Episode 12 | Das Default Mode Network

Episoden-Zusammenfassung


Dein Gehirn macht etwa 2% deines Körpergewichts aus, verbraucht
aber 20% deiner Energie. Das entspricht ungefähr einer
20-Watt-Glühbirne im Dauerbetrieb. Und jetzt kommt das Seltsame:
Wenn du dich intensiv auf ein schwieriges Problem konzentrierst,
ist der Anstieg des Energieverbrauchs kaum messbar. Was also
macht dein Gehirn mit all dieser Energie, wenn du nicht bewusst
nachdenkst?


In dieser Episode erkunden wir eine der überraschendsten
Entdeckungen der modernen Neurowissenschaft: Das Gehirn ist
niemals wirklich untätig. Als Marcus Raichle bemerkte, dass
bestimmte Hirnregionen in Ruhe aktiver waren als bei fokussierten
Aufgaben, entdeckte er ein verborgenes Netzwerk, das den Großteil
des Energiebudgets des Gehirns verbraucht. Das Default Mode
Network erweist sich als die neuronale Infrastruktur unseres
Innenlebens: Selbstreflexion, Zukunftsplanung,
Gedächtniskonsolidierung, soziale Kognition und kreative
Einsicht.


Dies ist die letzte Episode unseres Grundlagen-Teils. In zwölf
Episoden haben wir erkundet, wie der Geist Informationen
verarbeitet und speichert. Die Schlussfolgerung? "Nichtstun"
könnte fürs Lernen essenziell sein.



Behandelte Kernthemen


Das Energie-Paradox des Gehirns: 2% des Körpergewichts, 20%
der Energie, doch Aufgaben verändern den Verbrauch um weniger als
5%

Wie die Hirnbildgebung "Ruhe" jahrzehntelang als leere
Baseline behandelte

Marcus Raichles zufällige Entdeckung konsistenter
"Deaktivierungen" während Aufgaben

Das PNAS-Grundlagenpaper von 2001: "A default mode of brain
function"

Raichles "Dunkle Energie"-Analogie: Wir haben die kognitive
Neurowissenschaft auf weniger als 5% dessen aufgebaut, was das
Gehirn tatsächlich tut

Die Kernfunktionen des DMN: selbstbezogenes Denken, mentale
Zeitreisen, Mind-Wandering und soziale Simulation

Die Hypothese der konstruktiven episodischen Simulation:
Erinnerungsfehler sind ein Feature, kein Bug

Mind-Wandering nimmt 30 bis 50% der Wachzeit ein und ist
überwiegend zukunftsorientiert

Die Kreativitätsverbindung: Wallas' vier Phasen treffen auf
moderne Neurowissenschaft

Das Drei-Netzwerk-Modell kreativer Kognition (DMN, Exekutives
Kontrollnetzwerk, Salienznetzwerk)

Der Aha-Moment: Gamma-Burst nach Alpha-"sensorischem Gating"

Wache Ruhe und Gedächtniskonsolidierung: 10 Minuten stille
Ruhe stärken das Gedächtnis für über 7 Tage

Praktische Erkenntnisse: Warum Ruhe keine Faulheit ist




Erwähnte Forscherinnen und Forscher



Marcus Raichle (Washington University in St.
Louis): Entdeckung des Default Mode Network, Energiebudget des
Gehirns, "Dunkle Energie"-Metapher


Gordon Shulman (Washington University):
Meta-Analyse der aufgabenbezogenen Deaktivierungen von 1997


Michael Greicius (Stanford University):
fMRT-Validierung des DMN als funktionell verbundenes Netzwerk


Michael Fox (Washington University):
Entdeckung der antikorrelierenden Wippe zwischen DMN und
aufgabenpositiven Netzwerken


Jessica Andrews-Hanna (University of Arizona):
Aufteilung des DMN in drei Subsysteme


Daniel Schacter (Harvard University):
Hypothese der konstruktiven episodischen Simulation


Donna Rose Addis (University of Toronto):
Erinnerung und Zukunftsvorstellung teilen neuronale Substrate


Randy Buckner (Harvard University):
Selbstprojektion und DMN-Anatomie


Demis Hassabis und Eleanor Maguire (University
College London): Patienten mit Hippocampus-Schäden können keine
neuen Erfahrungen imaginieren


Roger Beaty (Penn State University):
Drei-Netzwerk-Modell kreativer Kognition, Vorhersage von
Kreativität durch Hirnkonnektivität


Mark Jung-Beeman und John Kounios: Neuronale
Signatur der Einsicht und der Aha-Moment


Benjamin Baird (University of
Wisconsin-Madison): Mind-Wandering fördert kreative Inkubation


Vinod Menon (Stanford University):
Triple-Netzwerk-Modell, 20-Jahres-Synthese des DMN


Michaela Dewar (Heriot-Watt University): Kurze
wache Ruhe stärkt das Langzeitgedächtnis


Mary Helen Immordino-Yang (University of
Southern California): "Rest is not idleness" und Implikationen
für Bildung


Judson Brewer (Brown University): Meditation
und reduzierte DMN-Aktivität


Robin Carhart-Harris (University of
California, San Francisco): Psychedelika und DMN-Auflösung




Wichtige Studien und Quellen


Raichle, M.E. et al. (2001). "A default mode of brain
function." Proceedings of the National Academy of Sciences,
98(2), 676-682.

Shulman, G.L. et al. (1997). "Common blood flow changes
across visual tasks: II. Decreases in cerebral cortex." Journal
of Cognitive Neuroscience, 9(5), 648-663.

Fox, M.D. et al. (2005). "The human brain is intrinsically
organized into dynamic, anticorrelated functional networks."
PNAS, 102(27), 9673-9678.

Raichle, M.E. (2006). "The brain's dark energy." Science,
314(5803), 1249-1250.

Schacter, D.L., Addis, D.R. & Buckner, R.L. (2007).
"Remembering the past to imagine the future: The prospective
brain." Nature Reviews Neuroscience, 8(9), 657-661.

Mason, M.F. et al. (2007). "Wandering minds: The default
network and stimulus-independent thought." Science, 315(5810),
393-395.

Baird, B. et al. (2012). "Inspired by distraction: Mind
wandering facilitates creative incubation." Psychological
Science, 23(10), 1117-1122.

Beaty, R.E. et al. (2016). "Creative cognition and brain
network dynamics." Trends in Cognitive Sciences, 20(2), 87-95.

Jung-Beeman, M. et al. (2004). "Neural activity when people
solve verbal problems with insight." PLoS Biology, 2(4), e97.

Dewar, M. et al. (2012). "Brief wakeful resting boosts new
memories over the long term." Psychological Science, 23(9),
955-960.

Immordino-Yang, M.H., Christodoulou, J.A. & Singh, V.
(2012). "Rest is not idleness." Perspectives on Psychological
Science, 7(4), 352-364.




Wichtige Zahlen zum Merken



2% des Körpergewichts, 20%
der Energie: der überproportionale Energieverbrauch des Gehirns


Weniger als 5%: der Anteil der Gehirnenergie,
der sich bei fokussierten Aufgaben verändert


20 Watt: der kontinuierliche Energieverbrauch
des Gehirns


2001: das Jahr, in dem Raichle das
bahnbrechende DMN-Paper veröffentlichte


30 bis 50%: der Anteil der Wachzeit, der mit
Mind-Wandering verbracht wird


41%: Verbesserung bei kreativen Problemen nach
Mind-Wandering bei leichten Aufgaben (Baird et al.)


10 Minuten: die Menge an stiller Ruhe, die das
Gedächtnis für über 7 Tage stärkt (Dewar et al.)


95%: der Anteil der Gehirnenergie, der für
intrinsische, laufende Aktivität aufgewendet wird




Einprägsame Zitate
"Wir haben nahezu das gesamte Gebäude der kognitiven
Neurowissenschaft auf weniger als 5% dessen aufgebaut, was das
Gehirn tatsächlich tut." 
(Marcus Raichle, paraphrasiert)


"Ein wandernder Geist ist ein unglücklicher Geist." 
(Killingsworth und Gilbert, 2010)