Forfattere
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.
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.
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.
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.
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).
Nogle mennesker har ingen smerter i timevis efter en VR-“behandling”, men de fleste hjerneforskere og læger er enige om, at VR kun reducerer smerter midlertidigt – det helbreder dem ikke. VR kan bruges på andre måder til at hjælpe folk med at håndtere deres smerter, f.eks. ved at fordybe dem i fredelige scener, der får dem til at føle sig afslappede, eller ved at guide dem gennem meditationer og åndedrætsøvelser [2, 3]. En stor fordel ved nogle VR-baserede smertebehandlingsteknologier er deres bekvemmelighed – hvis patienterne har et VR-headset, kan mange af disse behandlinger udføres hjemmefra.
Ud over VR er der andre banebrydende teknologier under udvikling for at hjælpe hjernen. Har du nogensinde tænkt på, hvordan det ville være at styre en robot med dit sind? Det lyder måske som science fiction, men det er muligt med brain-machine interfaces (BMI’er). BMI’er omfatter teknologier, der kan aflæse hjerneaktivitet, og programmer, der kan oversætte hjernens budskaber til kommandoer til computere eller robotudstyr. Sådanne enheder omfatter neuroprostetik designet til at erstatte eller genoprette funktionen af en manglende eller beskadiget kropsdel, f.eks. en lammet arm. For at aflæse hjernens elektriske signaler bruger man ofte små apparater, der kaldes elektroder. Elektroderne sættes ind i hjernen eller fastgøres til hjernens overflade. Hvis en person har en neuroprostetisk arm og ønsker at bevæge den, opfanger elektroderne hjernens elektriske besked fra tanken “bevæg armen”, og disse beskeder omsættes til signaler, der fortæller den neuroprostetiske arm, at den skal bevæge sig. Ud over at hjælpe mennesker med neuroprostetiske lemmer med at bevæge sig rundt, spise og tage tøj på, kan BMI’er også bruges til at hjælpe mennesker, der har problemer med at høre, tale eller endda se [4].
Et nyt fremskridt inden for BMI-forskning involverer fleksible BMI’er. I stedet for at være lavet af hårde, ubehagelige materialer, som chipsene i en bærbar computer eller telefon, har fleksible BMI’er bløde, bøjelige elektroder, der kan tilpasse sig hjernens form og bevægelser, hvilket gør BMI’er mere effektive, nøjagtige og behagelige [5]. BMI’er er stadig på et tidligt udviklingsstadie, men med yderligere forskning kan de være med til at gøre livet meget lettere for mennesker med handicap og hjælpe mange mennesker med at genvinde deres uafhængighed. At bruge BMI’er til at forbedre normale hjernefunktioner er et andet spændende forskningsområde. For eksempel kan BMI’er bruges til at sende signaler ind i hjernen for at styrke visse hjernefunktioner som bevægelseskontrol, hukommelse, humør eller opmærksomhed.
Når det drejer sig om nye teknologier, der kan hjælpe vores hjerner, ser fremtiden lys ud (figur 2)! Tidlig forskning fortæller os, at disse teknologier er meget lovende for alt fra træning af kirurger til forbedring af livet for mennesker med smerter eller handicap. Selvom der er brug for mere forskning for at gøre hjerneassisterende teknologier bredt anvendelige, drømmer forskerne stort. I fremtiden vil vores hjerner ved hjælp af disse teknologier måske få nogle nye, seje “superkræfter”. Vi kan måske styre maskiner med vores tanker, virtual reality kan hjælpe os med at lære nye færdigheder hurtigere og huske mere end nogensinde før, og vi kan måske finde nye måder at helbrede og hjælpe hjernen på i tilfælde af demens, depression eller angst. Nogle af disse teknologier kan endda hjælpe os med at forstå bevidsthedens mysterier. Mulighederne for at forbedre sundheden og livskvaliteten er næsten uendelige – fremtiden for hjerneteknologi bliver forbløffende!
Neuroforsker: En videnskabsmand, der studerer hjernen, og hvordan den hjælper os med at tænke, føle og gøre alt, hvad vi gør.
Virtuel virkelighed: Avanceret teknologi, der sætter dig ind i en computergenereret 3D-verden, så det føles, som om du er et helt andet sted.
Robotteknologi: Videnskaben om at designe og bruge robotter – maskiner, der kan programmeres til at udføre opgaver, ofte ved at efterligne menneskers handlinger, for at gøre vores liv lettere.
Minimalt invasiv kirurgi: Kirurgi, der involverer brug af små snit og specialiserede værktøjer til at løse sundhedsproblemer, hvilket forårsager mindre smerte og hurtigere bedring sammenlignet med traditionel kirurgi.
Avatar: En virtuel repræsentation af sig selv i et computergenereret miljø.
Kroniske smerter: En type smerte, der ikke forsvinder, som varer i måneder eller endda år, og som kan påvirke både krop og følelser og gøre hverdagen udfordrende.
Hjerne-maskine-interface: En direkte kommunikationsvej mellem hjernen og en ekstern enhed, der gør det muligt for en person at styre eller kommunikere med computere eller maskiner udelukkende ved hjælp af deres hjerneaktivitet.
Neuroprostetik: Avanceret udstyr, der erstatter eller forbedrer nerver eller hjerneområder, der ikke fungerer korrekt, og som hjælper folk med at genvinde tabte evner som bevægelse eller hørelse.
[1] Paro, M. R., Hersh, D. S. og Bulsara, K. R. 2022. Historien om virtual reality og augmented reality i neurokirurgisk træning. World Neurosurg. 167:37-43. doi: 10.1016/j.wneu.2022.08.042
[2] Wynn, P. 2022. Kan virtual reality erstatte din næste smertestillende pille? U.S. News and World Report. Tilgængelig online på: https://health.usnews.com/health-care/patient-advice/article/virtual-reality-and-pain-management (besøgt 13. maj 2024).
[3] McNeil, T. 2023. Hvordan virtual reality kan hjælpe med at lindre kroniske smerter. Tufts Now. Tilgængelig online på: https://now.tufts.edu/2023/04/10/how-virtual-reality-can-help-relieve-chronic-pain (besøgt 13. maj 2024).
[4] Ptito, M., Bleau, M., Djerourou, I., Paré, S., Schneider, F. C., and Chebat, D. R. 2021. Hjerne-maskine-grænseflader til at hjælpe blinde. Front. Hum. Neurosci. 15:638887. doi: 10.3389/fnhum.2021.638887
[5] Tang, X., Shen, H., Zhao, S., Li, N. og Liu, J. 2023. Fleksible hjerne-computer-grænseflader. Nat. Electron. 6:109-18. doi: 10.1038/s41928-022-00913-9
At gå i skole er en vigtig del af barndommen. Skolen er stedet, hvor vi lærer at læse, skrive, regne og få venner. En række forskellige ting kan påvirke skolepræstationen. Sundhedsmæssige problemer, såsom epilepsi, er en væsentlig faktor, der kan påvirke et barns læringsoplevelser. Epilepsi er en type hjernesygdom, der forårsager anfald, hvilket resulterer i ændringer i adfærd eller bevægelse. I skolen skal elevernes hjerner bruge en masse energi på at udføre deres opgaver, men dette kan være endnu mere udfordrende for elever med epilepsi. At forstå, hvad epilepsi er, og hvordan det påvirker elevernes oplevelser med skolen og læring, kan hjælpe dig med bedre at støtte dine kammerater, både i og uden for klasseværelset.
…
Vores planet bliver varmere, hvilket ændrer lokale og globale miljøer, der påvirker alle levende væsener. Denne proces kaldes klimaforandringer, og mange mennesker rundt om i verden mærker allerede dens konsekvenser. Andre har måske ikke selv oplevet ændringerne endnu, men de bekymrer sig måske alligevel om klimaforandringerne og hvad der kan ske i deres område eller rundt om i verden. Den slags bekymring, der varer ved i lang tid, er svær at kontrollere og står i vejen for at udføre ting, kaldes angst. Angst for klimaforandringer kan kaldes øko-angst. I takt med at flere mennesker lærer om klimaforandringer eller oplever konsekvenserne heraf, vil flere mennesker muligvis opleve øko-angst. Derfor er det vigtigt at lære, hvad øko- angst er, hvem der er påvirket af den, og hvad der kan gøres for at hjælpe mennesker, der kæmper med den.
…
Du har måske hørt, at mennesker bruger omkring en tredjedel af deres liv på at sove. Selvom søvn kan virke som en passiv aktivitet, er det en aktiv aktivitet, der hjælper dig med at fokusere og huske ting i skolen, føle dig mere følelsesmæssigt afbalanceret og forblive fysisk sund. Eksperter anbefaler 8–10 timers søvn om natten for teenagere, og i din alder er det svært at få. Denne artikel forklarer, hvorfor søvn er vigtig, og hvordan den påvirker din fysiske og mentale sundhed. For at hjælpe dig giver vi søvntips, såsom at holde fast i en søvnplan og skære ned på skærmtid inden sengetid. At prioritere søvn vil hjælpe dig med at føle dig bedre, tænke skarpere og håndtere sociale og følelsesmæssige udfordringer mere effektivt.
…
Smerte er et naturligt signal, der hjælper os med at beskytte vores krop og er afgørende for overlevelse. Men nogle gange kan smerte være skadelig – som i tilfældet med inflammatorisk smerte, der forårsager langvarigt ubehag og endda skader. Forskere og læger ønsker at forstå nøjagtigt, hvordan smertesignaler bevæger sig i kroppen, så de kan finde bedre behandlinger til mennesker, der lider af langvarig smerte. I vores laboratorium studerer vi de små nerveender, der fungerer som kroppens smertesensorer (f.eks. i huden eller tarmene). Vi undersøger, hvordan ændringer i disse nerveender påvirker den måde, hvorpå smertesignaler bevæger sig fra forskellige kropsdele, såsom en fingerspids, til hjernen og rygmarven. Ved at opdage, hvilke ændringer der sker i disse nerveender, håber vi at forstå årsagerne til inflammatorisk smerter og at udvikle nye medicinske behandlinger, der kan mindske smerter uden skadelige bivirkninger.
…