也牵涉到做白日梦和走神的时候。

       当我们没有参与一项活动,DMN会默认启动。相反的,当进行需要注意力的任务时,DMN会被抑制从而提高表现。

       DMN异常活动和某些疾病相关,比如老年痴呆症、多动症、精神分裂症。尽管科学家已经绘制了很多DMN的关系连接图,但是还有很多关于DMN在心理健康问题所发挥的作用上的问题亟待解决。

       这项研究包含28名受试者,他们一边进行任务一边躺在核磁共振扫描仪中。他们会看4张永久参考卡片和1张替换卡片。他们要根据颜色、数字或形状,将第5张卡片和4张永久卡片匹配。不过,受试者并不知道规则,他们需要通过试错自己摸索。于是,这项任务被区分出两个阶段:首先受试者要积极地尝试找出规则,叫做获取阶段;然后他们运用找到的规则,叫做应用阶段。

       核磁共振扫描图发现了两个阶段大脑活动的区别。在获取阶段,背侧注意力网络——大脑在需要注意力的信息上起作用的区域——被激活了。但是在应用阶段,DMN参与工作。研究还发现,那些大脑记忆中心(比如海马体)和DMN之间活动更强烈受试者,完成任务更快更准确。该研究的结果改变了传统对DMN的想法,它并不是那么被动的。

       研究的领头人Deniz Vatansever博士解释说,我们不是被动地等待事情发生,而是不断尝试预测周围的环境,这些证据显示,是DMN使我们这样做,本质上就像一个自动导航仪帮助我们在我们了解周围环境规则的时候做出快速的决策。     

       高级研究作者 Emmanuel Stamatakis博士说,过去对进行任务时大脑活动的解释是,因为知道规则,参与者可以分心去想晚上吃什么,DMN开始活动。事实上,研究结果指出,DMN在任务中不是旁观者,它在帮助参与者完成任务的过程中起了不可或缺的作用。

       这个结果支撑了一个理论:在我们做决策的时候有两个截然不同的系统在帮助我们:理性系统负责计算类的决策,更快速的系统负责更加直观的决策。目前研究显示,这个直观系统可能是DMN(默认模式网络)。探索DMN有助于理解大脑损伤在记忆和易冲动上出现的问题。DMN可能参与了成瘾、抑郁和强迫症。

循证来源:Default mode contributions to automated information processing.  September 28, 2017. Proceedings of National Academy of Sciences

Default Mode Network Activity and Connectivity in Psychopathology. January 6, 2012. Annual Review of Clinical Psychology

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