Menu
Forfattere
Forskellige dele af hjernen arbejder sammen for at hjælpe os med at løse problemer, lege og være opmærksomme i skolen. Hver opgave, vi udfører, er opdelt i mindre opgaver, som forskellige dele af hjernen er ansvarlige for at udføre. For at kunne udføre disse opgaver skal de forskellige dele af hjernen arbejde sammen for at “dele” information. Vi var interesserede i, hvordan information blev delt mellem hjerneområderne, mens rotterne spillede et hukommelsesspil. Vi fandt ud af, at to dele af hjernen, kaldet den mediale præfrontale cortex og hippocampus, var nødt til at arbejde sammen, for at rotterne kunne spille spillet korrekt. Når disse to hjerneområder var synkroniserede, spillede rotterne spillet korrekt, men når de to områder var ude af sync og dermed ikke kunne “dele” deres information, tog rotterne fejl af problemet og spillede ikke spillet korrekt.
Forestil dig, at du spiller sjippetov med dine venner. To af dine venner drejer tovene, mens du hopper i midten. Hver gang du hopper op, kommer der et reb under dine fødder. Hver gang du går ned, er rebene over dig. Legen fortsætter, fordi du hopper i samme rytme, som dine venner drejer tovene (se figur 1A).
En anden ven vil gerne være med i jeres leg og prøver at hoppe med. Hvis han ikke hopper i samme rytme som dig, vil din ven snuble over et reb og få legen til at stoppe (se figur 1B). Hvis din ven derimod hopper i samme rytme, kan du og din ven fortsætte med at gå op og ned på samme tid, og legen varer ved, så længe I fortsætter med at hoppe sammen.
En anden måde at tænke på sjippetov-legen er, at den er som takten i en sang. For at flere instrumenter og vokaler sammen kan danne en god sang, skal de alle være i rytme. For at et instrument kan være med i sangen, skal det følge takten, og på samme måde skal din ven hoppe ind på det rigtige tidspunkt, hvis han skal være med i sjippetovlegen.
Hjernen fungerer på samme måde. Hjerneområder behandler information ved at holde alt i rytme. Ligesom forskellige musikere i et band spiller på forskellige instrumenter og derefter sætter lydene sammen til en sang, behandler forskellige dele af hjernen forskellige typer information og sætter derefter dataene sammen for at udføre opgaver, som f.eks. at huske, hvor ting er, med succes. Disse hjerneprocesser giver os mulighed for at se, høre, føle, tænke og bevæge os. I denne artikel taler vi om en del af hjernen, der kaldes mediale præfrontale cortex (mPFC), der kan arbejde eller “spille” i samme rytme som en anden del af hjernen kaldet hippocampus (HC). Figur 2 viser, hvor mPFC (i rødt) og HC (i blåt) er placeret i en menneskehjerne og i en rottehjerne. MPFC indeholder oplysninger, som vi måske får brug for i den nærmeste fremtid til at løse problemer (som at huske, hvordan noget ser ud), mens HC hjælper med at huske, hvor tingene er. Den rytme, som disse to områder deler, kaldes hippocampus’ theta-rytme. Du kan tænke på theta-rytmen som takten i en sang eller svingningerne i et sjippetov.
For at to hjerneområder kan dele information, skal neuronerne (nervecellerne) i disse områder sende beskeder i takt. Det svarer til det eksempel, vi gav med, at din ven skal hoppe i takt i sjippetov-legen. Når neuroner deler information med andre neuroner, kalder vi det fyring – en proces, hvor celler i hjernen sender (fyrer) elektriske impulser til andre hjerneceller. Når vi taler om, at mPFC arbejder i samme takt som hippocampus’ theta-rytme, mener vi, at mPFC-cellerne fyrer i takt med denne rytme. Men nogle gange er de samme neuroner i mPFC ikke i takt med hippocampus’ theta-rytme, så de fyrer usynkront, og informationen bliver ikke delt med HC. Celler, der fyrer ude af rytme, er som et instrument, der slutter sig til en sang uden for rytmen og forstyrrer hele sangen.
Forskellige dele af hjernen, der arbejder sammen, er som venner, der spiller sjippetov, eller et band af musikere, der spiller en sang. I vores eksperiment var vi interesserede i, hvordan og hvorfor mPFC og HC arbejder i samme rytme for at hjælpe med at løse hukommelsesproblemer. Det er svært at lave eksperimenter på menneskehjerner, så vi brugte rotter som forsøgsdyr. Vores hypotese, eller den idé, vi testede, var, at når cellerne i en rottes mPFC var i rytme med cellerne i dens HC, ville rotten løse hukommelsesproblemer korrekt. Derudover troede vi, at når rytmen gik tabt, ville rotten svare forkert.
Til vores eksperiment brugte vi en teknik kaldet elektrofysiologi for at registrere hjerneaktiviteten hos rotter, der var i gang med at løse et hukommelsesproblem, så vi kunne se, hvordan forskellige dele af hjernen agerede under forsøget. Elektrofysiologi gjorde det muligt for os at opfange både de elektriske impulser eller affyringer af individuelle hjerneceller i mPFC og baggrundsrytmerne (som theta-rytmen), som vi kalder neuronale svingninger, i HC. På den måde kunne vi måle, hvordan mPFC og HC fungerede, både hver for sig og sammen.
Til opgaven fik vi rotterne til at spille et spil, hvor de skulle trykke på håndtag i en bestemt rækkefølge for at få en sød godbid. Der var to håndtag i forsøgskammeret en til venstre og en til højre. Rotterne skulle skifte mellem at trykke på venstre og højre håndtag inden for hvert forsøg. Først viste vi rotterne, at et af håndtagene var skubbet ind (trukket tilbage), og at det andet stak ud (forlænget) (figur 3A). Vi trænede rotterne til først at skubbe det udstrakte håndtag ind. Derefter skulle de løbe til den anden side af kammeret. Dette blev kaldt forsinkelsesperioden.
I løbet af denne tid skulle rotterne huske, hvilket håndtag de lige havde trykket på. I den sidste del af opgaven skulle rotterne løbe tilbage til de to håndtag og trykke på det andet håndtag – det, de ikke havde trykket på før. Hvis de gjorde det, fik de en sukkerholdig godbid. Men hvis de trykkede på det forkerte håndtag, fik de ikke en godbid.
Se for eksempel på rotten i figur 3. I figur 3A trykker den på det udstrakte håndtag til højre. Derefter løber han væk fra håndtagene i figur 3B, men husker stadig, hvordan de ser ud. Da han kommer tilbage til håndtagene igen i figur 3C (nu begge udstrakte), tænker han tilbage og husker, at han trykkede på det højre håndtag tidligere. I figur 3D sammenligner rotten sin hukommelse med det, den ser i virkeligheden, og vælger det venstre håndtag, præcis som den er blevet trænet til at gøre. Det giver ham en sukkerholdig belønning.
Selv om det kan virke som kort tid, er forsinkelsesperioden, hvor rotten løber fra den ene side af kammeret til den anden og tilbage igen, faktisk ret udfordrende. Prøv selv ved at lægge to blyanter frem foran dig. Tag blyanten til venstre, og før viskelæderet op til din næsetip, og læg den så ned igen. Vent 30 sekunder, og tag så blyanten til højre op og læg den ned på samme måde som den første. Fortsæt med at skifte mellem at samle de to blyanter op hvert 30. sekund. Opgaven er nem i starten, men efter et par forsøg vil du sikkert begynde at lave nogle fejl. Jo mere du gør det, jo mere sandsynligt er det, at du forveksler den blyant, du valgte sidste gang, med den, du valgte for to, tre eller fire gange siden. Vores rotter opførte sig på samme måde, selv om de generelt klarede sig godt og valgte det rigtige håndtag i ca. 85 % af tilfældene! Det ser ud til, at rotter og mennesker kan ligne hinanden, ikke kun i hjernestruktur (som vist i figur 2), men også i adfærd.
De elektrofysiologiske målinger af mPFC og HC hos rotterne, der udførte opgaven i figur 3, blev analyseret for at besvare vores spørgsmål om, hvordan og hvorfor mPFC og HC arbejder sammen om at løse problemer. Specifikt undersøgte vi, om vores hypotese var korrekt. Når rotterne spillede spillet med succes og dermed fik en godbid, var cellerne i mPFC så i rytme med svingningerne i HC? Hvis en rotte på den anden side kom til at trykke på det forkerte håndtag i opgavens sidste fase, ville vi så se, at cellerne i mPFC ikke var i rytme med theta-rytmen i hippocampus?
Husk fra indledningen, at mPFC rummer specifikke minder om ting, som vi måske får brug for i den nærmeste fremtid. HC har også hukommelse, men den fokuserer på, hvor noget er placeret i forhold til andre ting omkring det. Ved at analysere hjerneaktiviteten hos vores rotter fandt vi ud af, at mPFC havde information om, hvordan håndtaget så ud, mens HC havde information om, hvorvidt håndtaget var til venstre eller højre.
Hver gang rotterne i vores forsøg trykkede på det rigtige håndtag, arbejdede både mPFC og HC eller “hoppede reb” i takt med hippocampus’ theta-rytme. Fordi rytmerne i de to hjerneområder passede sammen, kunne informationerne fra mPFC og HC kombineres for at finde en løsning på problemet med, hvilket håndtag der skulle trykkes på. Det svarer til eksemplet med to venner, der “kombinerer” sig til at hoppe i reb på samme tid, hvis de har samme rytme. Når rotterne ikke trykkede på det rigtige håndtag, fandt vi ud af, at cellerne i mPFC ikke “hoppede reb” i takt med hippocampus’ theta-rytme. Det betød, at informationerne i mPFC og i HC ikke kunne lægges sammen, og rotterne kunne ikke løse problemet, svarende til hvad der ville ske, hvis din ven ikke matchede din hoppe-rytme, og hoppe-reb-legen sluttede (som i figur 1B). Overordnet set fandt vi ud af, at vores hypotese var rigtig! Når mPFC og HC var synkroniseret, spillede rotterne spillet korrekt; når de to hjerneområder ikke var synkroniseret, klarede rotterne ikke hukommelsesopgaven.
MPFC og HC arbejder også sammen hos mennesker, når vi vil løse et problem. Se på barnet, der spiller et matchende kortspil i figur 4. Målet med spillet er at finde to kort, der matcher, når der kun kan vendes to kort ad gangen. I figur 4A har han allerede vendt et kattekort i nederste højre hjørne og er i færd med at vende et slangekort i midten til højre. Da disse to kort ikke passer sammen, vender han dem begge tilbage for at afslutte turen. Derefter starter han den næste tur med at vende et helt nyt kort. Som du kan se i figur 4B, vender barnet et slangekort til venstre. Derefter tænker han på dette kort i figur 4C. Han husker at have set slangekortet tidligere ved hjælp af sin mPFC, og han husker, hvor slangekortet er placeret ved hjælp af sin HC. Til sidst, i figur 4D, sættes oplysningerne fra hans mPFC og hans HC sammen, så drengen kan løse problemet og finde to matchende kort. Han matcher det nye slangekort til venstre med slangekortet til højre. Ligesom hos rotterne kommunikerede mPFC og HC i drengens hjerne ved at “springe reb” i samme rytme, så puslespillet kunne løses. Hvis mPFC og HC ikke kommunikerede eller “hoppede reb” i samme rytme, ville drengen ikke have opdaget, at han havde set slangekortet før på et andet sted, og han ville ikke have matchet kortene i denne omgang.
A. Drengen sammenligner et kattekort nederst til højre med et slangekort i midten til højre. Han finder ud af, at de ikke passer sammen, og afslutter turen ved at vende begge kort igen. B. Dernæst vender drengen et nyt slangekort til venstre. C. Drengen husker at have set et Snake-kort før, med sin mediale præfrontale cortex, og han husker, hvor han så kortet, med sin hippocampus. D. Drengen vender det gamle slangekort, som han oprindeligt fandt i A., og matcher de to slangekort korrekt sammen.
Tænk på et basketballhold. Målet for alle på holdet er at få bolden i modstanderens kurv. Men ikke alle gør det samme. En holdkammerat kan drible bolden og lede efter en svaghed i forsvaret. En anden holdkammerat kan bevæge sig på en måde, der trækker forsvarerne væk fra bolden. Et andet holdmedlem kan stå under kurven og være klar til at tippe rebound-skud ind. Hvert holdmedlem spiller en forskellig rolle, men de skal kommunikere, så de kan arbejde sammen om at få bolden i kurven. Hvis de ikke arbejder sammen på denne måde, vil holdet begå en fejl (som at aflevere bolden til en, der ikke er klar) og miste boldbesiddelsen. Ligesom et hold basketballspillere har de forskellige dele af hjernen alle forskellige opgaver og er nødt til at kommunikere for at arbejde sammen. I vores eksperiment kommunikerede mPFC og HC ved hjælp af hippocampus’ theta-rytme, som gjorde det muligt for disse to hjerneområder at kombinere deres information, så rotten kunne nå sit mål (at få en sød godbid).
Den måde, hjerneområderne interagerer på, er vigtig at studere, for hvis vi ved, hvordan forskellige dele af hjernen arbejder sammen, bliver det lettere at finde frem til de områder, vi skal fokusere på, når vi hjælper mennesker, hvis hjerner ikke kommunikerer ordentligt. For eksempel kan Parkinsons sygdom give problemer med at kontrollere bevægelser, tanker og følelser. En person med Parkinsons sygdom kan føle det lidt, som om han prøver at cykle, mens han træder i pedalerne og bremser på samme tid – han er ikke rigtig i stand til at kontrollere, hvornår han stopper eller kører. Fordi Parkinsons sygdom kan forårsage så mange forskellige problemer, som typisk reguleres af mange forskellige områder i hjernen, kan behandlingen virke ekstremt kompliceret. Men ved at undersøge, hvordan hjerneområderne er forbundet, fandt forskerne ud af, at der var et område i hjernen kaldet basalganglierne, som var forbundet med alle de andre hjerneområder, der kontrollerede bevægelse, tanker og følelser. De opdagede, at Parkinsons sygdom faktisk kun forårsagede problemer i basalganglierne i stedet for i mange forskellige områder af hjernen. Denne forståelse gjorde det muligt at udvikle bedre behandlingsformer, da forskerne begyndte at målrette behandlingen af Parkinsons sygdom mod basalganglierne. Ved at forstå hjernen bedre kan vi være med til at opbygge et fundament for fremtidige innovationer inden for medicin, f.eks. med Parkinsons sygdom og andre sygdomme.
Vi opdagede gennem vores eksperiment, at mPFC og HC kommunikerer, når hukommelsesproblemer løses korrekt, og at disse to hjerneområder opnår dette gennem hippocampus’ theta-rytme. Men mPFC og HC er ikke de eneste dele af hjernen, der skal arbejde sammen. For at dyr eller mennesker kan gøre noget som helst, skal alle de forskellige dele af hjernen tale sammen eller “hoppe i tov” med hinanden i forskellige rytmer. Vi håber, at alle de forskellige dele af din hjerne i fremtiden vil arbejde sammen for at hjælpe dig med at skabe fantastiske, innovative og inspirerende videnskabelige opdagelser!
Medial præfrontal cortex (mPFC): Den del af hjernen, der indeholder information, der er nødvendig for at løse problemer.
Hippocampus (HC): Den del af hjernen, der hjælper med at huske, hvor ting er placeret.
Elektrofysiologi: Studiet af elektrisk aktivitet i kroppen (i vores tilfælde i hjernen).
Eksperimentelt kammer: Et specifikt område (som en kasse), hvor et eksperiment finder sted.
Forsinkelsesperiode: Et kontrolleret tidsrum mellem det tidspunkt, hvor rotten får vist håndtagene, og det tidspunkt, hvor den vælger, hvilket håndtag den vil trykke på.
Vores fantastiske hjerner giver os mulighed for at gøre utrolige ting, men alligevel er de stadig mystiske på mange måder. Forskere har opdaget nogle situationer, hvor hjernen kan “narres”, og denne indsigt i hjernens indre arbejde har ført til nogle spændende nye teknologier, herunder virtual reality (VR). Ud over sin velkendte rolle inden for spil og underholdning har VR nogle fantastiske anvendelsesmuligheder inden for medicin. VR kan hjælpe patienter med at håndtere smerter, og det kan også hjælpe kirurger med at øve delikate procedurer og vejlede dem under operationer. Andre fremskridt kaldet hjerne-maskine-grænseflader kan lytte til hjernens snak og oversætte tanker til kommandoer til computere eller endda robotlemmer, hvilket i høj grad kan forbedre livet for mennesker med visse handicap. I denne artikel vil vi forklare, hvordan forskere bruger resultater fra banebrydende hjerneforskning til at producere spændende nye teknologier, der kan helbrede eller endda forbedre hjernens funktioner.
…
Dette studie undersøger, hvordan opmærksomhedsunderskud/hyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD) påvirker gravide kvinder med fokus på, hvad det betyder for deres helbred. Forskningen er rettet mod unge og teenagere og hjælper med at forklare komplekse videnskabelige ideer på en måde, der er let at forstå. Den starter med at forklare, hvad ADHD er: en almindelig tilstand, der begynder i barndommen og kan fortsætte ind i voksenalderen. Derefter ser forskningen på de specifikke problemer, som kvinder med ADHD kan have, når de er gravide, f.eks. en højere risiko for depression, angst og komplikationer under graviditeten. Ved at undersøge detaljerede sundhedsjournaler fra mange forskellige kilder og sammenligne erfaringerne fra gravide kvinder med og uden ADHD finder undersøgelsen, at kvinder med ADHD er mere tilbøjelige til at få alvorlige helbredsproblemer, når de er gravide. Den viser dog også, at de, der tager ADHD-medicin, mens de er gravide, kan opleve et fald i disse helbredsproblemer, hvilket understreger vigtigheden af sikker brug af medicin. Undersøgelsen slutter med et råd til teenagere: Tal åbent med lægen, og træf informerede sundhedsvalg under graviditeten.
…
Alle får influenza eller forkølelse fra tid til anden. Vi designede et eksperiment for at undersøge, hvordan det påvirker hjernen at være syg oftere. For at gøre det brugte vi et stykke af en bakterie til at få voksne hanmus til at opleve symptomer på sygdom. Vi gav musene dette stof fem gange i alt. Musene fik det bedre i løbet af et par dage og holdt to ugers pause mellem eksponeringerne. Derefter målte vi, hvordan musene lærte og huskede ny information, og hvor godt deres hjerneceller arbejdede for at hjælpe dem med at lære. Vores eksperimenter tyder på, at sygdom ofte forstyrrer kommunikationen mellem hjernecellerne, så musene får problemer med at lære og huske. Vores data kan hjælpe læger med at forudsige, hvilke patienter der kan få hukommelsesproblemer, når de bliver ældre. Vores undersøgelse viser også, hvor vigtigt det er at holde sig så sund som muligt og tage skridt til at beskytte os selv og andre, når vi bliver syge.
…
Vidste du, at dine celler kan fortælle, hvad klokken er? Hver eneste celle i din krop har sit helt eget ur. Disse ure er ulig alle andre. Der er ingen tandhjul eller gear. Tiden indstilles af jordens rotation, så vores kroppe er perfekt afstemt med nat og dag. Selv om du måske ikke engang er klar over deres eksistens, styrer disse ure mange aspekter af dit liv. Fra hvornår du spiser og sover til din evne til at koncentrere dig eller løbe hurtigt – urene styrer det hele. Hvordan fungerer disse ure, og hvordan fortæller de tiden? Hvad sker der med vores ure, hvis vi ser tv sent om aftenen eller flyver til den anden side af jorden? Denne artikel undersøger disse spørgsmål og forklarer de videnskabelige opdagelser, der har hjulpet os med at forstå svarene.
…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