Telkens wanneer u actief een taak uitvoert, bijvoorbeeld gewichtheffen in de sportschool of een zwaar examen aflegt, worden de delen van uw hersenen die nodig zijn om deze taak uit te voeren 'actief' wanneer neuronen hun elektrische activiteit verhogen. Maar zijn uw hersenen actief, zelfs als u op de bank ligt?

Het antwoord, zo hebben onderzoekers gevonden, is ja. De afgelopen twintig jaar hebben ze het zogenaamde standaardmodusnetwerk gedefinieerd: een verzameling ogenschijnlijk niet-gerelateerde hersengebieden die worden geactiveerd als je helemaal niet veel doet. De ontdekking ervan heeft inzichten opgeleverd in hoe de hersenen functioneren buiten goed gedefinieerde taken en heeft ook aanleiding gegeven tot onderzoek naar de rol van hersennetwerken – en niet alleen hersengebieden – bij het beheren van onze interne ervaringen.

Aan het einde van de 20e eeuw begonnen neurowetenschappers nieuwe technieken te gebruiken om beelden te maken van de hersenen van mensen terwijl ze taken uitvoerden in scanmachines. Zoals verwacht nam de activiteit in bepaalde hersengebieden toe tijdens taken – en tot verbazing van de onderzoekers nam de activiteit in andere hersengebieden tegelijkertijd af. De neurowetenschappers waren geïntrigeerd door het feit dat tijdens een grote verscheidenheid aan taken dezelfde hersengebieden consequent hun activiteit terugdraaiden.

Het was alsof deze gebieden actief waren als de persoon niets deed, en vervolgens uitgeschakeld waren als de geest zich op iets externs moest concentreren.

Onderzoekers noemden deze gebieden ‘taaknegatief’. Toen ze voor het eerst werden geïdentificeerd, Marcus Raichle, een neuroloog aan de Washington University School of Medicine in St. Louis, vermoedde dat deze taak-negatieve gebieden een belangrijke rol spelen in de rustende geest. "Dit riep de vraag op: 'Wat is de basisactiviteit van de hersenen?'", herinnert Raichle zich. In een experiment vroeg hij mensen in scanners om hun ogen te sluiten en gewoon hun gedachten te laten afdwalen terwijl hij hun hersenactiviteit mat.

Hij ontdekte dat tijdens rust, wanneer we mentaal naar binnen keren, taak-negatieve gebieden meer energie verbruiken dan de rest van de hersenen. In een artikel uit 2001 noemde hij deze activiteit “een standaardmodus van de hersenfunctie.” Twee jaar later, na het genereren van gegevens met een hogere resolutie, ontdekte een team van de Stanford University School of Medicine dat deze taak-negatieve activiteit een samenhangend netwerk van op elkaar inwerkende hersengebieden definieert, dat zij noemden het standaardmodusnetwerk.

De ontdekking van het standaardmodusnetwerk wekte bij neurowetenschappers de nieuwsgierigheid op naar wat de hersenen doen als er geen naar buiten gerichte taak is. Hoewel sommige onderzoekers geloofden dat de belangrijkste functie van het netwerk het genereren van onze ervaring van afdwalen of dagdromen was, waren er nog tal van andere vermoedens. Misschien beheerste het bewustzijnsstromen of activeerde het herinneringen aan ervaringen uit het verleden. En disfunctie in het standaardmodusnetwerk werd naar voren gebracht als een mogelijk kenmerk van vrijwel elke psychiatrische en neurologische aandoening, waaronder depressie, schizofrenie en de ziekte van Alzheimer.

Sindsdien heeft een stortvloed aan onderzoek naar de standaardmodus dat aanvankelijke begrip bemoeilijkt. “Het was erg interessant om te zien met welke verschillende taken en paradigma’s het standaardmodusnetwerk de afgelopen twintig jaar te maken heeft gehad”, zegt Lucina Uddin, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Californië, Los Angeles.

De standaardmodus was een van de eerste hersennetwerken die door de wetenschap werd gekenmerkt. Het bestaat uit een handvol hersengebieden, waaronder enkele aan de voorkant van de hersenen, zoals de dorsale en ventrale mediale prefrontale cortex, en andere verspreid over het orgaan, zoals de achterste cingulaire cortex, de precuneus en de hoekige gyrus. Deze regio's worden geassocieerd met geheugen, herhaling van ervaringen, voorspelling, actieoverweging, beloning/straf en informatie-integratie. (De gekleurde markering in de volgende afbeelding geeft enkele van de buitenste hersengebieden aan die actiever worden wanneer het standaardnetwerk wordt ingeschakeld.)

Sinds de ontdekking ervan hebben neurowetenschappers losjes een handvol extra afzonderlijke netwerken geïdentificeerd die elk schijnbaar uiteenlopende delen van de hersenen activeren. Deze geactiveerde gebieden handelen niet onafhankelijk, maar harmoniëren eerder synchroon met elkaar. “Je kunt een symfonieorkest niet alleen maar zien als de violen of de hobo’s”, zei Raichle. Op dezelfde manier werken de afzonderlijke delen in een hersennetwerk samen om effecten teweeg te brengen die ze alleen samen kunnen veroorzaken.

Volgens onderzoek omvatten de effecten van het standaardmodusnetwerk het afdwalen van de geest, het herinneren van ervaringen uit het verleden, het nadenken over de mentale toestand van anderen, het visualiseren van de toekomst en het verwerken van taal. Hoewel dit misschien een greep lijkt uit niet-gerelateerde aspecten van cognitie, Vinod Menon, de directeur van het Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory, theoretiseerde onlangs dat al deze functies nuttig kunnen zijn bij het construeren van een intern verhaal. Volgens hem helpt het standaardmodusnetwerk je na te denken over wie je bent in relatie tot anderen, je ervaringen uit het verleden terug te halen en dat allemaal vervolgens in een samenhangend zelfverhaal te verpakken.

De standaardmodus is duidelijk iets ingewikkelds aan het doen; het is betrokken bij veel verschillende processen die niet netjes kunnen worden beschreven. "Het is nogal dwaas om te denken dat we ooit zullen zeggen: 'Deze ene hersenregio of dit ene hersennetwerk doet één ding'", zei Uddin. “Ik denk niet dat het zo werkt.”

Uddin begon het standaardmodusnetwerk te onderzoeken omdat ze geïnteresseerd was in zelfherkenning, en veel zelfherkenningstaken, zoals het identificeren van je eigen gezicht of stem, leken verband te houden met het netwerk. De afgelopen jaren heeft ze haar aandacht verlegd naar interacties tussen hersennetwerken. Net zoals verschillende hersengebieden met elkaar interageren om netwerken te vormen, interageren verschillende netwerken op betekenisvolle manieren met elkaar, zei Uddin. "Netwerkinteracties zijn in sommige opzichten verhelderender om te bestuderen dan alleen een geïsoleerd netwerk, omdat ze samenwerken en vervolgens uit elkaar vallen en vervolgens in de loop van de tijd veranderen wat ze doen."

Ze is vooral geïnteresseerd in de manier waarop het netwerk in de standaardmodus samenwerkt het saillantienetwerk, wat ons lijkt te helpen het meest relevante stukje informatie op een bepaald moment te identificeren. Haar werk suggereert dat het saillantienetwerk detecteert wanneer iets belangrijk is om aandacht aan te besteden en vervolgens fungeert als een uitschakelaar voor het standaardmodusnetwerk.

Onderzoekers hebben ook onderzocht of psychische stoornissen zoals depressie verband kunnen houden met problemen met het standaardmodusnetwerk. Tot nu toe zijn de bevindingen niet doorslaggevend geweest. Bij mensen met een depressie hebben sommige onderzoekers bijvoorbeeld ontdekt dat netwerkknooppunten overmatig verbonden zijn, terwijl anderen het tegenovergestelde hebben ontdekt: dat knooppunten er niet in slagen verbinding te maken. En uit sommige onderzoeken blijkt dat het standaardmodusnetwerk zelf niet abnormaal is, maar de interacties met andere netwerken wel. Deze bevindingen lijken misschien onverenigbaar, maar ze komen overeen met recente bevindingen dat depressie misschien wel het geval is een cluster van verschillende stoornissen die zich presenteren met vergelijkbare symptomen.

Ondertussen heeft Menon ontwikkeld wat hij de drievoudige netwerktheorie. Het stelt dat abnormale interacties tussen het standaardmodusnetwerk, het salience-netwerk en een derde, het frontoparietale netwerk, kunnen bijdragen aan psychische stoornissen, waaronder schizofrenie, depressie, angst, dementie en autisme. Doorgaans neemt de activiteit van het standaardmodusnetwerk af wanneer iemand aandacht besteedt aan een externe stimulus, terwijl de activiteit in de twee andere netwerken toeneemt. Dit duwen en trekken tussen netwerken werkt mogelijk niet op dezelfde manier bij mensen met psychiatrische of ontwikkelingsstoornissen, vermoedt Menon.

Deanna Barch, die de neurobiologie van psychische aandoeningen bestudeert aan de Washington University in St. Louis, is geïntrigeerd door de drievoudige netwerktheorie. Onderzoeken hoe netwerken anders zijn aangesloten bij mensen met psychische stoornissen kan onderzoekers helpen onderliggende mechanismen te vinden en behandelingen te ontwikkelen, zei ze. Ze denkt echter niet dat netwerkinteracties alleen de psychische aandoening volledig kunnen verklaren. "Ik beschouw het begrijpen van connectiviteitsverschillen als uitgangspunt", zei Barch. “Het is geen eindpunt.”

Het huidige begrip van het standaardmodusnetwerk is zeker ook niet het eindpunt ervan. Sinds de ontdekking ervan heeft het neurowetenschappers ertoe aangezet om verder te denken dan de verantwoordelijkheden van afzonderlijke hersengebieden en naar de effecten van interacties tussen hersennetwerken. En het heeft veel mensen ertoe aangezet de naar binnen gerichte activiteiten van de geest te waarderen: zelfs als we aan het dagdromen zijn of in rust zijn, zijn onze hersenen hard aan het werk om dit mogelijk te maken.