Den sindsoprivende verden af nye hjerneteknologier

Lær om hjernen ved at “narre” den

Kan du lide at narre din hjerne? Mange mennesker elsker ting som optiske illusioner, magiske tricks og andre effekter, der ændrer den måde, vi ser virkeligheden på. Nogle populære museumsudstillinger omfatter endda forvrængede rum, der får folk til at se ud til at vokse eller skrumpe, når de bevæger sig rundt, spejle, der skaber en illusion af endeløse korridorer, eller holografiske billeder, der ser ud til at svæve i rummet (se f.eks. her og her). Men ud over at være en sjov form for underholdning kan studiet af de måder, hjernen kan narres på, hjælpe forskerne med at forstå, hvordan dette vigtige organ fungerer, og hvordan de kan afhjælpe visse hjerneproblemer.

Et berømt hjernevridende videnskabeligt eksperiment kaldes gummihåndsillusionen. I dette eksperiment, som du kan se her, sidder en frivillig ved et bord med en af sine arme skjult bag en skillevæg, erstattet af en falsk gummiarm, der ligger på bordet foran ham. Forskeren giver de samme berøringssignaler (blide strøg med en pensel) til både den falske og den rigtige hånd, hvilket narrer den frivilliges hjerne til at opfatte den falske hånd som en del af hans egen krop. Pludselig slår eller stikker en anden forsøgsperson den falske hånd, hvilket får den frivillige til at hoppe og reagere, som om hans hånd var truet. Tror du, at din hjerne ville lade sig narre af dette eksperiment? Det er der stor sandsynlighed for. Men det er ikke en dårlig ting, for at finde ud af, hvordan hjernen kan “narres” på denne måde, giver forskerne vigtige oplysninger, som du vil se, når du læser videre.

Den fantastiske hjerne

Hjernen er et fantastisk, komplekst organ. Den styrer alt, hvad vi gør, lige fra at bevæge os og trække vejret til at tænke, føle og huske. Den er også kilden til vores kreativitet, fantasi og intelligens – vigtige egenskaber, som er med til at gøre os til dem, vi er.

Hvordan kan et organ gøre alle disse ting? Hjerneforskere forsøger stadig at forstå præcis, hvordan hjernen fungerer, og mange mysterier er stadig uløste. Det, man ved, er, at hjernen består af milliarder af celler kaldet neuroner, som kommunikerer med hinanden ved hjælp af elektriske og kemiske signaler. Neuronerne er forbundet i indviklede netværk, som danner grundlag for hjernens funktioner. Vi ved også, at bestemte områder i hjernen er hovedansvarlige for bestemte funktioner, som f.eks. syn, berøring, hørelse, bevægelse og følelser, for blot at nævne nogle få.

Al denne kompleksitet gør hjernen ekstremt vanskelig at behandle, når den bliver syg eller skadet. Problemer, der opstår i hjernen, kan forårsage smerter, hukommelsestab, humørsvingninger eller bevægelsesvanskeligheder. Desuden er hjernen ekstremt sart og følsom, så den er ikke nem for lægerne at arbejde med – især fordi den er så godt beskyttet af kraniet.

Neuroforskere og læger arbejder hårdt på at forbedre deres forståelse af hjernen, så de kan udvikle nye måder at hjælpe dette vitale organ med at hele og blive bedre. En smart måde at studere noget komplekst på er at finde dets grænser. At observere situationer, hvor hjernen “fejler” eller ikke fungerer som forventet, kan hjælpe forskerne med at forstå, hvordan den normalt fungerer. I gummihåndsillusionen “fejler” hjernen f.eks. i at skelne en gummihånd fra sin egen hånd. Ved at undersøge, hvordan det sker, kan forskerne lære noget om den måde, hjernen opfatter kroppen på. Desuden fører erfaringerne fra sådanne eksperimenter til seje hjernerelaterede teknologier, som kan gøre livet bedre for både læger og patienter.

Virtual Reality kan hjælpe med hjernekirurgi

Har du oplevet virtual reality (VR)? Måske har du spillet computerspil med et VR-headset eller besøgt et museum med en fordybende eller interaktiv VR-baseret udstilling, der er designet til at vise dig verden gennem en bestemt kunstners øjne eller give dig mulighed for at undersøge genstande i en virtuel samling. VR er et computergenereret 3D-miljø, som du kan opleve, som om du var der. VR kan få dig til at føle, at du befinder dig et andet sted eller i en anden verden, hvor du kan udforske og interagere med genstande eller endda andre mennesker. Der er mange spændende anvendelser af VR-teknologi.

Neurokirurgi er f.eks. en type kirurgi, hvor man opererer på hjernen eller nerverne. På grund af hjernens kompleksitet og skrøbelighed kræver neurokirurgi en ekstremt høj grad af dygtighed og masser af træning. Neurokirurger kan bruge VR til at se et 3D-kort over en patients hjerne for at hjælpe dem med at planlægge operationen eller vejlede dem under operationen, så de ved, hvor de skal skære, og hvordan de kommer til problemområdet uden at beskadige sundt hjernevæv. VR-billeder kan kombineres med robotteknologi i det, der kaldes robotassisteret minimalt invasiv kirurgi. “Minimalt invasiv” betyder, at snittene er mindre end ved “almindelig” kirurgi, og det er som regel lettere for patienten at komme sig efter operationen. Ved robotassisteret minimalt invasiv kirurgi rører kirurgen faktisk ikke ved patienten – robotten har små redskaber og et kamera, og kirurgen styrer robotten lidt som en lille drone ved at se på en skærm og bevæge specialiserede controllere, der fortæller robotten præcis, hvad den skal gøre. Selv om kirurgen måske sidder en meter eller mere væk fra patienten, giver VR dem mulighed for at føle, at de er i en anden krop, eller avatar, og faktisk opererer på patienten. Jo bedre VR-teknologien er, jo mere vil avataren føles som kirurgens egen krop, når han bruger robotværktøjerne, og jo mere præcis og sikker vil operationen være. (For at se, hvordan robotassisteret minimal invasiv kirurgi ser ud, kan du se denne video eller denne).

Virtual reality kan også bruges til at træne læger, når de skal lære at blive kirurger. At øve sig på vanskelige operationer i et VR-miljø, før de udføres på rigtige patienter, hjælper kirurgerne med at få større selvtillid og forbedrer deres kirurgiske færdigheder [1]. Efterhånden som VR-teknologien bliver bedre, vil flere træningsprogrammer sandsynligvis begynde at bruge VR til at forberede deres kirurger til operationsstuen.

Virtual Reality kan hjælpe med at håndtere smerter

Hvis du har oplevet VR, ved du, at det kan være meget effektivt til at “narre” hjernen – nogle gange kan du glemme, hvor du virkelig er, når du forestiller dig selv i de virtuelle omgivelser. Som illusionen med gummihånden illustrerede, ved forskerne, at hjernen kan narres til at tro, at en falsk hånd er deres egen hånd. Kan vi på samme måde narre hjernen til ikke at føle smerte? Forskningen fortæller os, at svaret er ja! Neuroforskere har fundet ud af, at VR kan hjælpe med at reducere eller kontrollere flere former for smerte, herunder den smerte og angst, som patienter (selv børn!) føler under visse medicinske procedurer. VR kan også hjælpe patienter med at håndtere kroniske smerter. Det er smerter, der ofte begynder med en skade, men som bliver ved med at komme, selv mange år efter at skaden er helet. Det kan være ekstremt udfordrende at håndtere kroniske smerter, og det er et alvorligt problem, fordi smerterne kan gøre det svært for folk at udføre normale aktiviteter, som at gå på arbejde eller i skole, have det sjovt med venner eller endda sove.

Hvordan hjælper VR helt præcist på smerter? For det første er VR rigtig god til at distrahere folk fra deres smerter ved at fokusere al deres opmærksomhed på VR-miljøet. Men de smertelindrende effekter af VR går ud over distraktion. Når en person i et VR-miljø føler stærkt, at deres avatar er deres faktiske krop, skifter de til at opfatte avatarens krop som deres krop – og føler mindre smerte ved deres rigtige krop. I stedet er personens hjerne opmærksom på den information, der kommer fra avataren. Da avataren ikke føler smerte, “lærer” hjernen, at kroppen er smertefri … og denne “lektie”, som hjernen har lært, kan overføres til virkeligheden, når personen holder op med at bruge VR (figur 1).