Närhelst du aktivt utför en uppgift - till exempel lyfter vikter på gymmet eller gör en hård undersökning - blir de delar av din hjärna som krävs för att utföra den "aktiva" när neuroner ökar sin elektriska aktivitet. Men är din hjärna aktiv även när du är ute på soffan?

Svaret, har forskare funnit, är ja. Under de senaste två decennierna har de definierat vad som är känt som standardlägesnätverket, en samling till synes orelaterade områden i hjärnan som aktiveras när du inte gör så mycket alls. Dess upptäckt har gett insikter i hur hjärnan fungerar utanför väldefinierade uppgifter och har också föranlett forskning om hjärnnätverkens roll - inte bara hjärnregioner - för att hantera vår interna upplevelse.

I slutet av 20-talet började neurovetare använda nya tekniker för att ta bilder av människors hjärnor när de utförde uppgifter i skanningsmaskiner. Som väntat ökade aktiviteten i vissa hjärnområden under uppgifter - och till forskarnas förvåning minskade aktiviteten i andra hjärnområden samtidigt. Neuroforskarna var intresserade av att under en mängd olika uppgifter, slog samma hjärnområden konsekvent tillbaka sin aktivitet.

Det var som om dessa områden hade varit aktiva när personen inte gjorde någonting, och sedan stängts av när sinnet var tvungen att koncentrera sig på något yttre.

Forskare kallade dessa områden "uppgiftsnegativa". När de först identifierades, Marcus Raichle, en neurolog vid Washington University School of Medicine i St. Louis, misstänkte att dessa uppgiftsnegativa områden spelar en viktig roll i det vilande sinnet. "Detta väckte frågan om 'Vad är baslinjens hjärnaktivitet?'" påminde Raichle. I ett experiment bad han människor i skannrar att blunda och helt enkelt låta tankarna vandra medan han mätte deras hjärnaktivitet.

Han fann att under vila, när vi vänder oss mentalt inåt, använder uppgiftsnegativa områden mer energi än resten av hjärnan. I en tidning från 2001 kallade han denna aktivitet "ett standardläge för hjärnfunktion.” Två år senare, efter att ha genererat data med högre upplösning, upptäckte ett team från Stanford University School of Medicine att denna uppgiftsnegativa aktivitet definierar ett sammanhängande nätverk av interagerande hjärnregioner, som de kallade standardlägets nätverk.

Upptäckten av standardlägesnätverket väckte nyfikenhet bland neuroforskare om vad hjärnan gör i avsaknad av en utåtriktad uppgift. Även om vissa forskare trodde att nätverkets huvudsakliga funktion var att generera vår upplevelse av sinnesvandring eller dagdrömmer, fanns det många andra gissningar. Kanske kontrollerade det strömmar av medvetande eller aktiverade minnen av tidigare erfarenheter. Och dysfunktion i standardlägesnätverket var ett potentiellt inslag i nästan alla psykiatriska och neurologiska störningar, inklusive depression, schizofreni och Alzheimers sjukdom.

Sedan dess har en uppsjö av forskning om standardläget komplicerat den första förståelsen. "Det har varit väldigt intressant att se vilka typer av olika uppgifter och paradigm som engagerar standardlägesnätverket under de senaste 20 åren," sa Lucina Uddin, en neuroforskare vid University of California, Los Angeles.

Standardläget var ett av de första hjärnnätverken som kännetecknades av vetenskap. Den består av en handfull hjärnregioner, inklusive några på framsidan av hjärnan, som de dorsala och ventrala mediala prefrontala cortexerna, och andra utspridda över hela organet, som den bakre cingulate cortex, precuneus och vinkelgyrus. Dessa regioner är förknippade med minne, upplevelserespel, förutsägelse, handlingsövervägande, belöning/straff och informationsintegration. (Den färgade markeringen i följande figur indikerar några av de yttre hjärnområdena som blir mer aktiva när standardnätverket kopplas in.)

Sedan upptäckten har neuroforskare löst identifierat en handfull ytterligare distinkta nätverk som var och en aktiverar till synes olika delar av hjärnan. Dessa aktiverade områden agerar inte oberoende, utan harmoniserar snarare synkront med varandra. "Du kan inte tänka på en symfoniorkester som bara fiolerna eller oboerna," sa Raichle. På liknande sätt, i ett hjärnnätverk, samverkar de enskilda delarna för att åstadkomma effekter som de bara kan producera tillsammans.

Enligt forskning inkluderar effekterna av standardlägesnätverket sinnesvandring, att minnas tidigare erfarenheter, tänka på andras mentala tillstånd, föreställa sig framtiden och bearbeta språk. Även om detta kan tyckas vara en väska med orelaterade aspekter av kognition, Vinod Menon, chef för Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory, teoretiserade nyligen att alla dessa funktioner kan vara till hjälp i konstruera en intern berättelse. Enligt hans uppfattning hjälper standardlägesnätverket dig att tänka på vem du är i förhållande till andra, komma ihåg dina tidigare erfarenheter och sedan slå ihop allt detta i en sammanhängande självberättelse.

Standardläget är helt klart upp till något komplicerat; det är involverat i många olika processer som inte kan beskrivas på ett snyggt sätt. "Det är lite dumt att tro att vi någonsin kommer att vara som," Den här hjärnregionen eller ett hjärnnätverk gör en sak, " sa Uddin. "Jag tror inte att det är så det fungerar."

Uddin började undersöka standardlägesnätverket eftersom hon var intresserad av självigenkänning, och många självigenkänningsuppgifter, som att identifiera ditt eget ansikte eller röst, verkade vara associerade med nätverket. De senaste åren har hon flyttat sin uppmärksamhet till interaktioner mellan hjärnnätverk. Precis som olika hjärnområden interagerar med varandra för att bilda nätverk, interagerar olika nätverk med varandra på meningsfulla sätt, sa Uddin. "Nätverksinteraktioner är mer belysande att studera på vissa sätt än bara ett nätverk isolerat eftersom de fungerar tillsammans och sedan går isär och sedan ändrar vad de gör över tiden."

Hon är särskilt intresserad av hur standardlägesnätverket interagerar med framträdande nätverket, vilket verkar hjälpa oss att identifiera den mest relevanta informationen vid varje given tidpunkt. Hennes arbete tyder på att salience-nätverket upptäcker när något är viktigt att uppmärksamma och sedan fungerar som en avstängningsknapp för standardlägesnätverket.

Forskare har också undersökt om psykiska störningar som depression kan kopplas till problem med standardlägesnätverket. Hittills har resultaten varit ofullständiga. Hos personer med depression, till exempel, har vissa forskare funnit att nätverksnoder är alltför anslutna, medan andra har funnit motsatsen - att noder inte kan ansluta. Och i vissa studier är själva standardlägesnätverket inte onormalt, men dess interaktioner med andra nätverk är det. Dessa fynd kan verka oförenliga, men de överensstämmer med de senaste fynden som depression kanske är ett kluster av olika störningar som har liknande symtom.

Samtidigt har Menon utvecklat vad han kallar trippelnätteori. Den hävdar att onormala interaktioner mellan standardlägesnätverket, saliencenätverket och ett tredje som kallas frontoparietalnätverket kan bidra till psykiska störningar inklusive schizofreni, depression, ångest, demens och autism. Vanligtvis minskar aktiviteten i standardlägesnätverket när någon uppmärksammar en extern stimulans, medan aktiviteten i de två andra nätverken ökar. Denna push and pull mellan nätverk kanske inte fungerar på samma sätt hos personer med psykiatriska eller utvecklingsstörningar, misstänker Menon.

Deanna Barch, som studerar neurobiologin av psykiska sjukdomar vid Washington University i St. Louis, är fascinerad av teorin om trippelnätverk. Att undersöka hur nätverk är kopplade på olika sätt hos personer med psykiska störningar kan hjälpa forskare att hitta underliggande mekanismer och utveckla behandlingar, sa hon. Hon tror dock inte att enbart nätverksinteraktioner helt förklarar psykisk ohälsa. "Jag tänker på att förstå skillnader i anslutningar som en utgångspunkt," sa Barch. "Det är inte en slutpunkt."

Den nuvarande förståelsen av standardlägesnätverket är säkert inte dess slutpunkt heller. Sedan upptäckten har det drivit neuroforskare att tänka bortom ansvaret för enskilda hjärnregioner till effekterna av interaktioner mellan hjärnnätverk. Och det har drivit många människor att uppskatta sinnets inåtriktade aktiviteter – att även när vi dagdrömmer eller vilar, arbetar vår hjärna hårt för att få det att hända.