Hunter
Az agy titkos élete
Agyunk akkor is gőzerővel dolgozik, amikor mi pihenünk. Az ekkor aktívvá váló agyterületeket többnyire az ábrándozással hozzák összefüggésbe, sokak szerint ez csak a jéghegy csúcsa.
1953-ban egy Louis Sokoloff nevű fizikus felfektetett egy 20 éves egyetemi hallgatót egy hordágyra, elektródákat helyezett a fejbőrére, és egy fecskendőt szúrt a nyaki verőérbe. A kísérleti alany 60 percen át feküdt ott számtani feladatokat oldva meg, mialatt Sokoloff figyelemmel kísérte az agyhullámait, és mérte vérének oxigén és széndioxid szintjét. A philadelphiai Pennsylvania Egyetem kutatója azt próbálta kideríteni, mennyi energiát fogyaszt az agy, amikor erőteljes gondolkodásra kényszerítjük. Ahogy legtöbben, ő is azt várta hogy agyunk sokkal több oxigént emészt fel a matematikai problémák megoldásához, mint amikor az ember relaxál. Az eredmény megdöbbentette. Alanyának agya a számtani feladatok megoldásakor semmivel sem fogyasztott több oxigént, mint amikor becsukott szemmel pihent az ágyon.
Az emberek sokáig tekintettek úgy az agyra, mint egy készenléti üzemmódban pihenő számítógépre, ami egészen addig szunnyad, míg valami feladatot nem kap, legyen az egy egyenlet megfejtése, egy újság elolvasása, vagy egy arc keresése a tömegben. Sokoloff kísérlete elsőként nyújtott betekintést a valóságba, mely szerint agyunk igen nyüzsgő magánéletet él. Ez az elképesztő szerv, ami mindössze 2 százalékát teszi ki testünk tömegének, miközben az általunk bevitt kalóriák 20 százalékát fogyasztja el, az energia nagy részét elherdálja a nagy semmire - legalábbis sokáig nem igazán tudták megmondani mivel tölti szabadidejét az agy.
"Hatalmas aktivitás zajlik a pihenő agyban, aminek a természete nagy mértékben tisztázatlan" - erősíti meg a fenti sorokat Marcus Raichle, a St. Louisi Washington Egyetem idegtudósa. "Az agy egy nagyon költséges szerv, azt azonban még senki sem vizsgálta igazán mélyrehatóan, mire fordítja az erőforrásokat."
A helyzet azonban lassan változik. Raichle és pár másik kutató végre elkezdett foglalkozni azzal az alapvető kérdéssel, hogy vajon mit csinál az agy, amikor részünkről üresjáratba kerül. Munkájuk elvezetett egy agyon belüli nagy rendszerhez, egyfajta szerv a szervben felfedezéséhez, ami képes volt évtizedeken át rejtve maradni, pedig még keresni sem kellett túlságosan. Egyesek az ábrándozás neurális dinamójának nevezik, mások ennél jóval rejtélyesebb szerepekkel ruházzák fel. Akármit csináljon is, mindig felizzik, amikor az agyunkat magára hagyjuk és munkához lát, több oxigént fogyasztva el, mint a dobogó szívünk.
"Ez egy rendkívül fontos dolog" - hangsúlyozza Giulio Tononi, a Wisconsin-Madison Egyetem idegtudósa. "Nem túl gyakori, hogy egy új, funkcióval rendelkező rendszert azonosítunk az agyban, valójában nem is emlékszem hány évvel ezelőtt történt hasonló. Olyan ez, mintha ma egy új kontinenst fedeznénk fel."
Ennek ellenére a felfedezés elég lassan született meg. Sokoloff immár 56 évvel ezelőtti kísérlete kevesek érdeklődését keltette fel. Egészen a '80-as évekig kellett várni mire a kutatókban felsejlett, hogy az agy fontos dolgokon munkálkodhat, miközben látszólag semleges állapotban van. Ekkoriban kezdett elterjedni egy új agyletapogatási technika, a pozitron emissziós tomográfia, röviden PET. A módszerhez radioaktív jelzőanyagot, többnyire glükóz molekulákat fecskendeztek be a vizsgálandó területre és a felgyülemlett anyag méréseivel a szakemberek betekintést kaptak az agy belső működésébe. Az egyik legegyszerűbb kísérlet az volt, hogy letapogatták a gondolkodó és a pihenő agyat, majd a kapott felvételeket összevetve megpróbálták megtalálni a különböző aktívvá váló agyterületeket.
Raichle is PET letapogatással dolgozott a szavakkal kapcsolatos agyterületek kutatásában, amikor valami különösre lett figyelmes. Egyes agyterületek látszólag teljes intenzitással dolgoztak míg az alany pihent, viszont amikor az egyén megkapta a szavakkal kapcsolatos feladatot, a területek lecsendesedtek. A felfedezés nem volt igazán új keletű, a legtöbb kutató azonban véletlenszerű zajként értékelte és ezzel elintézettnek tekintette a kérdést. Raichle és egyik kollégája, Gordon Shulman azonban másként gondolta. Ekkor már 1997-et írtunk.
Shulman 134 ember agyletapogatási adatait elemezte ki, melyekből megállapította, hogy a feladattól függetlenül - legyen az olvasás, vagy egy képernyő bámulása - az agyterületek ugyanazon "konstellációja" mindig elhalványul, amint az alany elkezdett koncentrálni. "Meglepett a következetesség" - mondta Shulman. A kibontakozó kép egyre kevésbé tűnt véletlenszerű zajnak. "Előbukkant egy neurális hálózat, amiről korábban szó sem esett."
Raichle és Shulman 2001-ben publikáltak egy tanulmányt, melyben felhívták a figyelmet egy korábban fel nem ismert "alapértelmezett módra" - egyfajta belső pasziánszra, amivel az agy elszórakoztatja magát, amikor nincs kihasználva és félreteszi, amikor valami feladatot kap tulajdonosától. Ez az agytevékenység főként az agy középvonalán hosszirányban átívelő területhalmazban zajlik, amit a két kutató alapértelmezett-mód hálózatnak, röviden az angol kezdőbetűkből DMN-nek nevezett el.
A hálózatba foglalt agyterületek nem voltak ismeretlenek a tudomány számára, a kutatók korábban is tanulmányozták ezeket, csak nem összességükben. Éppen ezért nem ismerték fel, hogy a területek megállás nélkül társalognak egymással, amikor azonban valami figyelmet összpontosító feladat érkezik lecsendesednek, átadva a terepet, vagy inkább az erőforrásokat más agyterületek számára.
Mindezek mellett sikerült egy még megdöbbentőbb felfedezést is tenni. Az agyterületek metabolikus aktivitásának méréseiből kiderült, hogy a hálózat egyes területei 30 százalékkal több kalóriát emésztenek fel, mint az agy bármely más területe. Ez már komolyan felvetette a kérdést - mi az ördögöt csinál az agyunk, amikor mi a világon semmivel nem foglalkozunk éppen? Raichle és Shulman elsőként az érintett agyterületekről már megszerzett ismeretek mentén indult el. A DMN egyik fő alkotóeleme a mediális prefrontális kéreg, ami ismereteink szerint egy erősen önközpontú nézőpontból értékeli a dolgokat, hogy azok vajon jók, rosszak vagy éppen közömbösen számunkra. A terület részei szintén felvillannak, amikor például megkérnek minket, hogy tanulmányozzunk egy mellékneveket tartalmazó listát és válasszuk ki a kizárólag ránk illőket. Akiknek ez az agyterület valamilyen károsodást szenvedett, közömbössé és hallgataggá válnak, üresek lesznek a gondolataik, nem kalandoznak el, nincsenek gondolatfolyamaik - amiknek a megléte számunkra teljesen természetes.
A DMN részei szoros kapcsolatban állnak a hippokampusszal, ami rögzíti és felidézi "önéletrajzi" emlékeinket, mint a tegnapi reggelit, vagy az első napot az iskolában. Raichle és munkatára, Debra Gusnard számára mindez egyetlen dologra mutat, az ábrándozásra. A hippokampuszon keresztül az alapértelmezett hálózat megcsapolhatja emlékeinket, az ábrándok nyersanyagát, amit a mediális prefrontális kéreg ezek után kiértékelhet saját önelemző nézőpontjából. Raichle és Gusnard elmélkedése szerint a hálózat egy "belső főpróbát" tart az agy számára jövőbeli tetteinket és választásainkat illetően.
Ezzel Randy Buckner, a Harvard Egyetem kutatója is egyetért. Számára a bizonyítékok egy olyan agyrendszerről festenek képet, ami az ábrándozás lényegét , a múltbéli emlékeken való töprengést és a jövő találgatását adja. "Nagyon jók vagyunk különböző lehetséges világok elképzelésében, és a beleélésben. Ez lehet az az agyhálózat, ami segíti ezt a tevékenységünket" - összegzett Buckner.
Jelenleg már közvetlen bizonyítékaink is vannak az elmélet alátámasztására. Tavaly Malia Mason, a szintén amerikai Dartmouth College szakértője arról számolt be, hogy az alapértelmezett hálózat tevékenysége összefügg az ábrándozással. Ő már napjaink közkedvelt agyletapogatási módszerét, a funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI) alkalmazta, amivel remekül nyomon követhető volt a hálózat aktivitása, amikor a vizsgált alanyok ábrándozásról számoltak be, illetve gondolataik rendezésekor észlelhető volt a területek elhalványulása. Masonnak azt is sikerült kimutatnia, hogy az aktívabb alapértelmezett hálózattal rendelkezők gondolatai sokkal csapongóbbak, mint az átlagé.
Az ábrándozás mentális luxusnak hathat, célja azonban halálosan komoly. Buckner és Harvardos kollégája, Daniel Gilbert a múltban tanult leckék a jövő terveivé való gyúrásának végső eszközeként tekint rá. Ez a gyakorlat annyira fontos, hogy az agy, amikor csak teheti, ezzel foglalkozik, és csak akkor szakítja meg, amikor korlátozott vér, oxigén és glükóz ellátását valami sürgősebb feladatnak kell szentelnie.
Sokak azonban úgy vélik, a hálózat munkája nem merülhet ki pusztán az ábrándozásban. 2003-ban Michael Greicius, a Stanford kutatója egy új módszerrel kezdte tanulmányozni az alapértelmezett hálózatot. Kísérleti alanyait, akiket egy fMRI letapogatóba fektetett, megkérte, hogy próbáljanak lazítani és pihenni, miközben ő egyszerűen figyelemmel kísérte, mi zajlik az elvileg nyugalmi állapotban lévő agyakban. Ez vezetett el az úgynevezett nyugalmi állapoti fluktuációk felfedezéséhez a hálózatban. Ezek az agytevékenység lassú hullámai, amik egy összehangolt formában fodrozódnak, egy összefüggő egységbe fogva az agyterületeket.
A hullámok csúcstól csúcsig 10-20 másodpercig tartottak, ami gyakorlatilag százszor lassabb, mint a tipikus EEG agyhullámok, amiket a fejbőrre helyezett elektródákkal mérnek. Greicius munkája szakított a a régi módszerrel, a nyugalmi és a tevékeny állapotról készült felvételek összehasonlításával, és bebizonyította, hogy bármikor be lehet pillantani a hálózatba. Ennek tudatában a tudósok olyan emberek hálózatába is bekukucskáltak, aki nem voltak tudatuknál, és valami egészen váratlanra bukkantak.
Raichle tavaly arról számolt be, hogy a hálózat lassú hullámai mesterséges altatásban levő majmoknál is folytatódtak, mintha ébren lettek volna. Az idén Greicius egy hasonló jelenségről számolt be szedált emberek esetében, miközben más kutatók azt észlelték, hogy az alapértelmezett hálózat az alvás korai szakaszában is aktív és szinkronizált. Ez megtörte azt a feltevést hogy a hálózat kizárólag az ábrándozásról szól. "Meglepődtem" - ismerte el Greicius. "Át kellett alakítanom az elképzeléseimet arról, hogy mit is keresünk valójában."
Mivel az alapértelmezett hálózat az alvás korai szakaszában is aktív, ezért nagy volt a csábítás hogy összefüggésbe hozzák a valódi álmokkal, Raichle szerint azonban a hálózat éjjeli tevékenységnek más a célja, mégpedig az emlékek szétválogatása és elraktározása. Minden egyes nap rövidtávú emlékek tömegét fogadjuk be, de ezek közül csak néhány olyan van, amit érdemes hozzákapcsolni az életünket irányító személyi adatállományhoz. Raichle szerint a hálózat szelektíven tárolja és frissíti emlékeinket fontosságuk és személyes távlataik függvényében. Hogy ne halmozódjanak fel tárolatlan emlékek, a hálózat amikor csak tud visszatér tevékenységéhez.
Ennek alátámasztásaként Raichle kiemeli, hogy a hálózat folyamatos társalgásban van a hippokampusszal, emellett pedig rengeteg glükózt vesz magához, nagyságrendekkel többet, mint amit oxigénből elfogyaszt. Raichle szerint ezt a glükóztöbbletet a hálózat nem égeti el, hanem nyersanyagnak használja az aminosavak és az ingerület átvivő anyagok, más néven neurotranszmitterek előállításához, amik a szinapszisok felépítéséhez és karbantartásához szükségesek. Egy ilyen központi szereppel felruházva nem lehet meglepő, hogy az alapértelmezett hálózat több ismert agyi betegségben is közrejátszik.
2004-ben Buckner részt vett a Pittsburghi Orvosi Egyetem egyik tanára, William Klunk előadásán, aki három dimenzióban szemléltette az Alzheimer-kórral küzdők agyában kialakult kóros protein csomókat. Korábban a kutatók egyszerre csak egy agyterületen vizsgálták ezeket a csomókat, Klunk volt az első, aki a teljes agyra kivetítve bemutatta a csomók elhelyezkedését, így sokan ekkor szembesültek először a teljes képpel. "Meglepő volt, gyakorlatilag az alapértelmezett hálózat rajzolódott ki előttünk" - mondta Buckner.
Raichle, Greicius és Buckner azóta felfedezte, hogy a hálózat aktivitási sémája megtörik az Alzheimer-kórral sújtott egyéneknél. A kutatók elkezdték figyelni a hálózat aktivitását enyhe memóriazavarokkal küzdő embereknél is, hogy lássák, képesek-e előrejelezni, kinél alakulhat ki az Alzheimer - a memória problémákkal küzdők felénél ugyanis kialakul a kór. Kérdés, hogy melyik felénél. "Képesek vagyunk-e használni az eddigi tapasztalatainkat, hogy beazonosítsuk az Alzheimer-kór kockázatának kitett pácienseket?" - tette fel a kérdést Buckner.
Az alapértelmezett hálózatról időközben kiderült, hogy más betegségek is szétrombolhatják, köztük a depresszió, a figyelemhiányos hiperaktivitás (ADHD), az autizmus és a skizofrénia. Rejtélyes szerepet játszik továbbá azoknál az agyi sérülést szenvedett, vagy szélütést kapott embereknél, akik az öntudat és az agyhalál szürke határmezsgyéjén, minimális öntudattal, vagy vegetatív állapotban lebegnek. Steven Laureys, a belga Liege Egyetem neurológusa fMRI-vel vizsgálta az ebben az állapotban levő páciensei DMN aktivitását. "Jól megfigyelhető, hogyan bomlik le a hálózat a kóma elmélyülésével" - mondta a kutató, aki most kapcsolatot keres a hálózat tevékenysége és a kómából hosszú idő után történő visszatérés között, hasonló prognosztikus értéket remélve, mint amerikai kollégái az Alzheimer esetében.
A hálózat tevékenységével még nem hoztuk kapcsolatba a meditációt, pedig a fenti sorokat olvasva valószínűleg sokakban felsejlett már ez a gondolat is. A Zen buddhisták meditációja képes lehet kikapcsolni a DMN-t, hiszen a Zen meditáció célja az elme tisztán tartása az elkalandozásoktól, a gondolatfolyamoktól azáltal, hogy a figyelmet a testtartásra és a légzésre fókuszálja. Két olasz kutató, Giuseppe Pagnoni és Reggio Emili azt próbálta kideríteni, vajon ez azt jelenti-e, hogy a meditáció gyakorlói képesek elfojtani a hálózat tevékenységét?
A vizsgálatokhoz egy, a Zen meditációban járatos emberekből álló csoportot kértek fel, hogy feküdjenek az agyletapogató alá. Az fMRI vizsgálat alatt véletlenszerű betűkből álló karaktersorozatokat mutattak nekik és megkérdték őket, állapítsák meg, hogy a kibontakozó szöveg vajon egy angol szó, vagy csupán valami zagyvalék. Minden esetben, amikor az alany egy létező szót látott, alapértelmezett hálózata pár másodpercre felvillant, ami azt bizonyítja hogy a szavak, mint az alma, az almás rétes, vagy a fahéj elkalandoztatja a gondolatokat.
A Zen meditálók ugyanúgy teljesítettek a szófelismerési feladatban, mint akik nem gyakorolják a meditációt, azonban jóval gyorsabban zabolázták meg elkószáló gondolataikat. A Zen módszer alkalmazóinak ez 10 másodpercen belül sikerült, míg a nem meditálóknál jellemzően 15 másodpercre volt szükség, mire újra fókuszálták figyelmüket.
1953-ban egy Louis Sokoloff nevű fizikus felfektetett egy 20 éves egyetemi hallgatót egy hordágyra, elektródákat helyezett a fejbőrére, és egy fecskendőt szúrt a nyaki verőérbe. A kísérleti alany 60 percen át feküdt ott számtani feladatokat oldva meg, mialatt Sokoloff figyelemmel kísérte az agyhullámait, és mérte vérének oxigén és széndioxid szintjét. A philadelphiai Pennsylvania Egyetem kutatója azt próbálta kideríteni, mennyi energiát fogyaszt az agy, amikor erőteljes gondolkodásra kényszerítjük. Ahogy legtöbben, ő is azt várta hogy agyunk sokkal több oxigént emészt fel a matematikai problémák megoldásához, mint amikor az ember relaxál. Az eredmény megdöbbentette. Alanyának agya a számtani feladatok megoldásakor semmivel sem fogyasztott több oxigént, mint amikor becsukott szemmel pihent az ágyon.
Az emberek sokáig tekintettek úgy az agyra, mint egy készenléti üzemmódban pihenő számítógépre, ami egészen addig szunnyad, míg valami feladatot nem kap, legyen az egy egyenlet megfejtése, egy újság elolvasása, vagy egy arc keresése a tömegben. Sokoloff kísérlete elsőként nyújtott betekintést a valóságba, mely szerint agyunk igen nyüzsgő magánéletet él. Ez az elképesztő szerv, ami mindössze 2 százalékát teszi ki testünk tömegének, miközben az általunk bevitt kalóriák 20 százalékát fogyasztja el, az energia nagy részét elherdálja a nagy semmire - legalábbis sokáig nem igazán tudták megmondani mivel tölti szabadidejét az agy.
"Hatalmas aktivitás zajlik a pihenő agyban, aminek a természete nagy mértékben tisztázatlan" - erősíti meg a fenti sorokat Marcus Raichle, a St. Louisi Washington Egyetem idegtudósa. "Az agy egy nagyon költséges szerv, azt azonban még senki sem vizsgálta igazán mélyrehatóan, mire fordítja az erőforrásokat."
A helyzet azonban lassan változik. Raichle és pár másik kutató végre elkezdett foglalkozni azzal az alapvető kérdéssel, hogy vajon mit csinál az agy, amikor részünkről üresjáratba kerül. Munkájuk elvezetett egy agyon belüli nagy rendszerhez, egyfajta szerv a szervben felfedezéséhez, ami képes volt évtizedeken át rejtve maradni, pedig még keresni sem kellett túlságosan. Egyesek az ábrándozás neurális dinamójának nevezik, mások ennél jóval rejtélyesebb szerepekkel ruházzák fel. Akármit csináljon is, mindig felizzik, amikor az agyunkat magára hagyjuk és munkához lát, több oxigént fogyasztva el, mint a dobogó szívünk.
"Ez egy rendkívül fontos dolog" - hangsúlyozza Giulio Tononi, a Wisconsin-Madison Egyetem idegtudósa. "Nem túl gyakori, hogy egy új, funkcióval rendelkező rendszert azonosítunk az agyban, valójában nem is emlékszem hány évvel ezelőtt történt hasonló. Olyan ez, mintha ma egy új kontinenst fedeznénk fel."
Ennek ellenére a felfedezés elég lassan született meg. Sokoloff immár 56 évvel ezelőtti kísérlete kevesek érdeklődését keltette fel. Egészen a '80-as évekig kellett várni mire a kutatókban felsejlett, hogy az agy fontos dolgokon munkálkodhat, miközben látszólag semleges állapotban van. Ekkoriban kezdett elterjedni egy új agyletapogatási technika, a pozitron emissziós tomográfia, röviden PET. A módszerhez radioaktív jelzőanyagot, többnyire glükóz molekulákat fecskendeztek be a vizsgálandó területre és a felgyülemlett anyag méréseivel a szakemberek betekintést kaptak az agy belső működésébe. Az egyik legegyszerűbb kísérlet az volt, hogy letapogatták a gondolkodó és a pihenő agyat, majd a kapott felvételeket összevetve megpróbálták megtalálni a különböző aktívvá váló agyterületeket.
Raichle is PET letapogatással dolgozott a szavakkal kapcsolatos agyterületek kutatásában, amikor valami különösre lett figyelmes. Egyes agyterületek látszólag teljes intenzitással dolgoztak míg az alany pihent, viszont amikor az egyén megkapta a szavakkal kapcsolatos feladatot, a területek lecsendesedtek. A felfedezés nem volt igazán új keletű, a legtöbb kutató azonban véletlenszerű zajként értékelte és ezzel elintézettnek tekintette a kérdést. Raichle és egyik kollégája, Gordon Shulman azonban másként gondolta. Ekkor már 1997-et írtunk.
Shulman 134 ember agyletapogatási adatait elemezte ki, melyekből megállapította, hogy a feladattól függetlenül - legyen az olvasás, vagy egy képernyő bámulása - az agyterületek ugyanazon "konstellációja" mindig elhalványul, amint az alany elkezdett koncentrálni. "Meglepett a következetesség" - mondta Shulman. A kibontakozó kép egyre kevésbé tűnt véletlenszerű zajnak. "Előbukkant egy neurális hálózat, amiről korábban szó sem esett."
Raichle és Shulman 2001-ben publikáltak egy tanulmányt, melyben felhívták a figyelmet egy korábban fel nem ismert "alapértelmezett módra" - egyfajta belső pasziánszra, amivel az agy elszórakoztatja magát, amikor nincs kihasználva és félreteszi, amikor valami feladatot kap tulajdonosától. Ez az agytevékenység főként az agy középvonalán hosszirányban átívelő területhalmazban zajlik, amit a két kutató alapértelmezett-mód hálózatnak, röviden az angol kezdőbetűkből DMN-nek nevezett el.
A hálózatba foglalt agyterületek nem voltak ismeretlenek a tudomány számára, a kutatók korábban is tanulmányozták ezeket, csak nem összességükben. Éppen ezért nem ismerték fel, hogy a területek megállás nélkül társalognak egymással, amikor azonban valami figyelmet összpontosító feladat érkezik lecsendesednek, átadva a terepet, vagy inkább az erőforrásokat más agyterületek számára.
Mindezek mellett sikerült egy még megdöbbentőbb felfedezést is tenni. Az agyterületek metabolikus aktivitásának méréseiből kiderült, hogy a hálózat egyes területei 30 százalékkal több kalóriát emésztenek fel, mint az agy bármely más területe. Ez már komolyan felvetette a kérdést - mi az ördögöt csinál az agyunk, amikor mi a világon semmivel nem foglalkozunk éppen? Raichle és Shulman elsőként az érintett agyterületekről már megszerzett ismeretek mentén indult el. A DMN egyik fő alkotóeleme a mediális prefrontális kéreg, ami ismereteink szerint egy erősen önközpontú nézőpontból értékeli a dolgokat, hogy azok vajon jók, rosszak vagy éppen közömbösen számunkra. A terület részei szintén felvillannak, amikor például megkérnek minket, hogy tanulmányozzunk egy mellékneveket tartalmazó listát és válasszuk ki a kizárólag ránk illőket. Akiknek ez az agyterület valamilyen károsodást szenvedett, közömbössé és hallgataggá válnak, üresek lesznek a gondolataik, nem kalandoznak el, nincsenek gondolatfolyamaik - amiknek a megléte számunkra teljesen természetes.
A DMN részei szoros kapcsolatban állnak a hippokampusszal, ami rögzíti és felidézi "önéletrajzi" emlékeinket, mint a tegnapi reggelit, vagy az első napot az iskolában. Raichle és munkatára, Debra Gusnard számára mindez egyetlen dologra mutat, az ábrándozásra. A hippokampuszon keresztül az alapértelmezett hálózat megcsapolhatja emlékeinket, az ábrándok nyersanyagát, amit a mediális prefrontális kéreg ezek után kiértékelhet saját önelemző nézőpontjából. Raichle és Gusnard elmélkedése szerint a hálózat egy "belső főpróbát" tart az agy számára jövőbeli tetteinket és választásainkat illetően.
Ezzel Randy Buckner, a Harvard Egyetem kutatója is egyetért. Számára a bizonyítékok egy olyan agyrendszerről festenek képet, ami az ábrándozás lényegét , a múltbéli emlékeken való töprengést és a jövő találgatását adja. "Nagyon jók vagyunk különböző lehetséges világok elképzelésében, és a beleélésben. Ez lehet az az agyhálózat, ami segíti ezt a tevékenységünket" - összegzett Buckner.
Jelenleg már közvetlen bizonyítékaink is vannak az elmélet alátámasztására. Tavaly Malia Mason, a szintén amerikai Dartmouth College szakértője arról számolt be, hogy az alapértelmezett hálózat tevékenysége összefügg az ábrándozással. Ő már napjaink közkedvelt agyletapogatási módszerét, a funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI) alkalmazta, amivel remekül nyomon követhető volt a hálózat aktivitása, amikor a vizsgált alanyok ábrándozásról számoltak be, illetve gondolataik rendezésekor észlelhető volt a területek elhalványulása. Masonnak azt is sikerült kimutatnia, hogy az aktívabb alapértelmezett hálózattal rendelkezők gondolatai sokkal csapongóbbak, mint az átlagé.Az ábrándozás mentális luxusnak hathat, célja azonban halálosan komoly. Buckner és Harvardos kollégája, Daniel Gilbert a múltban tanult leckék a jövő terveivé való gyúrásának végső eszközeként tekint rá. Ez a gyakorlat annyira fontos, hogy az agy, amikor csak teheti, ezzel foglalkozik, és csak akkor szakítja meg, amikor korlátozott vér, oxigén és glükóz ellátását valami sürgősebb feladatnak kell szentelnie.
Sokak azonban úgy vélik, a hálózat munkája nem merülhet ki pusztán az ábrándozásban. 2003-ban Michael Greicius, a Stanford kutatója egy új módszerrel kezdte tanulmányozni az alapértelmezett hálózatot. Kísérleti alanyait, akiket egy fMRI letapogatóba fektetett, megkérte, hogy próbáljanak lazítani és pihenni, miközben ő egyszerűen figyelemmel kísérte, mi zajlik az elvileg nyugalmi állapotban lévő agyakban. Ez vezetett el az úgynevezett nyugalmi állapoti fluktuációk felfedezéséhez a hálózatban. Ezek az agytevékenység lassú hullámai, amik egy összehangolt formában fodrozódnak, egy összefüggő egységbe fogva az agyterületeket.
A hullámok csúcstól csúcsig 10-20 másodpercig tartottak, ami gyakorlatilag százszor lassabb, mint a tipikus EEG agyhullámok, amiket a fejbőrre helyezett elektródákkal mérnek. Greicius munkája szakított a a régi módszerrel, a nyugalmi és a tevékeny állapotról készült felvételek összehasonlításával, és bebizonyította, hogy bármikor be lehet pillantani a hálózatba. Ennek tudatában a tudósok olyan emberek hálózatába is bekukucskáltak, aki nem voltak tudatuknál, és valami egészen váratlanra bukkantak.
Raichle tavaly arról számolt be, hogy a hálózat lassú hullámai mesterséges altatásban levő majmoknál is folytatódtak, mintha ébren lettek volna. Az idén Greicius egy hasonló jelenségről számolt be szedált emberek esetében, miközben más kutatók azt észlelték, hogy az alapértelmezett hálózat az alvás korai szakaszában is aktív és szinkronizált. Ez megtörte azt a feltevést hogy a hálózat kizárólag az ábrándozásról szól. "Meglepődtem" - ismerte el Greicius. "Át kellett alakítanom az elképzeléseimet arról, hogy mit is keresünk valójában."
Mivel az alapértelmezett hálózat az alvás korai szakaszában is aktív, ezért nagy volt a csábítás hogy összefüggésbe hozzák a valódi álmokkal, Raichle szerint azonban a hálózat éjjeli tevékenységnek más a célja, mégpedig az emlékek szétválogatása és elraktározása. Minden egyes nap rövidtávú emlékek tömegét fogadjuk be, de ezek közül csak néhány olyan van, amit érdemes hozzákapcsolni az életünket irányító személyi adatállományhoz. Raichle szerint a hálózat szelektíven tárolja és frissíti emlékeinket fontosságuk és személyes távlataik függvényében. Hogy ne halmozódjanak fel tárolatlan emlékek, a hálózat amikor csak tud visszatér tevékenységéhez.
Ennek alátámasztásaként Raichle kiemeli, hogy a hálózat folyamatos társalgásban van a hippokampusszal, emellett pedig rengeteg glükózt vesz magához, nagyságrendekkel többet, mint amit oxigénből elfogyaszt. Raichle szerint ezt a glükóztöbbletet a hálózat nem égeti el, hanem nyersanyagnak használja az aminosavak és az ingerület átvivő anyagok, más néven neurotranszmitterek előállításához, amik a szinapszisok felépítéséhez és karbantartásához szükségesek. Egy ilyen központi szereppel felruházva nem lehet meglepő, hogy az alapértelmezett hálózat több ismert agyi betegségben is közrejátszik.
2004-ben Buckner részt vett a Pittsburghi Orvosi Egyetem egyik tanára, William Klunk előadásán, aki három dimenzióban szemléltette az Alzheimer-kórral küzdők agyában kialakult kóros protein csomókat. Korábban a kutatók egyszerre csak egy agyterületen vizsgálták ezeket a csomókat, Klunk volt az első, aki a teljes agyra kivetítve bemutatta a csomók elhelyezkedését, így sokan ekkor szembesültek először a teljes képpel. "Meglepő volt, gyakorlatilag az alapértelmezett hálózat rajzolódott ki előttünk" - mondta Buckner.
Raichle, Greicius és Buckner azóta felfedezte, hogy a hálózat aktivitási sémája megtörik az Alzheimer-kórral sújtott egyéneknél. A kutatók elkezdték figyelni a hálózat aktivitását enyhe memóriazavarokkal küzdő embereknél is, hogy lássák, képesek-e előrejelezni, kinél alakulhat ki az Alzheimer - a memória problémákkal küzdők felénél ugyanis kialakul a kór. Kérdés, hogy melyik felénél. "Képesek vagyunk-e használni az eddigi tapasztalatainkat, hogy beazonosítsuk az Alzheimer-kór kockázatának kitett pácienseket?" - tette fel a kérdést Buckner.
Az alapértelmezett hálózatról időközben kiderült, hogy más betegségek is szétrombolhatják, köztük a depresszió, a figyelemhiányos hiperaktivitás (ADHD), az autizmus és a skizofrénia. Rejtélyes szerepet játszik továbbá azoknál az agyi sérülést szenvedett, vagy szélütést kapott embereknél, akik az öntudat és az agyhalál szürke határmezsgyéjén, minimális öntudattal, vagy vegetatív állapotban lebegnek. Steven Laureys, a belga Liege Egyetem neurológusa fMRI-vel vizsgálta az ebben az állapotban levő páciensei DMN aktivitását. "Jól megfigyelhető, hogyan bomlik le a hálózat a kóma elmélyülésével" - mondta a kutató, aki most kapcsolatot keres a hálózat tevékenysége és a kómából hosszú idő után történő visszatérés között, hasonló prognosztikus értéket remélve, mint amerikai kollégái az Alzheimer esetében.
A hálózat tevékenységével még nem hoztuk kapcsolatba a meditációt, pedig a fenti sorokat olvasva valószínűleg sokakban felsejlett már ez a gondolat is. A Zen buddhisták meditációja képes lehet kikapcsolni a DMN-t, hiszen a Zen meditáció célja az elme tisztán tartása az elkalandozásoktól, a gondolatfolyamoktól azáltal, hogy a figyelmet a testtartásra és a légzésre fókuszálja. Két olasz kutató, Giuseppe Pagnoni és Reggio Emili azt próbálta kideríteni, vajon ez azt jelenti-e, hogy a meditáció gyakorlói képesek elfojtani a hálózat tevékenységét?
A vizsgálatokhoz egy, a Zen meditációban járatos emberekből álló csoportot kértek fel, hogy feküdjenek az agyletapogató alá. Az fMRI vizsgálat alatt véletlenszerű betűkből álló karaktersorozatokat mutattak nekik és megkérdték őket, állapítsák meg, hogy a kibontakozó szöveg vajon egy angol szó, vagy csupán valami zagyvalék. Minden esetben, amikor az alany egy létező szót látott, alapértelmezett hálózata pár másodpercre felvillant, ami azt bizonyítja hogy a szavak, mint az alma, az almás rétes, vagy a fahéj elkalandoztatja a gondolatokat.
A Zen meditálók ugyanúgy teljesítettek a szófelismerési feladatban, mint akik nem gyakorolják a meditációt, azonban jóval gyorsabban zabolázták meg elkószáló gondolataikat. A Zen módszer alkalmazóinak ez 10 másodpercen belül sikerült, míg a nem meditálóknál jellemzően 15 másodpercre volt szükség, mire újra fókuszálták figyelmüket.
