Forfattere
Nethinden er det tynde lag bagerst i øjeæblet, hvor synet begynder, og den betragtes faktisk som en del af hjernen. På trods af sin lille størrelse bærer nervecellerne i nethinden komplekse informationer om de farver, kanter og bevægelser, vi ser. Nethinden er lettere at studere end andre hjerneområder, så ikke alene kan nethindeforskning hjælpe os med at forstå synet, den kan endda lære os, hvordan andre hjerneområder fungerer. Hjernen er tilpasningsdygtig – den kan ændre sin aktivitet, når der sker ændringer i miljøet, men man troede, at aktiviteten i nethindens celler var fast og stabil, selv når der sker ændringer i dyrets visuelle miljø. I vores forskning opdagede vi, at nethinden også kan ændre sin aktivitet. Derfor kan nethindeforskning lære os om andre hjerneområder, herunder hvordan de tilpasser sig ændringer i miljøet.
Hjernen er det sted, hvor information om alt, hvad vi føler, tænker og gør, bliver bearbejdet. I tusindvis af år har forskere og filosoffer forsøgt at forstå, hvordan hjernen fungerer, og hvordan vores sanser giver os mulighed for at forstå verden omkring os. I dag ved vi, at hjernen fungerer ved hjælp af nerveceller, kaldet neuroner, som sender beskeder i form af elektriske signaler. Det sted, hvor to neuroner forbinder sig med hinanden for at sende og modtage beskeder, kaldes en synapse. I laboratoriet kan vi se forskellige områder af hjernen og endda måle deres elektriske aktivitet, men vi forstår stadig ikke helt, hvordan neuronernes aktivitet repræsenterer verden omkring os. Hvordan kan hjernen for eksempel se retningen og hastigheden på en bil i bevægelse? Hvordan skelner den mellem bogstaverne A og B?
En af grundene til, at det er svært for forskere at forstå hjerneaktivitet, er, at hjernen har et enormt antal neuroner. Hver neuron kan sende og modtage elektriske signaler til og fra tusindvis af andre neuroner, hvilket gør det ekstremt komplekst at forstå neuronernes aktivitet. Af denne grund fokuserer forskere nogle gange på små grupper af neuroner, kaldet neurale netværk. Ved at lære, hvordan neurale netværk fungerer, kan forskere forstå mere om hele hjernen.
I vores laboratorium studerer vi synet – vi spørger, hvordan hjernen reagerer på de ting, vi ser omkring os. Vi forsker i nethinden, som er det “første stop” i synet. Nethinden, et tyndt lag af neuroner på bagsiden af øjeæblet, er faktisk en del af hjernen (figur 1A).
Hvilke slags celler består nethinden af, og hvordan arbejder de sammen for at muliggøre synet? Det første lag af nethinden indeholder lysfølsomme celler kaldet fotoreceptorer (figur 1B). Når en lysstråle rammer fotoreceptorerne, forårsager en sekvens af biokemiske reaktioner en elektrisk reaktion. Fotoreceptorerne omdanner således lyset til elektriske signaler. De elektriske signaler sendes derefter videre til det andet nethindelag, der består af interneuroner og derfra til det sidste lag, hvor ganglioncellerne er placeret. Ganglioncellerne sender lange udløbere kaldet axoner dybt ind i hjernen. Disse axoner bærer elektriske beskeder til de dele af hjernen, der behandler visuelle signaler – og fortæller dem om, hvad øjet ser.
Der findes flere typer ganglieceller, hver med deres egen funktion [1]. For eksempel er der ganglionceller, der reagerer på lysindfald (kaldet On ganglionceller), nogle, der reagerer på lysudfald (kaldet Off ganglionceller), og endda nogle, der reagerer på bevægelse i en bestemt retning (kaldet den foretrukne retning, figur 1C). Celler af denne sidste type kaldes retningsselektive ganglionceller. For eksempel er der retningsselektive ganglionceller, som kun reagerer, når vi ser noget bevæge sig mod højre. Disse celler sender elektriske signaler til hjernen som reaktion på en bil, der passerer foran os fra venstre mod højre (figur 1C), eller hvis vi ser en tenniskamp, og bolden kommer fra vores venstre side mod vores højre. Men hvis bilen vender om og kører mod venstre, eller hvis tennisspilleren slår bolden tilbage til spilleren på vores venstre side, vil de samme celler ikke reagere. I stedet er der andre ganglionceller, der reagerer på bevægelser mod venstre, og andre igen, der reagerer på op- og nedadgående bevægelser.
Hvordan kan ganglieceller agere på så forskellige og specifikke måder? Svaret ligger i de interneuroner, der videresender elektriske signaler fra fotoreceptorerne til gangliecellerne. Der findes mere end 60 forskellige typer af interneuroner, og en ganglioncelles respons afhænger af, hvilken type interneuron der er forbundet til den. Forbindelsen mellem interneuronen og ganglioncellen – såsom dens placering, styrke og så videre – bestemmer ganglioncellens respons.
Hvordan ved de retningsselektive ganglionceller for eksempel, hvilken retning de skal reagere på? Undersøgelser har vist, at en type interneuron kaldet en starburst amacrine cell hjælper ganglioncellen med at gøre dette. Starburst amacrine celler er kun forbundet til retningsselektive ganglionceller på den ene side. For eksempel vil en ganglioncelle, der modtager forbindelser fra en starburst amakrin celle på højre side, reagere på bevægelse mod højre (figur 2).
Denne ensidige forbindelse gør det muligt for retningsselektive ganglieceller at reagere, når bevægelsen er i én retning, men ikke når bevægelsen er i den anden retning. Det er sådan, retinale ganglieceller sender komplekse informationer til hjernen om, hvad øjet ser.
Nethinden består af neuroner, der er forbundet med synapser – præcis som de celler, der udgør resten af hjernen. Som vi nævnte tidligere, har de fleste hjerneområder komplekse forbindelser mellem neuroner, som er svære at studere. Nethinden har også et væld af præcise forbindelser mellem forskellige celletyper, men dens organiserede, lagdelte struktur hjælper forskerne med at forstå disse forbindelser, og hvordan de former retinale neuroners reaktioner på visuelle stimuli. Derfor er nethinden lettere at forske i og forstå sammenlignet med resten af hjernen. Kan vi bruge nethinden til at hjælpe os med at forstå andre dele af hjernen på trods af nethindens relative enkelhed?
Lad os tage visuel cortex som et eksempel. Den visuelle cortex er en del af hjernebarken (figur 1A), som er det yderste lag af storhjernen – den største del af hjernen, hvor den mest komplekse bearbejdning finder sted. Kompleks bearbejdning kan forekomme på grund af cortex’ enorme antal neuroner, som forbinder sig med hinanden på indviklede og komplicerede måder, og som kan udvise forskellige typer af respons. Nogle af disse neuroner ligner cellerne i nethinden. For eksempel er der både i nethinden og i synsbarken celler, der reagerer på lysets begyndelse eller ophør, samt retningsselektive celler.
I mange år troede forskerne, at den visuelle cortex var meget forskellig fra nethinden, fordi cellerne i den visuelle cortex kan tilpasse sig og ændre deres respons alt efter, hvad dyret har set før. For eksempel har en retningsselektiv celle i synsbarken en bestemt foretrukken retning, men hvis den præsenteres for gentagen bevægelig stimulation (såsom hvide og sorte striber i bevægelse – se eksemplet i figur 3A), kan dens foretrukne retning ændres en smule og reorienteres. Man troede, at i modsætning til cortex kunne retningsselektive nethindeceller ikke ændre deres foretrukne retning. Det skyldes, at responser i nethinden menes at afhænge af forbindelserne mellem retningsselektive nethindeceller og starburst amakrinceller. Så det var meget overraskende at opdage, at celler i nethinden kan ændre deres respons [2].
I vores forskning udsatte vi nethinden for en gentagen visuel stimulering (figur 3A) i flere minutter. Efter et stykke tid stoppede On interneuroner med at reagere på lysets begyndelse og begyndte at reagere på lysets forskydning, ligesom Off interneuroner (Figur 3A) [3].
Til vores overraskelse fandt vi også, at når retningsselektive ganglionceller blev udsat for en gentagen stimulus i flere minutter, kunne disse celler ændre deres foretrukne retning (figur 3B) [4].
Vi fandt ud af, at cellerne i nethinden, ligesom cellerne i hjernebarken, kan ændre den måde, de reagerer på ting, der ses. Da vi havde fundet disse ændringer, spurgte vi: Hvad gør cellerne i nethinden i stand til at ændre deres reaktioner så dramatisk? Vi brugte sofistikerede teknikker, der gør det muligt for os at afsløre input til stjerneformede amakrinceller og retningsselektive ganglieceller. Vi fandt ud af, at små forskelle i timingen af input til de retningsselektive ganglionceller kan forårsage dramatiske ændringer i deres samlede respons og vende deres retningspræference [5]. Hjernebarken er kompliceret og svær at studere, så at lære om cellerne i nethinden kan hjælpe os med at forstå, hvordan cellerne i hjernebarken fungerer. Det, vi har opdaget, kan hjælpe os med at forstå neurale mekanismer i andre områder af hjernen og kan føre til svaret på et centralt spørgsmål i hjerneforskningen: “Hvad sker der i vores hjerner, når vi lærer og forandrer os?”
Synapse: Forbindelsesstedet mellem to neuroner, hvor overførslen af elektriske signaler finder sted.
Retina: Det tynde, gennemsigtige lag af lysfølsomme nerveceller på den bageste, indre del af øjeæblet. Nethinden omdanner lys til elektriske signaler, der sendes til synsbarken.
Fotoreceptorer: En særlig type neuronale celler, der kan omdanne lys til elektriske signaler.
Interneuroner: Neuroner, der overfører information mellem celler inden for det samme neurale netværk, f.eks. nethinden.
Ganglieceller: De celler i nethinden, der sender elektriske signaler om, hvad der ses, fra nethinden til hjernen.
Retningsselektive ganglieceller: En type ganglieceller i nethinden, der kun reagerer, når der er bevægelse i en bestemt retning i synsfeltet.
Amakrine celler med stjerneudbrud: Retinale interneuroner, der betragtes som nøglespillere i kodning af retningsselektivitet ved asymmetrisk at forbinde til retningsselektive ganglionceller på den ene side.
Visuel cortex: En del af hjernebarken (det yderste lag af pattedyrs hjerne), der behandler visuel information.
[1] Baden. T., Berens, P., Franke, K., Román Rosón, M., Bethge, M. og Euler, T. 2016. Den funktionelle mangfoldighed af retinale ganglieceller i musen. Nature 529:345-50. doi: 10.1038/nature16468
[2] Rivlin-Etzion, M., Grimes, W. N., og Rieke, F. 2018. Fleksibel neural hardware understøtter dynamiske beregninger i nethinden. Trends Neurosci. 41:224-37. doi: 10.1016/j.tins.2018.01.009
[3] Vlasits, A. L., Bos, R., Morrie, R. D., Fortuny, C., Flannery, J. G., Feller, M. B., et al. 2014. Visuel stimulering skifter polariteten af excitatorisk input til starburst amacrine celler. Neuron 83, 1172-84. doi: 10.1016/j.neuron.2014.07.037
[4] Rivlin-Etzion, M., Wei, W., og Feller, M. B. 2012. Visuel stimulering vender retningspræferencen for retningsselektive retinale ganglionceller. Neuron 76:518-25. doi: 10.1016/j.neuron.2012.08.041
[5] Ankri, L., Ezra-Tsur, E., Maimon, S. R., Kaushansky, N., og Rivlin-Etzion, M. 2020. Antagonistiske center-surround-mekanismer for retningsselektivitet i nethinden. Cell Rep. 31:107608. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107608
Forbrændinger er almindelige skader, der opstår, når varme, varme væsker, kemikalier, elektricitet eller endda solen beskadiger huden. Nogle forbrændinger er milde, som f.eks. solskoldning, mens andre kan være så alvorlige, at de beskadiger muskler, knogler eller endda organer. Mens de fleste forbrændinger er smertefulde, kan de mest alvorlige faktisk være smertefri, fordi de ødelægger nerverne. Forbrændinger svækker også hudens naturlige barriere, hvilket øger risikoen for infektion. Kroppen heler forbrændinger i tre faser, men dybere forbrændinger tager længere tid at komme sig over og kan efterlade permanente ar. Behandlingen afhænger af sværhedsgraden – nogle forbrændinger kan køles med vand, mens andre kræver akut lægehjælp. Denne artikel undersøger, hvad der forårsager forbrændinger, hvordan de klassificeres, og hvordan de heler, hvilket hjælper børn og deres omsorgspersoner med at forstå, hvordan man forebygger, håndterer og kommer sig efter disse skader.
…
Forestil dig dine knogler som fundamentet i et hus – de holder ikke kun din krop oprejst, men beskytter også dine organer og hjælper endda med at producere blodceller. Knogler består af en kombination af kollagen, som giver dem fleksibilitet, og mineraler som calcium, som giver dem styrke, og de spiller en afgørende rolle i kroppen. Vidste du, at dine tænder også er afhængige af stærke knogler? Alveolærknoglen, som støtter dine tænder, skal forblive sund for at sikre, at dit smil forbliver stabilt. Inde i knoglerne findes der specielle celler: osteoblaster opbygger ny knogle, mens osteoklaster “nedbryder” den gamle knogle. Når disse celler er ude af balance, kan der opstå knogletab omkring tænderne, som det ses ved parodontitis, en almindelig mundsygdom hos voksne. For at forebygge parodontitis er det afgørende at opretholde god mundhygiejne, en sund kost og en afbalanceret livsstil. Disse ting øger chancerne for, at dine knogler og tænder forbliver stærke og beskyttede gennem hele dit liv.
…
Bæredygtigt udviklingsmål 8: Anstændigt arbejde og økonomisk vækst har til formål at hjælpe mennesker med at få sikre og retfærdige jobs og tjene nok penge til at forsørge deres familier og lokalsamfund. Dette mål handler om at hjælpe virksomheder med at vokse på en bedre måde og behandle arbejdstagere retfærdigt. At skabe et nyt produkt, hæve eller sænke arbejdstagernes lønninger eller ændre måden, hvorpå arbejdet udføres, indebærer risikable beslutninger, som virksomhedsejere skal overveje. I øjeblikket er et stort spørgsmål, om virksomhederne skal holde fast i traditionelle metoder eller investere i smarte robotter og kunstig intelligens, som kan hjælpe dem med at arbejde hurtigere og bedre. Disse valg kan se enkle ud, men de har vigtige konsekvenser: hvor mange mennesker der får arbejde, hvilken slags arbejde de udfører, og endda hvor meget penge de tjener. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan teknologi kan forandre den måde, mennesker arbejder på, og hvordan forskere kan bruge matematiske modeller til at få et indblik i, hvordan fremtidens arbejdspladser kan komme til at se ud.
…
Alle føler sig bange nogle gange, men når en frygt bliver så stærk, at den forhindrer os i at gøre ting, vi gerne vil eller skal, og forstyrrer vores dagligdag, kan det betragtes som en fobi. At være bange for skræmmende ting, som højder, havet eller rotter, er godt og vigtigt for overlevelsen, men for meget frygt kan være skadelig og forårsage psykisk eller fysisk lidelse. Fobier udvikles på grund af mange faktorer. En faktor er genetik, hvilket betyder, at fobier kan nedarves i familien. Fobier kan også skyldes miljømæssige påvirkninger, såsom særligt skræmmende oplevelser. Derudover kan fobier opstå på grund af noget, der kaldes frygtkonditionering, hvor hjernen lærer at forbinde noget harmløst med en følelse af fare. Fobier kan endda udvikle sig ved at se en anden være bange for noget ( ). I denne artikel diskuterer vi nogle af de måder, hvorpå en fobi kan udvikle sig, og hvordan de kan behandles.
…