Sieć uwagowa mózgu (ang. attentional network, AT) jest jedną z głównych sieci neuronowych występujących w układzie nerwowym człowieka. Dzieli się na sieć grzbietową (ang. dorsal attention network, DAN) i brzuszną (ang. ventral attention network, VAN). Pierwsza z nich odpowiada za przetwarzanie informacji docierających ze środowiska i konstruowanie rzeczywistości na podstawie wcześniejszych doświadczeń. Dodatkowo jest odpowiedzialna za kierowanie uwagi na zadanie. Natomiast VAN bierze udział w rejestrowaniu niespodziewanych bodźców. Sieć uwagowa mózgu umożliwia selektywne przetwarzanie informacji ze środowiska zewnętrznego i skoncentrowanie się na ich najbardziej istotnych aspektach. Jest niezbędna dla efektywnego funkcjonowania poznawczego. Odpowiada za ważne aspekty percepcji, spostrzegania, poznawania i kontroli zachowań.
1.Historia odkrycia
Początki zainteresowania naukowców siecią uwagową mózgu sięgają XIX wieku. W tym okresie założyciel laboratorium psychologicznego w Lipsku Wilhelm Wundt prowadził eksperymenty dotyczące uwagi i jej wpływu na percepcję. Kolejne stulecie przyniosło wiedzę na temat uwagi selektywnej. W latach 50. XX wieku Donald Broadbent prowadził badania na temat koncentracji układu nerwowego na wybranych bodźcach.
W latach 60. i 70. XX wieku do badań sieci uwagowej mózgu zaczęto wykorzystywać elektroencefalografię (EEG). Umieszczając elektrody na skórze głowy, naukowcy byli w stanie obserwować zmiany w falach mózgowych pod wpływem wykonywania zadań skupiających uwagę. Kolejne lata przyniosły rozwój technologii neuroobrazowania, takich jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) i pozytonowa tomografia emisyjna (PET), co umożliwiło bardziej precyzyjne analizy aktywności mózgu podczas wykonywania zadań związanych z uwagą.
W 2000 roku w badaniach spontanicznej aktywności mózgu prowadzonych przez Maurizio Corbetta i Gordona L Shulmana wyodrębniono grzbietową część sieci uwagowej. Wcześniej tzw. grzbietowy system czołowo-ciemieniowy opisywany był w licznych badaniach poświęconych kierowaniu uwagi oraz przygotowywaniu reakcji wzrokowych i manualnych ku wybranym obiektom. Brzuszna część sieci uwagowej została wyodrębniona w roku 2006 przez zespół University College of London i do tej pory przeprowadzane są badania dotyczące obszarów, które obejmuje.
2.Struktura sieci uwagowej mózgu
2.1. Grzbietowa sieć uwagowa
DAN obejmuje obszar bruzd śródciemieniowych płata ciemieniowego, fragment środkowego zakrętu skroniowego płata potylicznego i przednie pola wzrokowe płata czołowego. Bierze udział w koordynowaniu działania wielu struktur mózgu oraz przetwarzaniu informacji na temat wzajemnych przestrzennych relacji obiektów i ciała. Jej aktywność towarzyszy także skupianiu uwagi na określonych bodźcach. Obszary DAN biorą udział w generowaniu i podtrzymywaniu sygnałów mobilizujących inne ośrodki, które bezpośrednio odpowiadają za wykonywanie bieżącego zadania. Regulują pracę ośrodków przetwarzających informacje pochodzące z narządów zmysłów, ośrodków wykonawczych oraz ośrodków łączących treści i sposoby reagowania. W obrębie DAN zachodzą procesy wyodrębniania informacji pochodzących ze środowiska. Neurony tworzące sieć kodują informacje o ważności miejsc i obiektów. Tworzą one tzw. mapy istotności (ang. priority maps) określające, gdzie aktualnie powinna zostać skierowana uwaga.
2.2. Brzuszna sieć uwagowa
Brzuszna sieć uwagowa uaktywnia się w reakcji na istotne bodźce pochodzące ze środowiska i pozostające poza aktualnym centrum uwagi. Obejmuje ona obustronnie obszary styku skroniowo-ciemieniowego, wyspy i dolnego zakrętu czołowego oraz fragmenty kory ruchowej i grzbietowej części przedniego zakrętu obręczy. Nazwa sieci nie odnosi się więc do jej położenia na brzusznej powierzchni mózgu, a raczej do usytuowania względem sieci grzbietowej.
3. Mechanizm działania sieci uwagowej mózgu
Aktywność grzbietowej sieci uwagi związana jest ze świadomą koncentracją na wykonywanych czynnościach, zgodnych z postawionymi celami i planami. Przykładem może być czytanie książki, kiedy uwaga jest świadomie koncentrowana na tekście. DAN wywiera wpływ na przetwarzanie bodźca, a jej oddziaływania mogą sięgać bardzo podstawowych obszarów percepcyjnych.
Brzuszna sieć uwagi aktywuje się, gdy w otoczeniu pojawiają się bodźce o dużym znaczeniu, na których uwaga nie była wcześniej skoncentrowana. Do jej uruchomienia dochodzi np. gdy podczas czytania książki ktoś trzaśnie mocno drzwiami lub zadzwoni domofon. Uwaga zostaje wtedy automatycznie przeniesiona w kierunku źródła dźwięku. VAN jest zatem w większym stopniu związana z bodźcami nagłymi i przypadkowymi. Pozostaje ona jednak w dużym stopniu pod wpływem sieci grzbietowej, a zatem częściowo podlega ona również świadomej kontroli. DAN może modulować (aktywować lub hamować) działanie VAN.
Reinterpretacja poznawcza zależy w głównej mierze od grzbietowej sieci uwagowej. Dzieje się tak, ponieważ wysiłek zależny od woli może modulować działanie VAN. Z punktu widzenia działania i możliwości modyfikacji procesów uwagowych podczas reinterpretacji docierających do mózgu informacji istotne są nie tylko obszary związane stricte z sieciami uwagowymi, ale również struktury mózgu odpowiedzialne za sensoryczne przetwarzanie bodźców.
3.1. Sieć uwagowa mózgu a ADHD
Zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ang. attention deficit hyperactivity disorder, ADHD) jest jednym z najczęściej diagnozowanych zaburzeń neurorozwojowych, zwłaszcza wśród dzieci. Charakteryzuje się objawami behawioralnymi, takimi jak problemy z koncentracją uwagi, nadruchliwość i nadmierna impulsywność. Techniki neuroobrazowania pozwoliły na potwierdzenie, że pewne obszary mózgu osób z ADHD wykazują zmienioną aktywność w porównaniu do osób zdrowych. Obniżona aktywność występuje w brzusznej części przedniego zakrętu obręczy i kory przedczołowej oraz przedniej części wyspy i dolnego zakrętu czołowego. Natomiast hiperaktywacja obejmuje okolice prawego zakrętu kątowego, środkowego zakrętu potylicznego oraz tylnej i środkowej kory zakrętu obręczy.
U osób z ADHD zaobserwowano różnice w połączeniach i działaniu sieci funkcjonalnych w porównaniu do osób zdrowych. Nieodpowiednia praca domyślnej sieci mózgu powoduje zaburzenia w utrzymywaniu odpowiedniego poziomu uwagi i wykonywaniem zadań. Osoby z ADHD są bardziej rozproszone i gorzej radzą sobie z rozwiązywaniem problemów poznawczych. Obserwuje się u nich także zwiększoną liczbę połączeń neuronowych między prawą przednią częścią wyspy i polem ruchowym, należącymi do brzusznej sieci uwagowej a tylną częścią zakrętu obręczy (struktury należącej do sieci domyślnej mózgu).
3.2. Sieć uwagowa mózgu a zaburzenia ze spektrum autyzmu
Zaburzenia ze spektrum autyzmu (ang. autism spectrum disorders, ASD) to grupa zaburzeń neurorozwojowych. Charakteryzują się one deficytami w zakresie komunikacji społecznej oraz ograniczonymi i powtarzalnymi wzorcami zachowań. Badania przeprowadzane za pomocą fMRI wskazują na istnienie u osób z ASD znacznych odmienności w zakresie połączeń neuronowych. Występuje zmieniona (niedostateczna lub nadmierna) aktywność sieci zaangażowanych w wykonywanie zadań, np. przetwarzania mowy i języka, myślenia abstrakcyjnego, funkcji wykonawczych, pamięci operacyjnej, czy przetwarzania wzrokowo – przestrzennego. Struktury budujące sieć uwagową mają odmienne wzorce aktywacji, w związku z czym jej praca jest nieefektywna i prowadzi do funkcjonalnych zaburzeń układu nerwowego oraz powstawania deficytów poznawczych u osób z ASD.
4. Test sieci uwagowych
Test sieci uwagowych (ang. Attention Network Test, ANT) to metoda behawioralna do pomiaru aktywności poszczególnych systemów uwagi, która powstała w 2002 roku. Zadanie składa się z szeregu prób, w których celem osoby badanej jest zdecydowanie, którą stronę wskazuje strzałka. Umieszczona jest ona kilka centymetrów powyżej lub poniżej znajdującego się na środku ekranu punktu fiksacji wzroku. W trakcie badania mierzony jest czas oraz poprawność reakcji. Strzałka, na którą mają reagować badani, prezentowana jest w otoczeniu tzw. flankerów. Mogą to być bodźce spójne lub niespójne z wymaganą reakcją (np. strzałki wskazujące ten sam kierunek co strzałka środkowa lub wskazujące kierunek przeciwny). Osoba badana musi poradzić sobie z dystrakcją i zignorować błędne podpowiedzi. Otrzymany wynik jest wskaźnikiem efektywności funkcjonowania systemu poznawczego.