дефолт система мозга что это
PsyAndNeuro.ru
Постинсультные депрессии при поражении лобной доли
По данным всемирной организации здравоохранения ежегодно у 15 миллионов людей по всему миру случается инсульт. Развитие постинсультной депрессии является частым (30-60%) осложнением инсульта, которое серьезно ограничивает реабилитацию больных и ухудшает прогноз пациентов в будущем. В настоящее время точный механизм развития постинсультной депрессии не ясен, и его понимание – ключ для разработки точечной и эффективной терапии.
Отсюда и возникает интерес в исследовании структурных и функциональных аномалий головного мозга, связанных с постинсультной депрессией. Ученые Южного медицинского университета Китая провели исследование на базе больницы Чжу Цзян с целью выявления закономерностей между определенной локализацией повреждения и развитием постинсультной депрессии. В предыдущих работах, посвященных изучению постинсультной депрессии, все типы пациентов анализировались вместе, без уделения внимания базовым факторам инсульта: его типа, локализации поражения и его размера, длительности течения заболевания; что приводило к высокой разнородности получаемых данных. Китайские исследователи посчитали важным проводить изучение сетей мозга на определенных типах больных с постинсультной депрессией для увеличения надежности выводов.
В клинической практике поражение лобной доли при инсульте чаще всего способствует развитию постинсультной депрессии, так как она является важной частью системы обработки эмоций и имеет большое количество связей с другими зонами головного мозга (например, с таламусом, поясной корой и гиппокампом). Вероятно, что поражение именно лобной доли ведет к эмоциональным расстройствам. Поэтому ученые выбрали пациентов с поражением лобной доли для изучения влияния локализации повреждения на эмоциональную систему механизма развития постинсультной депрессии. Ученые также отмечают, что их работа является первым исследованием, которое сочетает методы воксель-базированной морфометрии и анализа функциональной связности в покое для изучения аномалии головного мозга у пациентов с постинсультной депрессии при поражении лобной доли.
Материалы и методы
Для исследования было отобрано 30 пациентов больницы Чжу Цзян Южного медицинского университета, которые соответствуют следующим критериям:
Каждый больной прошел клиническое интервью с опытным нейропсихологом, который провел диагностику депрессии в соответствии с критериями DSM-IV. Тяжесть депрессии оценивалась по шкале HAMD-24. В результате пациенты были распределены по двум группам:
Также всем участвующим в испытание пациентам была проведена оценка когнитивных функций (MMSE) и активности жизнедеятельности (индекс Бартела).
Каждый пациент прошел МРТ и фМРТ покоя, по 6 минут каждое исследование.
Воксель-базированная морфометрия – метод нейровизуализации, способный отражать объемную плотность коры зон мозга и использующий для этого специализированное программное обеспечение (в данном случае SPM8). В ходе воксель-базированной морфометрии происходит постпроцессорная обработка данных МРТ.
Морфометрия выполняется в несколько этапов:
1. Проверка данных нейровизуализации на наличие артефактов, структурных аномалий и патологий, и выделение основных структур головного мозга: серого и белого вещества, цереброспинальной жидкости;
2. Создание специального шаблона из всех изображений серого вещества
обработка изображений серого вещества головного мозга, корректировка, сглаживание структур и предварительный статистический анализ;
3. На завершающем этапе проводится статистическая обработка подготовленных изображений, результатом которой является выявление зон достоверных различий для качественной оценки;
Анализ функциональной связности в покое
Seed-based метод – гипотетический подход, при котором определенный участок выбирается в качестве эталона, и рассчитываются временные корреляции между ним и другими участками головного мозга. Данный метод позволяет выявить изменения функциональной связности, которые характерны для нейропсихических заболеваний.
В качестве эталона (seed-region) исследователями были выбраны обе стороны передней поясной коры (ППК), так как она входит в лимбическую систему. Лимбическая система является важным узлом системы эмоций, включающий дэфолт-систему мозга и сеть внимания, и имеет богатые нервные связи с миндалевидным телом, таламусом и гиппокампом. Также ППК активно участвует в обмене информацией с префронтальной корой (ПФК). Выбор передней поясной коры как ROI (region of interest) может стать важным этапом в изучении механизма развития постинсультной депрессии. Карты функциональной связности (ФС) всего головного мозга были сгенерированы отдельно для каждой группы больных.
Результаты
Результаты анализа воксель-базированной морфометрии
У пациентов с постинсультной депрессией отмечалось уменьшение объема серого вещества в ПФК, лимбической системе, первичной и вторичной сенсорной коре, дополнительной моторной области. При этом выраженное уменьшение серого вещества (особенно в лимбической системе) было локализовано в правом полушарии, а уменьшение объема ПФК – в обоих полушариях.
Изображение 1. Участки головного мозга со значительно измененным объемом серого вещества у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.
Результаты анализа функциональной связности покоя
В карте ФС для левой ППК у пациентов с постинсультной депрессией отмечается:
Изображение 2. Участки головного мозга со значительно измененными связями с правой ППК у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.
Карта ФС для правой ППК демонстрирует, что у пациентов с постинсультной депрессией отмечается:
Изображение 3. Участки головного мозга со значительно измененными связями с левой ППК у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.
Интерпретация полученных результатов
В ходе исследования не было найдено значительных отличий в результатах оценок NIHSS, MMSE и индекса Бартела между двумя исследуемыми группами. Несмотря на то, что пациенты из обеих групп пострадали от серьезной неврологической травмы, было обнаружено несколько субъектов без депрессивной симптоматики или с низкими баллами по шкале HAMD-24. Это говорит о том, что нервное повреждение может быть не ключевым фактором для развития постинсультной депрессии.
Полученные результаты согласуются с предыдущими исследованиями, которые демонстрируют уменьшение объема серого вещества в ППК, СПК, ПФК и островке у пациентов с постинсультной депрессией. Более того, регионы с уменьшенным объемом серого вещества в основном были расположены в ипсилатеральном повреждению полушарии.
Уменьшение объема серого вещества в первичной моторной, первичной и вторичной соматосенсорной коре может объяснить феномен аномального двигательного и сенсорного расслабления у пациентов с постинсультной депрессией.
Левая ПФК и ППК тесно связаны с системой вознаграждения, и обнаруженное снижение ФС между этими двумя зонами у пациентов с постинсультной депрессией может объяснить снижение функции системы вознаграждения. Нарушения в развитии ППК вместе с повреждениями в вентромедиальной префронтальной коре могут быть субстратом для социо-когнитивного дефицита при аутизме, что также может играть роль в развитии постинсультной депрессии и влиять на реабилитацию пациентов.
Множество исследований указывают на то, что повреждение миндалевидного тела играет свою роль в патофизиологии депрессивных болезней. Результаты же этого исследования показали, что увеличение ФС левой стороны миндалевидного тела с ППК, может быть причиной усиления негативных эмоций у пациентов с постинсультной депрессией. Также миндалевидное тело тесно связано с социофобией, и увеличение ФС в этой области усиливает уровень социального уклонения, тем самым негативно влияя на последующую социальную адаптацию пациента.
Считается, что гиппокампова извилина участвует в процессах формирования кратковременной памяти и эмоционального контроля. Увеличение ФС между ней и правой ППК может способствовать ускорению передачи негативных эмоций. Результаты исследования показывают, что чрезмерная активация гиппокамповой извилины усиливает негативные аспекты эмоциональной памяти, тем самым делая пациентов более тревожными и пессимистичными. У пациентов с постинсультной депрессией отмечено уменьшение объема серого вещества правой гиппокамповой извилины, что может играть роль в развитии постинсультной депрессии.
Сниженный объем серого вещества в таламусе и лобной доле может оказывать негативное влияние на систему вознаграждения, что может быть причиной замедления мышления при постинсультной депрессии.
Так как островок расположен в центральной части полушарий головного мозга, это позволяет ему быть в тесной связи с остальными зонами – такими как сенсорная, поясная и префронтальная кора. Структурный дефицит островка и увеличенная ФС с ППК могут быть причиной повышенной чувствительности к тревоге. Также ФС между островком и ППК может усиливать чувства социального отвращения при постинсультной депрессии.
Ученые обнаружили, что постинсультные повреждения фронтальной доли могут нарушать маршрут проводимости лимбической системы ипсилатерального полушария. В результате чего ФС между височным полем и ППК ипсилатерального полушария уменьшается, тогда как между височным полем и ППК контралатерального полушария компенсаторно увеличивается. В то же время некоторые ученые предполагают, что ФС между ППК и височным полем модулируется фронтальной корой. В итоге данные результаты показывают роль лобной доли в развитии депрессии, что может быть причиной высокой частоты ее возникновения при поражении лобной доли.
Уменьшение ФС ППК с первичной моторной корой и дополнительной моторной областью может объяснить наличие более сильных моторных нарушений у больных с постинсультной депрессией. Также уменьшение ФС в дефолт-системе мозга (ПФК, задняя поясная кора, угловая извилина, височное поле) может объяснить, почему пациенты с постинсультной депрессией проявляют безразличие и избегают общество.
В итоге, инсультное повреждение головного мозга снижает возбудимость зон головного мозга в ипсилатеральном полушарии. Постинсультная депрессия оказывает влияние на настроение через нейросеть префронтального-лимбического пути. Некоторые сети головного мозга, включая моторную кору и дефолт-систему мозга, показывают иные характеристики нейросетей у пациентов с постинсультной депрессией.
PSD – post stroke depression
постинсультная депрессия
FC – functional connectivity – Функциональная связность – это связь между областями мозга, которые разделены функциональными свойствами. Она рассматривает отклонения от статистической независимости между распределенными и возможно пространственно удаленными нейронными единицами (http://ceur-ws.org/Vol-1752/paper43.pdf)
VBM – voxel-based morphometry – воксель-базированная морфометрия
GMD – gray matter density – плотность серого вещества
ACC – anterior cingular cortex –
ППК – передняя поясная кора
MCC – mid-cingulate cortex
СПК – средняя поясная кора
OFC – orbitofrontal cortex
ОФК – орбитофронтальная кора
DLPFC – dorsolateral prefrontal cortex
ДЛПФК
VMPFC – ventromedial prefrontal cortex
ВМПФК
HP – gippocampus gyrus
ГИ – гиппокампова извилина
PHP – paragippocampa gyrus
ПГИ – парагиппокампова извилина
M1 – primary motor cortex
ПДК – первичная двигательная кора
S1 – primary sensory area
ПСО – первичная соматосенсорная область
S2 – secondate sensory area
ВСО – вторичная соматосенсорная область
SMA – suplementary motor area
ДМО – дополнительная моторная область
BOLD – blood oxygen level-dependent
Подготовил: Долгов В.В.
О главном инструменте разработчика, аналитика и руководителя
Думаю, все были на собеседованиях и на вопрос «какие инструменты вы используете в работе», у всех заготовлен ответ про языки, библиотеки, среды разработки, базы данных и т.д. и т.п. В крайнем случае, у кого-то может быть припасена шутка про грабли и напильник. Ну и все доблестно перечисляют всякие Spring’и Hibernate’ы думая что перечисляют невероятно важные средства разработки, в которых хорошо разбираются. Но правда заключается в том, что единственно важным средством разработки является ваш мозг. И вы абсолютно ничего не знаете о том, как он устроен.
Вы думаете, что вы думаете.
Давайте для начала уясним главное: ваше сознание и ваш мозг — это две разные вещи. Есть множество исследований на эту тему, подробно останавливаться на которых мы не будем (если кому-то интересно с пруфлинками — название книги вам известно) обозначим тезисно выводы этих исследований:
Вы не можете управлять вашим мозгом. Но это не значит что вы ничего не можете сделать.
Во-первых, вы должны понять для чего эволюция создала мозг именно таким какой он есть и как он работает.
Во-вторых, вы можете заинтересовывать мозг в решении тех задач, которые вам важны.
Для чего нужен мозг
Для начала, надо осознать очевидную, но оттого не менее захватывающую мысль: эволюция не создавала нас чтобы писать код. Вся интеллектуальная мощь, которая позволила создать теорию относительности, слетать в космос и придумать Инстаграм была создана эволюцией явно не для Инстаграма.
Также, давайте договоримся о том, что мозг не представляет собой монолитную неделимую конструкцию. Есть как минимум два метода «картирования» мозга:
Эволюционно, любому животному (в том числе человеку), необходимо было сознательно решать довольно не мудреные задачи: увидеть добычу и дать команду на преследование, распознать хищника и принять решение бежать или прятаться.
За сознательные решения отвечает сеть выявления значимости. Исследования показывают, что сознательно мы можем решать задачу, учитывая не больше 3-х факторов и наша сознательная мысль длится не более 3 секунд. Под «сознательным» здесь понимается именно то, что вы привыкли ощущать как свою личность, свои мысли, свое настроение. Свое «Я» иными словами. Сеть выявления значимости — это то, чем вы будете умножать 38 на 62.
И именно по причине невеликих вычислительных мощностей, при сознательном решении задач, появляются все эти «на ум пошло», которые как вы понимаете, ни на какой ум не пошли, а были записаны на бумажку.
Гораздо более сложные решения, учитывающие гораздо больше факторов приходится принимать, когда дело касается отношений в стае. Да, в обычной первобытной человеческой стае. Один со вторым подрался, второй с третьим поделился едой, пятый десятого подсиживает, десятый с двадцатым в натянутых отношениях и прочая «Санта-Барбара». Обработкой всего этого объема информации занимается сеть пассивного режима или, по-другому, дефолт-система мозга.
Исследования показывают, что наша дефолт-система может обрабатывать отношения в стаях от 130 до 200 особей и длительность «одной мысли» может достигать 10 секунд. Сравните это с мощностью сети выявления значимости.
Плохие новости
Пока вы не обрадовались, что в вашей голове есть такие колоссальные вычислительные ресурсы — сразу же огорчу: «сознательно» вы не можете ими управлять. Дефолт-система всегда думает о том, о чем считает нужным, не спрашивая ваше сознание. Вы не можете приказать ей «думать» над архитектурой базы данных, она будет думать о том, как подсидеть начальника, если ей это интересно, а про базу данных — нет. Корова не спрашивает у молока на каком лугу пастись.
Дальше будет очень похоже на старпёрское брюзжание, но это факт: пока не совсем понятно как это получилось, но исследования на аппарате фМРТ однозначно указывают на то, что вы можете делать только что-то одно из трех:
Так что когда вы листаете фэйсбук — вы находитесь в состоянии усваивания информации, работает центральная исполнительная сеть. Дефолт-система в это время не активна, она не думает.
Еще одна плохая новость состоит в том, что в современном мире ваша дефолт-система не может толком пораскинуть мозгами, даже если вы «решили» дать ей на это время. Вы окружены вещами которые отвлекают дефолт-систему. От почты вы переключаетесь к скайпу, от скайпа к коллеге, потом кто-то позвонил, потом что-то запостили на фэйсбук ну и так далее. Состояние постоянной подключенности не дают дефолт-системе даже «считать из базы данных» составляющие проблемы, не говоря уж о том, чтобы проанализировать ее. По всему похоже, что только для «чтения из базы» нам нужно никак не меньше 20 минут постоянной сосредоточенности на проблеме. А только письма приходят в среднем каждые 10 минут, не говоря о скайпах, фэйсбуках и прочем. О какой сосредоточенности можно говорить?
Хорошие новости
Бывало ли у вас такое состояние, когда с вами о чем-то разговаривают, но вы не слышите? На самом деле звук достаточно громкий для того чтобы его услышать, но вы как-будто «отключены». Вы можете даже не знать о чем вы только что думали, как будто «ни о чем», «задумался о своем». Так вот это состояние «блуждания» и есть работа дефолт-системы. В такие моменты, как правило, вы думаете об отношениях с другими людьми. Один вам нахамил, второй подставил, третий не поддержал и пошло-поехало.
Еще одна хорошая новость состоит в том, что дефолт-система не видит особой разницы между анализом взаимодействий людей в стае и анализом аспектов проблемы, например, архитектуры базы данных. Она как бы «строит карту» ситуации, независимо от того «о чем» сама ситуация.
Слышали ли вы о том, как изобрели периодическую систему химических элементов? Менделееву она просто приснилась! Знаете ли вы обстоятельства открытия закона всемирного тяготения? Ньютону яблоко упало на голову! То есть люди в эти моменты сознательно не думали о проблеме. Один спал, второй яблоки ел. Но их дефолт-система была по-настоящему озадачена и думала на полную катушку!
Анри Пуанкаре, гениальнейший математик, придумавший в своей голове концепт, который строго доказать удалось только через 100 лет — тоже рассказывал о том, что открытия делает бессознательно. Он считал, что «поручил» своему подсознанию какую-то проблему, а сам может заниматься другими делами (на счет занятий другими делами, как мы сегодня знаем — ошибочка вышла, но тогда и фэйсбука не было).
Да и сами вы наверняка испытывали ощущение «Эврика!», когда задача, долго не находившая красивого решения «вдруг» сложилась. Что объединяет подобные случаи? Конечно, дефолт-система!
И самая хорошая новость состоит в том, что мы все-таки можем создать такие условия, в которых наша дефолт-система бросит перетирать какую-то свою муть про нахамившую вам продавщицу и все-таки заинтересуется проблемой архитектуры дазы данных.
Программирование дефолт-системы.
Когда вашей дефолт-системе «все понятно» — она просто крутит по кругу одну и туже пластинку: C++ — хороший, PHP — плохой, 1С — вообще туши свет. Если вы привыкли думать стереотипами, возвращаться снова и снова к один раз уже сделанным выводам — ваша дефолт-система ходит по уже протоптанным тропинкам и будет сообщать вашему сознанию все с большей уверенностью одни и теже ответы. А ваше сознание, кстати, будет усиленно пытаться «подогнать теоретическую базу» под эти ответы. Мол, всем подходит, у всех работает — и тут тоже подойдет, о чем тут думать?!
При чем самая засада в том, что с каждым следующим разом вы будете сами себя все больше и больше убеждать в том решении, которое было принято когда-то. Оно будет с каждым кругом становиться все «вернее» и «точнее», при том, что никаких новых фактов у вас нет — это просто особенность работы мозга. Стоит ли говорить, что очень велик риск, что такое решение рано или поздно очень больно разобьется о реальность.
Дефолт-система так поступает не потому что ей лень подумать, а для экономии. Дело в том, что наш мозг, составляя всего 2% массы нашего тела потребляет 20% ресурсов. И чем меньше он напрягается — тем больше сэкономит ресурсов. А зачем тратить ресурсы, если «и так все понятно»?
Здесь очень важным является понимание того, что сознание следует за мозгом, а не мозг за сознанием. Если мозг решил — сознание будет оправдывать и отстаивать с пеной у рта, формулируя витиеватые лингвистические конструкции, которые не факт что вообще относятся к делу. И если вдруг вы замечаете, что вам «все понятно» — значит мозг экономит ресурсы.
Заказчик выдвигает противоречивые требования — потому что все заказчики дураки
На всех проектах такая архитектура работает — значит и на этом сработает
Всякий раз, когда вы склонны выдать «простое» решение или объяснение — знайте: ваш мозг в очередной раз решил свалять дурака.
Для того, чтобы дефолт-система начала работать — надо показать ей противоречия ситуации. Заставить ее видеть, что модель реальности, которую она построила — существенно ущербна, не учитывает значимых аспектов ситуации, устарела. План простой:
Важно также понимать такой момент: вы не можете загрузить в дефолт-систему вопрос. Вы можете только загрузить ситуацию, будь то взаимоотношения людей в команде, требования пользователей к системе или ландшафт информационных систем. Далее, ваш мозг соберет модель этой ситуации, проанализирует все связи и построит ее карту. Ответа на вопрос «как я должен поступить» он вам не выдаст, но сама ситуация станет для вас яснее и ответы станут самоочевидны. Не менее важно понимать, что дефолт-система не скажет вам почему она собрала ситуацию так а не иначе и чем она руководствовалась в первую очередь, а какие аспекты посчитала несущественными. Вы (ваше сознание) будете вынуждены довериться ее выводам и найти «логичное» объяснение самостоятельно, но это уже будет совсем просто, оправдываться то мы умеем.
PRAKTIK
Теперь представьте, что за неделю до этого разрыва вы посетили семинар, где узнали о внимательном дыхании. Вы вспоминаете существование этого нового навыка и направляете внимание на свое дыхание.
Что произошло в вашем мозгу во время этих двух стадий сознания?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны представить две противоположные сети в мозге, известные как сеть пассивного режима работы мозга (Сеть в режиме по умолчанию, Default mode network или DMN) и сеть целевой активности (Task-positive network или TPN).
Вообразите, что вас только что оставил любимый человек. Вы сидите дома на диване и размышляете обо всех «ошибках», которые вы допустили до этого момента. Учитывая, что одним из главных факторов, определяющих депрессию и тревогу является паттерн самообвинения и постоянно повторяющихся мыслей, вы, вероятно, не будете удивлены появившимся чувством грусти.
Теперь представьте, что за неделю до этого разрыва вы посетили семинар, где узнали о внимательном дыхании. Вы вспоминаете существование этого нового навыка и направляете внимание на свое дыхание.
Что произошло в вашем мозгу во время этих двух стадий сознания?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны представить две противоположные сети в мозге, известные как сеть пассивного режима работы мозга (Сеть в режиме по умолчанию, Default mode network или DMN) и сеть целевой активности (Task-positive network или TPN).
Разные отделы мозга не подчинены друг другу строго, связи между ними работают в обе стороны. Это означает, например, что если человек участвует в мозговом штурме или креативной сессии, то у него активируется DMN, а TPN угнетается. Если человек работает над кодом, заполняет Excel-таблицу или что-то считает, то активируется TPN, а DMN угнетается.
Дефолт-система мозга — это набор структур мозга, активность в которых снижается при выполнении большинства задач. Дефолт-система активируется, когда человек вспоминает о важных событиях своей жизни, размышляет о том, что ждёт его в будущем, или об отношениях с другими людьми.
Эти две сети похожи на положение вкл/выкл выключателя света, поскольку активация одной по определению подавляет другую.
Разные отделы мозга не подчинены друг другу строго, связи между ними работают в обе стороны. Это означает, например, что если человек участвует в мозговом штурме или креативной сессии, то у него активируется DMN, а TPN угнетается. Если человек работает над кодом, заполняет Excel-таблицу или что-то считает, то активируется TPN, а DMN угнетается.
Дефолт-система мозга — это набор структур мозга, активность в которых снижается при выполнении большинства задач. Дефолт-система активируется, когда человек вспоминает о важных событиях своей жизни, размышляет о том, что ждёт его в будущем, или об отношениях с другими людьми.