Bất cứ khi nào bạn đang tích cực thực hiện một nhiệm vụ - chẳng hạn như nâng tạ ở phòng tập thể dục hoặc làm một bài kiểm tra khó - các phần não cần thực hiện nhiệm vụ đó sẽ trở nên “hoạt động” khi các tế bào thần kinh tăng cường hoạt động điện của chúng. Nhưng bộ não của bạn có hoạt động ngay cả khi bạn đang nằm dài trên ghế dài không?

Câu trả lời, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy, là có. Trong hai thập kỷ qua, họ đã xác định được cái được gọi là mạng chế độ mặc định, một tập hợp các khu vực dường như không liên quan của não sẽ kích hoạt khi bạn không làm gì nhiều. Khám phá của nó đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách thức hoạt động của não bên ngoài các nhiệm vụ được xác định rõ ràng và cũng đã thúc đẩy nghiên cứu về vai trò của mạng lưới não - không chỉ các vùng não - trong việc quản lý trải nghiệm bên trong của chúng ta.

Vào cuối thế kỷ 20, các nhà khoa học thần kinh bắt đầu sử dụng các kỹ thuật mới để chụp ảnh não người khi họ thực hiện các nhiệm vụ trong máy quét. Đúng như dự đoán, hoạt động ở một số vùng não nhất định đã tăng lên trong khi thực hiện nhiệm vụ - và trước sự ngạc nhiên của các nhà nghiên cứu, hoạt động ở các vùng não khác cũng đồng thời giảm xuống. Các nhà khoa học thần kinh tò mò rằng trong nhiều nhiệm vụ khác nhau, các vùng não giống nhau đều liên tục quay trở lại hoạt động của chúng.

Như thể những khu vực này đã hoạt động khi con người không làm gì cả và sau đó tắt đi khi tâm trí phải tập trung vào điều gì đó bên ngoài.

Các nhà nghiên cứu gọi những lĩnh vực này là “nhiệm vụ tiêu cực”. Khi họ lần đầu tiên được xác định, Marcus Raichle, một nhà thần kinh học tại Trường Y Đại học Washington ở St. Louis, nghi ngờ rằng những vùng tiêu cực với nhiệm vụ này đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp tâm trí nghỉ ngơi. “Điều này đặt ra câu hỏi 'Hoạt động cơ bản của não là gì?'” Raichle nhớ lại. Trong một thí nghiệm, ông yêu cầu những người ngồi trong máy quét nhắm mắt lại và để tâm trí họ lang thang trong khi ông đo hoạt động não của họ.

Ông phát hiện ra rằng trong thời gian nghỉ ngơi, khi chúng ta hướng tâm trí vào bên trong, các vùng tiêu cực về nhiệm vụ sẽ sử dụng nhiều năng lượng hơn phần còn lại của não. Trong một bài báo năm 2001, ông gọi hoạt động này là “Một chế độ mặc định của chức năng não.” Hai năm sau, sau khi tạo ra dữ liệu có độ phân giải cao hơn, một nhóm từ Trường Y thuộc Đại học Stanford đã phát hiện ra rằng hoạt động phủ định nhiệm vụ này xác định một mạng lưới mạch lạc gồm các vùng não tương tác mà họ gọi là mạng chế độ mặc định.

Việc phát hiện ra mạng chế độ mặc định đã khơi dậy sự tò mò của các nhà khoa học thần kinh về những gì bộ não đang làm khi không có nhiệm vụ tập trung vào bên ngoài. Mặc dù một số nhà nghiên cứu tin rằng chức năng chính của mạng lưới là tạo ra trải nghiệm tâm trí lang thang hoặc mơ mộng của chúng ta, nhưng vẫn có rất nhiều phỏng đoán khác. Có thể nó kiểm soát các dòng ý thức hoặc kích hoạt ký ức về những trải nghiệm trong quá khứ. Và rối loạn chức năng trong mạng chế độ mặc định được coi là một đặc điểm tiềm ẩn của hầu hết mọi rối loạn tâm thần và thần kinh, bao gồm trầm cảm, tâm thần phân liệt và bệnh Alzheimer.

Kể từ đó, một loạt nghiên cứu về chế độ mặc định đã làm phức tạp thêm sự hiểu biết ban đầu đó. “Thật thú vị khi thấy các loại nhiệm vụ và mô hình khác nhau tham gia vào mạng chế độ mặc định trong 20 năm qua,” cho biết Lucina Uddin, một nhà thần kinh học tại Đại học California, Los Angeles.

Chế độ mặc định là một trong những mạng não đầu tiên được đặc trưng bởi khoa học. Nó bao gồm một số vùng não, trong đó có một số vùng ở phía trước não, như vỏ não trước trán ở vùng lưng và bụng, và những vùng khác nằm rải rác khắp cơ quan, như vỏ não vành sau, vùng tiền thùy và hồi góc. Các vùng này được liên kết với trí nhớ, trải nghiệm lại, dự đoán, cân nhắc hành động, khen thưởng/trừng phạt và tích hợp thông tin. (Vùng tô sáng màu trong hình dưới đây biểu thị một số vùng não bên ngoài hoạt động mạnh hơn khi mạng mặc định hoạt động.)

Kể từ khi phát hiện ra nó, các nhà khoa học thần kinh đã xác định một cách lỏng lẻo một số mạng lưới riêng biệt bổ sung mà mỗi mạng lưới này kích hoạt các khu vực dường như khác nhau của não. Các khu vực được kích hoạt này không hoạt động độc lập mà hòa hợp đồng bộ với nhau. Raichle nói: “Bạn không thể nghĩ về một dàn nhạc giao hưởng chỉ có những cây vĩ cầm hay đàn oboes. Tương tự, trong mạng lưới não, các bộ phận riêng lẻ tương tác với nhau để mang lại những hiệu ứng mà chúng chỉ có thể tạo ra cùng nhau.

Theo nghiên cứu, tác động của mạng chế độ mặc định bao gồm tâm trí lang thang, ghi nhớ những trải nghiệm trong quá khứ, suy nghĩ về trạng thái tinh thần của người khác, hình dung về tương lai và xử lý ngôn ngữ. Mặc dù điều này có vẻ giống như một tập hợp các khía cạnh không liên quan của nhận thức, Vinod menon, giám đốc Phòng thí nghiệm khoa học thần kinh hệ thống và nhận thức Stanford, gần đây đã đưa ra giả thuyết rằng tất cả các chức năng này có thể hữu ích trong xây dựng câu chuyện nội tâm. Theo quan điểm của anh ấy, mạng chế độ mặc định giúp bạn suy nghĩ về con người của mình trong mối quan hệ với người khác, nhớ lại những trải nghiệm trong quá khứ của bạn và sau đó gói gọn tất cả những điều đó thành một câu chuyện tự kể mạch lạc.

Chế độ mặc định rõ ràng là có điều gì đó phức tạp; nó liên quan đến nhiều quá trình khác nhau không thể diễn tả hết được. Uddin nói: “Thật là ngớ ngẩn khi nghĩ rằng chúng ta sẽ giống như thế này: 'Một vùng não hoặc một mạng lưới não này làm một việc'. “Tôi không nghĩ đó là cách nó hoạt động.”

Uddin bắt đầu điều tra mạng chế độ mặc định vì cô ấy quan tâm đến việc tự nhận dạng và nhiều nhiệm vụ tự nhận dạng, chẳng hạn như nhận dạng khuôn mặt hoặc giọng nói của chính bạn, dường như có liên quan đến mạng. Trong những năm gần đây, cô đã chuyển sự chú ý sang sự tương tác giữa các mạng não. Uddin cho biết, giống như các vùng não khác nhau tương tác với nhau để tạo thành mạng lưới, các mạng khác nhau cũng tương tác với nhau theo những cách có ý nghĩa. “Việc nghiên cứu các tương tác trên mạng sẽ dễ hiểu hơn theo một số cách chứ không chỉ là một mạng tách biệt vì chúng hoạt động cùng nhau rồi tách ra và sau đó thay đổi những gì chúng đang làm theo thời gian.”

Cô ấy đặc biệt quan tâm đến cách mạng chế độ mặc định tương tác với mạng nổi bật, điều này dường như giúp chúng tôi xác định phần thông tin phù hợp nhất tại bất kỳ thời điểm nào. Công việc của cô cho thấy mạng nổi bật sẽ phát hiện khi có điều gì đó quan trọng cần chú ý và sau đó hoạt động như một công tắc tắt cho mạng chế độ mặc định.

Các nhà nghiên cứu cũng đang kiểm tra xem liệu các rối loạn sức khỏe tâm thần như trầm cảm có thể liên quan đến các vấn đề với mạng chế độ mặc định hay không. Cho đến nay, những phát hiện vẫn chưa có kết luận. Ví dụ, ở những người bị trầm cảm, một số nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các nút mạng được kết nối quá mức, trong khi những người khác lại thấy điều ngược lại - các nút đó không kết nối được. Và trong một số nghiên cứu, bản thân mạng ở chế độ mặc định không có gì bất thường, nhưng sự tương tác của nó với các mạng khác thì có. Những phát hiện này có vẻ không tương thích với nhau, nhưng chúng phù hợp với những phát hiện gần đây rằng trầm cảm có lẽ một nhóm các rối loạn khác nhau xuất hiện với các triệu chứng tương tự.

Trong khi đó, Menon đã phát triển cái mà ông gọi là lý thuyết mạng ba. Nó cho rằng các tương tác bất thường giữa mạng chế độ mặc định, mạng cứu cánh và mạng thứ ba gọi là mạng phía trước có thể góp phần gây ra các rối loạn sức khỏe tâm thần bao gồm tâm thần phân liệt, trầm cảm, lo lắng, mất trí nhớ và tự kỷ. Thông thường, hoạt động của mạng chế độ mặc định sẽ giảm khi ai đó chú ý đến tác nhân kích thích bên ngoài, trong khi hoạt động ở hai mạng còn lại lại tăng lên. Menon nghi ngờ rằng sự đẩy và kéo giữa các mạng này có thể không hoạt động theo cách tương tự ở những người bị rối loạn tâm thần hoặc phát triển.

Deanna Barch, người nghiên cứu sinh học thần kinh của các bệnh tâm thần tại Đại học Washington ở St. Louis, bị hấp dẫn bởi lý thuyết mạng lưới ba. Bà cho biết, việc điều tra xem các mạng lưới được kết nối khác nhau như thế nào ở những người bị rối loạn sức khỏe tâm thần có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm ra các cơ chế cơ bản và phát triển các phương pháp điều trị. Tuy nhiên, cô ấy không nghĩ chỉ riêng tương tác mạng sẽ giải thích đầy đủ về bệnh tâm thần. Barch nói: “Tôi nghĩ việc hiểu rõ sự khác biệt về khả năng kết nối là điểm khởi đầu. “Nó không phải là điểm cuối.”

Sự hiểu biết hiện tại về mạng chế độ mặc định chắc chắn cũng không phải là điểm cuối của nó. Kể từ khi được phát hiện, nó đã thúc đẩy các nhà khoa học thần kinh nghĩ xa hơn trách nhiệm của từng vùng não đối với tác động của sự tương tác giữa các mạng não. Và nó khiến nhiều người đánh giá cao các hoạt động hướng nội của tâm trí - rằng ngay cả khi chúng ta mơ mộng hay nghỉ ngơi, bộ não của chúng ta vẫn nỗ lực làm việc để biến điều đó thành hiện thực.