fbpx
Søg
Close this search box.

Den "lille person" i hjernen, der hjælper med at styre vores bevægelser

Forfattere

Sofia Dall’Orso, Tiffany Hamstreet, Silvia Muceli

Forestil dig en dygtig klaverspillers hænder, når de flyver hen over tangenterne. Har du nogensinde undret dig over, hvordan det er muligt at kontrollere så komplicerede og præcise bevægelser? Hjernen styrer vores bevægelser og behandler al den information, vi modtager fra hele kroppen, når vi interagerer med verden. Vi udfører mange komplekse bevægelsesrelaterede opgaver, og vores hjerner styrer dem hele tiden, uden at vi lægger mærke til det! For at styre hele kroppen effektivt er hjernen organiseret, så specifikke hjerneområder kontrollerer eller indsamler information fra specifikke kropsdele. De dele af kroppen, der udfører de mest komplekse opgaver, får tildelt mere plads i hjernen. Kan du komme i tanke om en kropsdel, der er ansvarlig for meget komplekse bevægelser? Hvad ville der ske i din hjerne, hvis du ikke længere kunne bevæge den kropsdel?

Hjernen er organiseret for maksimal effektivitet

Vores hjerner fortolker verden omkring os, tænker, forestiller sig, styrer vores bevægelser og meget mere (se denne Frontiers for Young Minds artikel). Det virker som en masse arbejde for et lille organ! Hvordan kan hjernen kontrollere så mange forskellige opgaver? Den bedste måde at håndtere mange opgaver på er at fordele arbejdet, og det er sådan, hjernen gør det (læs mere her). Specifikke dele af hjernen er ansvarlige for at bearbejde det, vi ser, kontrollere, hvordan vi taler, regulere, hvordan vi bevæger os, og så videre. I en travl kontorbygning vil folk, der har brug for at tale med hinanden regelmæssigt, ofte have deres skriveborde i nærheden af hinanden, men folk, der har meget forskellige job og opgaver, kan arbejde på hver sin etage. Det ville ikke give mening for medlemmer af det samme team at gå op og ned ad trapperne hele dagen, når de bare kunne sidde sammen! Ved at placere folk med lignende opgaver i nærheden af hinanden kan de arbejde hurtigere. Hjernen bruger en lignende strategi. Lignende hjernefunktioner styres af hjerneområder, der ligger tæt på hinanden. Det betyder, at de hjerneområder, der ofte arbejder sammen, kan kommunikere hurtigt og effektivt.

Hjernens center for bevægelseskontrol

Flere hjerneområder er involveret i bevægelse, og motor cortex er en meget vigtig en af slagsen (figur 1). Cortex betyder “bark”, ligesom barken på et træ. Ligesom træbark er cortex det yderste lag af hjernen. “Motor” betyder bevægelse, så den motoriske cortex er den del af hjernen, der fortæller musklerne, at de skal bevæge kroppen. Tænk på alle de bevægelser, du laver, når du spiller et instrument eller dyrker sport – hjernen skal styre mange muskler på én gang (læs mere om det her)! Det er en ret kompleks opgave for den motoriske cortex. Hvordan tror du, den håndterer dette problem? Ligesom hele hjernen er organiseret efter funktion, er den motoriske cortex organiseret, så bestemte steder kontrollerer bestemte kropsdele (figur 1). Den ene halvdel af kroppen er repræsenteret i den ene halvdel ( hemisphere) af hjernen, mens den anden halvdel er repræsenteret i den anden hjernehalvdel. Interessant nok styrer den højre hjernehalvdel venstre side af kroppen, og den venstre hjernehalvdel styrer højre side.

Figur 1: Den motoriske cortex (rød) og den somatosensoriske cortex (blå) er placeret i den centrale del af hjernen, der strækker sig fra øre til øre. Begge er organiseret således, at hver del af kroppen er knyttet til en bestemt del af hver hjernebark. I tværsnittet til højre viser tegneseriefiguren den omtrentlige placering af hver kropsdel og den plads, den optager i hjernen. Kropsdele med mere komplekse funktioner, som hænder og mund, har en større repræsentation i hjernen end dele med simplere funktioner, som fødderne.

Den somatosensoriske cortex (figur 1) er også meget vigtig for bevægelse. “Soma” betyder krop, og “sensorisk” henviser til fornemmelser, der hjælper os med at forstå og interagere med verden omkring os, som berøring, temperatur og smerte. For eksempel kan vi mærke kold sne på vores hænder, når vi rører ved den, eller føle smerte, hvis vi falder og skraber vores knæ. Og hvis vi lukker øjnene og bevæger kroppen, ved vi stadig, hvor vores arme og ben er, selv om vi ikke kan se dem. Disse fornemmelser kommer fra sensoriske receptorer.Det er en del af hjernen, som er placeret i huden og musklerne, og som måler, hvad vi føler, og sender denne information til hjernen. Så den somatosensoriske cortex er den del af hjernen, der behandler og fortolker fornemmelser fra kroppen. Den motoriske og den somatosensoriske hjernebark er tæt forbundet og kommunikerer konstant. Deres kommunikation skal være meget effektiv, fordi enhver bevægelse forårsager somatosensoriske fornemmelser, og disse fornemmelser påvirker, hvordan vi bevæger os næste gang. Den somatosensoriske cortex er organiseret på samme måde som den motoriske cortex – specifikke steder behandler de fornemmelser, der kommer fra bestemte kropsdele.

Homunculus: Et kort over kroppen i hjernen

For at kontrollere kroppen skal hjernen fortælle specifikke kropsdele, at de skal bevæge sig. Til at hjælpe med dette er der et “kort” over kroppen i den motoriske cortex. Kropsdele, der er knyttet til hinanden, som hånd og arm, er placeret tæt på hinanden i dette hjernekort. Men denne effektive organisering slutter ikke her. Bruger du alle dine kropsdele lige meget, eller er nogle dele i stand til at udføre mere præcise handlinger? Tænk for eksempel på dine hænder og fødder. Kan du tråde en nål med dine tæer? Nogle kropsdele har sværere opgaver, så de kræver flere ressourcer fra hjernen. Hjernen tildeler større områder til opgaver, der er mere krævende. Derfor er det område i hjernen, der svarer til hænderne, større end det område, der svarer til fødderne. Kroppens kort i hjernen matcher ikke den fysiske størrelse af hver kropsdel, men matcher i stedet, hvor vigtigt og præcist hver kropsdels job er. Hvis vi tegnede hver kropsdel med en størrelse, der var proportional med den plads, den er tildelt i hjernen, ville det resultere i et mærkeligt billede af en krop med meget store hænder og meget små ben. Denne figur kaldes en homunculus[1], som bogstaveligt talt betyder “lille person” (figur 2).

Figur 2: Den motoriske homunculus er navnet på en “lille person”, der repræsenteres af de hjerneområder, der er tildelt hver kropsdel i den motoriske cortex. Kropsdele som hænder og mund, der er nødvendige for at udføre meget komplekse og præcise bevægelser, får mere hjerneareal. Det er derfor, homunculus ser anderledes ud end en rigtig menneskekrop, med meget store hænder og mund og små fødder.

Den somatosensoriske cortex har også en homunculus-organisation. De dele af cortex, der kontrollerer bevægelsen af en bestemt kropsdel og føler fornemmelser fra denne del, er tæt på hinanden, så de kan kommunikere hurtigt. For eksempel ligger håndområdet i den motoriske cortex lige ved siden af håndområdet i den somatosensoriske cortex. Ligesom den motoriske homunculus har den sensoriske homunculus også meget store hænder. Det skyldes, at vi har mange sensoriske receptorer i hænderne, da vi udforsker verden mere med hænderne end med fødderne. Alle pattedyr har en lignende hjerneorganisation, der matcher brugen af deres kropsdele. For eksempel udforsker mus verden med deres knurhår, så de har et stort hjerneområde dedikeret til dem [2].

Hvorfor er homunculus-organisationen nyttig?

Samarbejdet mellem sanser og bevægelse er meget vigtigt. Prøv at lukke øjnene og løfte en flaske fuld af vand. Gør derefter det samme, men med en tom flaske. Den nødvendige muskelkraft vil være forskellig, men du kan hurtigt justere til den rigtige mængde kraft bare ved at føle på flasken. Det skyldes, at de motoriske og sensoriske homunculi er et godt team og taler sammen hele tiden. Din motoriske cortex sender instruktioner til dine muskler om at vikle dine fingre rundt om flasken. Når din hånd rører ved flasken, registrerer sensoriske receptorer i din hånd oplysninger om fornemmelserne og sender dem til den somatosensoriske cortex. Håndområdet i din somatosensoriske cortex bearbejder informationen og sender den til håndområdet i den motoriske cortex. Denne information hjælper dig med at beslutte, hvor meget du skal klemme eller slippe. Dette sker så hurtigt, at du ikke engang er klar over det, hvilket er virkelig vigtigt for hurtig og præcis kontrol af dine bevægelser. Hos nogle mennesker med motoriske handicap fungerer kommunikationen mellem den sensoriske og motoriske hjernebark ikke særlig godt, hvilket gør enhver bevægelse sværere.

Vi nævnte, at homunculus har meget store hænder. Kan du forestille dig en anden kropsdel, der vil være meget stor i homunculus? Tænk på, hvor vigtig din mund er, når du taler og spiser. Bare ved at forestille dig din mund, bliver mundområdet i din hjerne aktiveret – du kan aktivere din motoriske cortex bare ved at tænke på at bevæge dig! Hvis du f.eks. leger med en bold og rører den med hænderne, aktiveres håndområderne i din hjerne. Hvis du senere tænker på at røre bolden, vil de samme hjerneområder blive aktiveret, selv om du ikke rører bolden (figur 3). Når du bare forestiller dig bevægelsen, bliver andre dele af hjernen involveret for at forhindre dine muskler i at bevæge sig.

Figur 3: Når du bruger dine hænder eller fødder, aktiveres forskellige områder af hjernen. Hvis du rører en bold med hånden som volleyballspilleren, aktiveres håndområdet i den modsatte hjernehalvdel. Hvis du rører en bold med din højre fod som fodboldspilleren, aktiveres fodområdet i den venstre hjernehalvdel. Det samme område i hjernen, som aktiveres, når du slår til bolden med hånden eller foden, aktiveres også, når du tænker på at slå til bolden med hånden eller foden, som du kan se på højre side.

Den hjerneaktivering, der sker, når vi forestiller os bevægelser, er meget kraftfuld, fordi den hjælper os med at lære, og den kan endda fremskynde helbredelsen af motoriske svækkelser, som dem, der forårsages af et slagtilfælde. (læs mere om det i denne artikel i Frontiers for Young Minds). Et slagtilfælde opstår, når en del af hjernen bliver beskadiget, fordi et blodkar, der tilfører ilt og næringsstoffer, bliver blokeret eller beskadiget. Hvis et slagtilfælde opstår i en del af hjernen, som kontrollerer bevægelser, kan det resultere i, at man ikke kan bevæge nogle dele af kroppen. Hvis dette beskadigede hjerneområde er i venstre hjernehalvdel, vil højre side af kroppen være svækket og omvendt. Hvis hånd- og/eller benområdet er påvirket, vil den tilsvarende kropsdel blive påvirket. Viden om homunculus kan hjælpe læger med at designe terapier til at træne specifikke dele af kroppen efter hjerneskade eller slagtilfælde (se denne artikel) og kan hjælpe neurokirurger med at planlægge hjerneoperationer.

Homunculus hjælper os ikke kun med at kontrollere vores egen krop, den hjælper os også med at forstå andre menneskers bevægelser. Når du ser nogen bevæge sig, kan du forestille dig, hvordan det føles, fordi vi alle har en lignende homunculus. Når du ser nogen bevæge hånden, vil håndområdet i din hjerne også blive aktiveret. Det hjælper os til at kopiere andres bevægelser og til at lære ved at se på. Det får os også til at føle os mere socialt forbundne, for hvis du ser nogen skrabe deres knæ, kan du forestille dig, hvor ondt det gør, og komme hen for at give dem et kram.

Kan homunculus ændre sig?

Homunculus er så vigtig og ens på tværs af mennesker, at den allerede er til stede, når vi bliver født [3]. Men det betyder ikke, at den ikke kan ændre sig. Homunculus kan tilpasse sig, når vi har brug for at bruge vores krop anderledes. Vi kan se et eksempel på dette hos en person, der mister hele sin hånd i en ulykke. Forskere fandt ud af, at det motoriske område, der normalt aktiveres under håndbevægelser, i stedet bliver aktivt under armbevægelser [4]. Så det ser ud, som om homunculus’ arm bliver større, og dens hånd forsvinder, da der ikke er nogen hånd at kontrollere. Men denne proces kan også vendes om! Nogle gange kan en person, der har mistet en hånd, få en erstatning indopereret. Takket være denne meget specielle operation og en masse træning kan personen lære at kontrollere den nye hånd ret godt. Homunculus’ håndområde, som blev overtaget af armområdet, kan igen blive aktivt under håndbevægelser. Vores hjerner har altså en fantastisk evne til at tilpasse sig kroppens skiftende behov. Dette er kendt som hjernens plasticitet. Vi har stadig meget at lære om, hvordan hjernens plasticitet fungerer, men det er godt at vide, at vores hjerner er i stand til så imponerende forandringer med træning og øvelse. Du har sikkert hørt mange gange, at “øvelse gør mester”. Det ordsprog refererer til, hvordan vi lærer og forbedrer vores færdigheder på grund af hjernens plasticitet. Så hvis du vil lære en ny færdighed eller komme dig efter en skade, er det bedste, du kan gøre, at træne og øve dig!

Kort sagt er hjernens funktioner organiseret i rummet, så de arbejder bedst muligt sammen. Funktioner relateret til kropsbevægelser og fornemmelser er lokaliseret i specifikke områder af hjernen afhængigt af det specifikke område af kroppen, der er involveret. Homunculus er en måde at beskrive, hvordan kroppen er repræsenteret i hjernen. Denne repræsentation kan ændre sig på grund af hjernens plasticitet, hvilket er afgørende for at lære nye motoriske færdigheder og komme sig efter skader.

Ordliste

Motorisk cortex: Hjerneområde involveret i planlægning, kontrol og udførelse af bevægelser.

Halvkugle: Bogstaveligt talt, halvdelen af en kugle. Hjernen er opdelt i to næsten symmetriske halvdele, kaldet hjernehalvdele.

Somatosensorisk cortex: Hjerneområde, der er ansvarligt for fornemmelser af berøring, smerte, temperatur og kropsposition, som kommer fra vores hud og muskler. “Soma” betyder krop, så det er kropsrelaterede fornemmelser.

Sensoriske receptorer: Strukturer, der modtager somatosensorisk information fra huden og musklerne og sender den til hjernen.

Homunculus: Betyder “lille person” og henviser til repræsentationen af hele kroppen i hjernen, baseret på kompleksiteten af bevægelse eller følelse.

Slagtilfælde: Reduktion af blodtilførslen til en del af hjernen, hvilket forårsager skade.

Hjernens plasticitet: Hjernens evne til at ændre og tilpasse sig som følge af erfaring.

Information om artiklen

Dette projekt har modtaget støtte fra EU’s Horizon 2020 forsknings- og innovationsprogram under Marie Sklodowska-Curie tilskudsaftale nr. 846679 (INFANTPATTERNS) og Life Science Engineering Area of Advance ved Chalmers University of Technology. Forfatterne vil gerne takke Tomoki Arichi og James Arichi for at have læst og kommenteret artiklen. Figur 1 og 2 i denne artikel indeholder indhold, der er tilpasset fra følgende billeder, som er gjort offentligt tilgængelige via Creative Commons: – https://en.wikipedia.org/wiki/Cortical_homunculus#/media/File:Motor_homunculus.svg – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sensory_and_motor_homunculi.jpg.
Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i fravær af kommercielle eller økonomiske relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

[1] Penfield, W., og Boldrey, E. 1937. Somatisk motorisk og sensorisk repræsentation i menneskets hjernebark som undersøgt ved elektrisk stimulering. Brain. 60:389-443. doi: 10.1093/brain/60.4.389

[2] Zimmer, C. 2013. Mouseunculus: Hvordan hjernen tegner et lille dig. National Geographic Tilgængelig online på: https://www.nationalgeographic.com/science/article/mouseunculus-how-the-brain-draws-a-little-you (tilgået 08. november 2022).

[3] Dall’Orso, S., Steinweg, J., Allievi, A. G., Edwards, A. D., Burdet, E. og Arichi, T. 2018. Somatotopisk kortlægning af den udviklende sensomotoriske cortex i den præmature menneskelige hjerne. Cereb. Cortex 28: 2507-15. doi: 10.1093/cercor/bhy050

[4] Giraux, P., Sirigu, A., Schneider F. og Dubernard, J.-M. 2001. Kortikal reorganisering i motorisk cortex efter transplantation af begge hænder. Nat. Neurosci. 4:691-2. doi: 10.1038/89472

Dall’Orso S, Hamstreet T og Muceli S (2023) Den “lille person” i hjernen, som hjælper med at styre vores bevægelser. Forsiden. Young Minds. 11:750301. doi: 10.3389/frym.2022.750301
Jay Hegdé
Indsendt: 30. juli 2021; Accepteret: 22. december 2022; Offentliggjort online: 16. januar 2023.
Copyright © 2023 Dall’Orso, Hamstreet og Muceli

Læs videre

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.

Forfattere

Susan J. Debad, Olaf Blanke, Bruno Herbelin

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.

Forfattere

Bridget Foy, Molly O. Murphy, Elijah W. Hale

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.

Forfattere

Elizabeth B. Engler-Chiurazzi, Kevin J. Zwezdaryk, Brook L. W. Sweeten,

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.

Forfattere

Katharine F. Addison, Julia Jade Harris

Tak for din tilmelding.

Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.

Med venlig hilsen
MiLife