许多神经科学家长期以来假设，当人处于休息状态时，大脑的神经活动与瞌睡时的平稳模式相匹配。然而，最近采用神经成像技术的分析显示出一些不寻常的结论：当一个人向后靠在椅子上并且什么都不做时，大脑中仍然发生大量有意义的活动。

主要概念

■ 神经科学家长期认为，当一个人处于休息状态时，其大脑回路是关闭的。

■ 然而，大脑成像实验表明，当人处于休息状态时，大脑的背景活动仍然保持持续的激活水平。

■ 这种被称为默认模式的活动可能在计划未来行动时起着至关重要的作用。

■ 参与默认模式的大脑区域的错接可能导致多种疾病，从阿尔茨海默病到精神分裂症。

想象一下你躺在户外的休闲椅上，腿上放着一本杂志，快要打瞌睡。这时，突然一只苍蝇停落在你的手臂上。你抓起杂志想要拍打苍蝇。在苍蝇停落的那一瞬间，你的大脑中发生了什么？许多神经科学家曾假设，处于休息状态时，大脑的活动只是随机的噪声，类似于电视无法播放时的雪花。然而，最近的研究显示，当一个人放松时，大脑中仍然有大量的有意义活动。

研究表明，当人们的思想处于休息状态时，散布在各个大脑区域之间仍然存在“喋喋不休”的信息传递。这种持续的激活消耗的能量约为大脑在对外界刺激（如苍蝇）做出反应时所需能量的20倍。实际上，大部分有意识的活动（如吃晚餐或演讲）所消耗的能量，远低于大脑默认模式的基线活动。

理解大脑默认模式的关键在于发现被称为大脑默认模式网络（DMN）的系统。虽然DMN在组织神经活动中的确切作用仍在研究中，但它可能在组织记忆和准备未来事件方面发挥重要作用。例如，当你感觉到苍蝇在你手臂上时，大脑的运动系统需要激活以准备拍打。DMN可能在协调大脑各部分的同步中扮演关键角色，就像跑道赛中的选手在发令枪响时都处于准备状态。

如果DMN确实是使大脑对有意识活动做好准备的关键，那么研究其作用可能为揭示意识经验的本质提供线索。此外，神经科学家认为，DMN的瓦解可能引发简单的心理错误，甚至引发一系列复杂的脑部疾病，如阿尔茨海默病和抑郁症。

探索大脑的暗能量并不是一个新观点。早期支持者汉斯·伯杰（Hans Berger），脑电图的发明者，曾在1929年发表论文，指出中枢神经系统在清醒阶段和休息状态下都处于活跃状态。然而，尽管无创成像技术的出现使得神经科学实验室能够观察大脑活动，但大多数研究仍然认为大脑在休息时是安静的。

在1970年代末，正电子断层扫描（PET）技术的兴起使得研究者能够测量大脑的葡萄糖代谢、血流和耗氧量，以显示神经元活动的强度。1992年，功能磁共振成像（fMRI）技术的出现进一步推动了这一领域的发展。尽管这些技术能够测定大脑的活动，但许多实验设计导致了人们对大脑在休息时活动的误解。

我们的研究团队以及其他研究者对人们在简单休息时大脑的活动产生了浓厚的兴趣。通过对大脑影像的视觉检查，发现许多脑区在“测试”条件和“控制”条件下都表现出活跃。这种共享的背景“噪声”使得分辨出控制状态与测试任务之间的差异变得困难。进一步分析显示，执行特定任务时大脑的能量消耗增加了，增加的消耗量略小于基线活动所需能量的5%。大脑所消耗的能量中，60%到80%是在与外界事件无关的脑回路中进行的。因此，我们将这种内在活动称为大脑的暗能量。

关于神经暗能量的存在性问题，源于观察到大脑内部处理区域的信息获取极少。例如，视觉信息在经过眼睛到达大脑的视觉皮层时显著降低。尽管我们身处的信息世界几乎是无限的，但信息在视网膜上以100亿比特每秒的速度抵达，最终仅以每秒10000比特的速度传输到大脑的视觉皮层。

进一步的加工后，视觉信息进入大脑中负责组织意识知觉的区域。出人意料的是，构成意识知觉的信息速度甚至低于100比特每秒。因此，大脑的内在活动在知觉感受中扮演着重要角色。

DMN的发现为我们提供了新的思路去理解大脑的内在活动。在1990年代中期，我们偶然发现，当被试执行任务时，某些脑区的激活水平意外下降。这些脑区在执行定义明确的任务时显示出激活水平的下降。随后的一系列PET实验证实，当没有参与有意识活动时，大脑并非闲置，而是保持持续的激活。

DMN的发现引发了对内在活动的广泛研究，显示出这些活动在全身麻醉和浅睡眠中也存在，表明它们是大脑功能的重要组成部分，而不仅仅是噪声。随着对DMN的兴趣增加，研究者们开始探索其在大脑功能中的作用。

DMN的上下起伏可能为一些大脑深埋的谜团提供深刻的见解。研究表明，DMN的活动与注意力、意识等基本构成部分密切相关。未来的研究将继续探索大脑暗能量的本质，以及其在神经疾病中的潜在影响。

附：[作者简介] 马库斯·赖希勒（Marcus E. Raichle）是华盛顿大学圣路易斯分校医学院放射学和神经病学教授。他长期以来领导着一个通过PET和fMRI研究人类大脑功能的团队，并于1992年被选入医学研究所，1996年被选入美国国家科学院。