Forfattere
En atlet, der løber. Et barn, der griber et stykke slik. En lærer, der taler. En person, der spiser. Hvad har alle disse mennesker til fælles? De laver bevægelser, ofte uden at tænke over det. Det virker nemt at bevæge sig. Men det vil måske overraske dig, at der stadig er meget at lære om den måde, vi producerer bevægelse på. At producere bevægelse er en kompleks proces, der involverer mange strukturer i kroppen. Vidste du, at det at gribe om et stykke slik kræver, at din hjerne sender elektriske impulser til mange forskellige muskler? Disse impulser fortæller hver af dine muskler, hvornår og hvor hårdt de skal trække sig sammen. Musklerne skal trække sig sammen på en koordineret måde. Hvis ikke, vil du ikke få fat i dit foretrukne stykke slik. At forstå, hvordan bevægelser opstår, vil hjælpe læger med at hjælpe mennesker med bevægelsesforstyrrelser, og denne forståelse kan også være med til at udvikle træningsstrategier for atleter.
Tænk et øjeblik på handlinger, der kræver bevægelse. Måske tænker du på sportsrelaterede bevægelser som at løbe, gribe eller sparke til en bold. Bevægelse er faktisk nøglen til succes i mange sportsgrene. Men har du også tænkt på at tygge, skrive og tale? Det er også handlinger, der kræver bevægelse. Handlinger som at tale giver din hjerne mulighed for at kommunikere med verden. Når bevægelse er kompromitteret, kan en persons helbred degenerere. Det er vigtigt at forstå, hvordan bevægelse produceres, fordi det kan hjælpe trænere med at udvikle træningsstrategier for atleter, og det kan hjælpe læger med at hjælpe mennesker, der har bevægelsesforstyrrelser.
Det vil måske overraske dig, men der er stadig meget, vi kan lære om bevægelse. Vi har f.eks. skabt computere, der kan løse matematiske problemer meget hurtigere, end du kan. Men vi er stadig ikke i stand til at bygge en robot, der kan bevæge sig lige så godt som et barn. I denne artikel vil vi tale om frivillig bevægelse hvilket er en intentionel bevægelse. Ufrivillige bevægelser, som f.eks. refleksen ved at trække hånden væk fra en varm genstand, involverer en anden proces, som vi ikke vil tale om. Frivillige bevægelser er en kompleks proces, der involverer mange strukturer i menneskekroppen. Vidste du, at frivillige bevægelser kræver, at du bruger din hjerne, din rygmarv, dine nerver og dine muskler?
Lad os forestille os, at du beslutter dig for at gå eller gribe et stykke slik fra en skål på bordet. For at gøre en af disse ting skal hjernen sende besked til de rigtige muskler om, at de skal trække sig sammen. Når musklerne modtager den korrekte information, trækker de sig sammen og trækker i de sener, der forbinder dem med knoglerne, hvilket gør det muligt for vores led at bevæge sig. Figur 1 viser denne proces for gang.
De beskeder, der sendes fra hjernen til musklerne, er elektriske impulser, der kaldes action potentials. Disse aktionspotentialer bevæger sig langs og mellem nerveceller, der ligger i hjernen og rygmarven. De nerveceller, der forbinder rygmarven med musklerne, kaldes motoriske neuroner. Vidste du, at der er titusindvis af motoriske neuroner, som forbinder rygmarven med hver enkelt muskel? Og at hver muskel i din krop består af tusindvis af muskelfibre? Hvert motorneuron forbindes med en lille gruppe muskelfibre i en muskel. Sammen kaldes motorneuronet og muskelfibrene for en motorisk enhed.. Antallet af muskelfibre, der er forbundet med hvert motorneuron, kan variere. For eksempel har muskler, der bruges til fine bevægelser som at blinke, kun 10-20 fibre i hver motorisk enhed. Men muskler, der skal producere store kræfter, som f.eks. dem, der er nødvendige for at sparke til en bold, kan have mere end 1.000 fibre i hver motorisk enhed (figur 2).
Når aktionspotentialerne fra hjernen når musklerne, spredes de elektriske impulser langs muskelfibrene. Det får muskelfibrene til at trække sig sammen. Når muskelfibrene trækker sig sammen og forkortes, kan det ændre vores ledvinkler. For eksempel skal nogle muskelfibre på bagsiden af din overarm forkortes, for at albuevinklen kan øges , så du kan strække armen ud og række ud efter det stykke slik (figur 2).
Men det bliver mere kompliceret! Hvis du kun behøvede at aktivere én muskel for at gribe slikket, ville processen være ganske enkel. Men for at få fat i det rigtige stykke slik er du nødt til at skabe bevægelser omkring dine finger-, håndleds-, albue- og skulderled. Alle disse bevægelser kræver ekstremt koordineret brug af mange muskler. Tænk på roerne i en båd: Hvis de ikke ror på en koordineret måde, bevæger båden sig ikke. Dine muskler har det på samme måde: Dit nervesystem skal beslutte, hvilke muskler der skal bruges, i hvilken rækkefølge, og hvor meget af musklen der er brug for. Det er endnu mere komplekst, fordi vi har flere muskler, der kan udføre den samme handling. Hvis vi f.eks. skal udføre en simpel bevægelse som at bøje albuen, har vi tre muskler at vælge imellem. Vi kan bøje albuen ved kun at bruge en af disse tre muskler eller en hvilken som helst kombination af dem. Der er med andre ord mange forskellige måder at bruge sine muskler på til at udføre en given bevægelse.
Der er mange måder at kombinere vores muskler på for at skabe en given bevægelse. Men hvorfor vælger vi en bestemt kombination af muskler blandt de mange tilgængelige løsninger? For at forstå det har vi brug for oplysninger om den kraft, hver enkelt muskel producerer. Desværre kan vi ikke sætte sensorer ind i menneskets muskler for at måle kraften. Så vi er nødt til at bruge andre værktøjer.
Da muskler producerer kraft som reaktion på aktionspotentialer, der spredes langs muskelfibrene, er en måde at undersøge, hvilke muskler der arbejder sammen, at måle den elektriske aktivitet, der genereres af disse aktionspotentialer. Dette kan gøres ved hjælp af en teknik, der kaldes elektromyografi (Figur 3A,B). Denne teknik involverer placering af sensorer kaldet elektroder på huden over den eller de muskler, vi ønsker at måle. Ved at registrere muskelaktiviteten kan vi afgøre, hvornår en muskel er aktiv, og hvor stor muskelaktiviteten er. Vi kan afgøre, om musklen arbejder tæt på sit maksimale niveau, som når dine fingermuskler holder godt fast i en gren, så du ikke falder, eller om den arbejder på et submaksimalt niveau, som når dine fingermuskler holder, men ikke maser, en sart mariehøne.
Information om muskelaktivitet er ikke helt nok til at give en fuldstændig forståelse af bevægelse. Det er også vigtigt at forstå, hvordan folk bevæger forskellige dele af deres krop. Hvor meget bevæger dine knæ- og ankelled sig f.eks., mens du går? Vi kan registrere disse oplysninger ved hjælp af en teknik, der kaldes motion capture (Figur 3C,D). Vidste du, at motion capture også bruges i film- og videospiludvikling til at animere figurer? I animation måles rigtige menneskers bevægelser først ved hjælp af motion capture. Dusinvis af reflekterende markører placeres på huden. Derefter spores disse markørers position af kameraer, mens personen udfører forskellige bevægelser. Alle disse bevægelsesoplysninger bruges til at animere de digitale figurer, så deres bevægelser ligner rigtige menneskelige bevægelser. Motion capture bruges på en meget lignende måde af forskere til at måle og beskrive bevægelser.
Bevægelse kræver, at mange muskler arbejder sammen på en koordineret måde. Men bevæger vi os alle på nøjagtig samme måde? I en ny spændende opdagelse var en computer i stand til at genkende mennesker udelukkende på den måde, de går på [1]! Forskerne rekrutterede 57 raske mænd og kvinder og placerede 62 reflekterende markører på hver persons hud. Derefter brugte de motion capture til at måle de frivilliges kropsbevægelser, mens de gik. Til sidst brugte forskerne en machine-learning software, som fungerer lidt ligesom den software, der genkender ansigter eller fingeraftryk på nye mobiltelefoner. Denne maskinlæringssoftware blev trænet til at genkende hver frivilligs gangstil. Efter denne træningsfase observerede forskerne, at softwaren var i stand til at genkende hver enkelt deltager udelukkende på den måde, de gik på.
Forskerne spekulerede derefter på, om vi også har unikke måder at bruge vores muskler på [2]. De satte elektroder på otte muskler i højre ben. De fandt ud af, at et maskinlærings-softwareprogram kunne identificere hver person ud fra deres muskelaktiveringsmønstre. Det tyder på, at den måde, vi koordinerer vores muskler på for at gå, er lige så unik for os som vores fingeraftryk!
Hvorfor er det nyttigt at vide, at vi alle har en unik bevægelsessignatur? For det første kan det hjælpe trænere og terapeuter med at tilpasse træningsprogrammer. Unikke bevægelsesmønstre kan også bruges til identifikation. Virksomheder er ved at udvikle sikkerhedssystemer, der kan genkende en person ud fra den måde, han eller hun går på. Ansigts- eller fingeraftryksgenkendelse kræver, at en person stopper op for at se på et kamera eller placere en finger på en scanner. Fordelen ved bevægelsesgenkendelse er, at folk ikke behøver at stoppe op. Derfor kan denne form for teknologi være nyttig til at fremskynde passagen gennem steder som sikkerhedskontroller i lufthavne. Måske vil du en dag blive genkendt i lufthavnen bare på den måde, du går på, uden at du behøver at stoppe op og vise dit pas. Men bare rolig, denne teknik er endnu ikke udviklet, så ingen kan identificere dig, mens du griber fat i det stykke slik!
Frivillig bevægelse: Bevidst bevægelse.
Aktionspotentiale: Ændring i det elektriske potentiale som følge af en elektrisk impuls, der passerer gennem en nerve eller en muskelfiber.
Motorisk neuron: En nerve, der leder aktionspotentialer til en muskel.
Motoriske enheder: Et motorisk neuron sammen med de muskelfibre, det er forbundet med.
Elektromyografi: Teknik til at registrere den elektriske aktivitet, der genereres, når aktionspotentialer bevæger sig langs muskelfibre.
Elektrode: Stof, som er en god leder af elektricitet. De er normalt plastre fyldt med ledende gel/pasta, som klæber til huden.
Motion Capture: Teknik til at spore og optage bevægelser ved hjælp af reflekterende markører på huden, som spores af kameraer.
Maskinlæring: En anvendelse af kunstig intelligens, hvor computere kan lære af data.
[1] Horst, F., Lapuschkin, S., Samek, W., Muller, K. R. og Schollhorn, W. I. 2019. Forklaring af den unikke karakter af individuelle gangmønstre med dyb læring. Sci. Rep. 9:2391. doi: 10.1038/s41598-019-38748-8
[2] Hug, F., Vogel, C., Tucker, K., Dorel, S., Deschamps, T., Le Carpentier, E., et al. 2019. Individer har unikke muskelaktiveringssignaturer, som afsløres under gang og pedalering. J. Appl. Physiol. (1985) 127:1165-74. doi: 10.1152/japplphysiol.01101.2018
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‚ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
