Forfattere
Langt væk ser du noget, der bevæger sig … er det en kvinde? Når du ser nærmere efter, genkender du bevægelsesmønsteret og kropsformen: Det er helt sikkert din mor. Da hun nærmer sig, genkender du hendes ansigt og ser, at hun bevæger sig hurtigt; du kan gætte, at hun er bekymret, fordi du kommer for sent til frokost! Mennesker kan visuelt skelne mellem andre, deres følelser og deres intentioner ved at se på, hvordan de bevæger sig, og hvordan deres kroppe er formet. Men personer med sociale vanskeligheder som autisme kæmper for at få den samme information fra disse visuelle signaler. Derfor er det vigtigt for læger og forskere at forstå, hvordan hjernen opfatter disse informationer. I vores arbejde studerede vi små fisk, der er afhængige af visuelle karakteristika, ligesom vi er, for at genkende deres artsfæller, og vi undersøgte, hvordan signaler fra bevægelse og kropsform hjælper disse fisk med at interagere med andre.
Efter en lang og trættende dag går du i seng. Der er stille og hyggeligt. Pludselig er der noget, der bevæger sig og straks fanger din opmærksomhed! En skræmmende skygge dukker op i mørket … den bevæger sig langsomt … PHEW! Den har en lang hale! Det er din kat! Interessant nok behøvede du ikke at se din kat tydeligt for at genkende den. Har du nogensinde spekuleret over hvorfor? Da jeg var barn, nød jeg at lave prik-til-prik-aktiviteter, hvor prikker skal forbindes med tal for at skabe billeder. Jeg forsøgte som regel at gætte tegningen, før jeg forbandt prikkerne. Der er et japansk ordsprog, der siger: “Ved at se en plet, kender du hele leoparden.” Faktisk kan din hjerne forbinde visuelle signaler med viden, som den allerede har lagret, og på den måde kan den komme med kvalificerede gæt om ting, du ser, selv om du ikke ser “hele billedet”, men kun specifikke træk.
Denne hjerneevne har været kendt i et stykke tid. I 1973 filmede en forsker en person, der var klædt helt i sort, med flere små lys fastgjort til personens hovedled. Ved at se videoen kunne observatørerne kun se lysene bevæge sig i mørket – ikke selve kroppen. Alligevel var det muligt for observatørerne at identificere, om personen gik, løb eller endda dansede [1]. Opfølgende eksperimenter viste, at observatørerne endda kunne se personens køn og følelser ud fra lysets bevægelse! Dette kaldes biologisk bevægelsesperception hvilket betyder evnen til at identificere handlinger og/eller følelser ved at se på levende væseners bevægelser.
Andre arter, herunder fisk, kan også gøre det. Forestil dig, at du er en lille fisk i det store hav. Du skal kunne skelne dine artsfæller fra klipper eller endda fra hajer med store munde, som bevæger sig anderledes. Det er et spørgsmål om liv eller død! De fleste fisk bruger deres syn til at få information fra omgivelserne. Hjernen behandler disse visuelle signaler og hvis der er andre dyr til stede, beslutter den, hvordan den vil interagere med dem: svømme tættere på eller svømme væk? Hvordan sker det?
For at besvare dette spørgsmål studerede vi en lille og omgængelig stribet fisk kaldet zebrafisken. Disse fisk stammer oprindeligt fra Sydasien og bruges i forskningslaboratorier over hele verden, fordi de er nemme at håndtere og opdrætte. Deres adfærd i laboratoriet er meget lig den, man finder i deres naturlige miljø. Zebrafisk kan ikke lide at være alene, aldrig! Når de ser andre zebrafisk, går de hurtigt hen til dem og danner grupper, der kaldes stimer, hvor de føler sig beskyttet mod rovdyr og nemt kan finde føde eller partnere. For at danne stimer skal zebrafisk først genkende deres artsfæller. Hvordan gør de det? Flere forskere har påvist, at zebrafisk er afhængige af visuelle karakteristika, såsom form (kropsform) og biologiske bevægelser at identificere artsfæller-individer fra samme art. Men de præcise detaljer om, hvordan disse to signaler fremmer sociale interaktioner mellem fisk, er stadig ikke helt klarlagt.
Ligesom menneskehjernen producerer fiskehjernen molekyler, der muliggør kommunikation mellem forskellige dele af hjernen og kroppen. Disse molekyler kontrollerer mange funktioner, herunder sult og hukommelse. Et interessant molekyle, der produceres i hjernen, hedder oxytocin som også kaldes “kærlighedshormonet”, fordi det spiller en rolle i forældreskab og romantiske forhold. For eksempel frigives oxytocin, når vi krammer andre. Nylige undersøgelser har vist, at oxytocin er involveret i den sociale adfærd hos flere arter, herunder fisk [2]. Hvis du er interesseret i at lære mere om oxytocin, kan du læse denne artikel fra Frontiers for Young Minds [3].
I vores arbejde stillede vi to hovedspørgsmål. For det første spurgte vi, hvordan biologisk bevægelse og form fremmer interaktioner mellem fisk. For det andet spurgte vi, om oxytocin er involveret i denne proces. Vi vidste allerede, at zebrafisk er meget sociale og danner stimer med deres artsfæller. Vi placerede zebrafisk i en tank med to forseglede gennemsigtige rum på hver sin side, det ene tomt og det andet med en stime. Vi så, at zebrafiskene tilbragte det meste af deres tid tæt på stimen, hvilket betyder, at de foretrækker stimen frem for det tomme rum. Da zebrafiskene ikke var i det samme vand som stimen, må de være i stand til at genkende artsfæller baseret på visuelle signaler (figur 1A). Vi prøvede også at placere zebrafisk i en tank, der ligner en biograf for fisk, hvor zebrafiskene kunne vælge mellem to film: den ene viste en fisk, der svømmede, og den anden viste en tom tank (figur 1B). Ikke overraskende tilbragte zebrafiskene det meste af deres tid tættere på deres yndlingsfilm – den svømmende fisk. Hvad ser zebrafiskene egentlig, når de kigger på enten filmen eller den rigtige stime?
Når du kigger på akvarierne i det nærmeste byakvarium og ser fisk svømme, ser du ikke kun deres former, men også hvordan de bevæger sig – deres biologiske bevægelser. Zebrafisk kan også opfatte disse træk: de genkender formen på andre zebrafisk og den måde, deres artsfæller bevæger sig på. For at udforske dette filmede vi en fisk, der svømmede i et bassin, og redigerede videoen ved at ændre fiskens form og/eller bevægelse. Vi endte med flere forskellige videoer: den originale, af en fisk, der svømmer med normal biologisk bevægelse, en, hvor vi erstattede fiskens form med en prik, men lod den biologiske bevægelse være, og to andre, hvor vi inkluderede enten prikken eller fisken, men ændrede bevægelsen til en ikke-biologisk bevægelse. Et eksempel på en ikke-biologisk bevægelse er bevægelsen af et svingende pendul på et ur. Fisken, der blev testet, kunne vælge mellem to forskellige videoer, og vi målte den tid, fisken tilbragte tæt på hver af dem, for at bestemme dens præference for den pågældende video.
Hvad fandt vi ud af? Da vi testede zebrafiskenes præference for fisk vs. prik, fandt vi, at zebrafiskene havde en større præference for fiskeformen. Denne præference var stærkere, når der var bevægelse til stede (figur 2A-C). Kan zebrafisk identificere biologisk bevægelse? Vi præsenterede zebrafisk for to videoer, der viste den samme form, enten en prik eller en fisk, men med biologisk vs. ikke-biologisk bevægelse. For både prik- og fiskebillederne brugte zebrafiskene mere tid tættere på videoerne med biologisk bevægelse, hvilket viser en klar præference for dette cue (figur 2D,E). Når zebrafiskene havde valget mellem fisk med biologisk bevægelse og en prik med ikke-biologisk bevægelse, brugte de mere tid tættere på de svømmende fisk (figur 2F).
Disse eksperimenter viste, at form og biologisk bevægelse begge er vigtige for at fremme sociale interaktioner mellem zebrafisk. Bevægelse alene havde også en stærkere effekt end form i sig selv.
Hvordan behandler hjernen disse signaler? Er oxytocin involveret? For at besvare det andet spørgsmål testede vi mutante zebrafisk, der manglede det molekyle, som oxytocin skal klæbe til, kaldet oxytocin-receptoren, for at fremme dens virkning. Vi brugte en mutantfisk, hvor en specifik del af DNA’et, der koder for oxytocinreceptoren, var blevet modificeret på en sådan måde, at denne type receptor ikke længere er funktionel. Hvis oxytocin er vigtigt for at regulere opfattelsen af disse visuelle signaler, vil mutantfisk uden oxytocinreceptoren have mindre præference for form og/eller biologisk bevægelse. Faktisk viste mutantfisk en nedsat præference for biologisk bevægelse, når de blev udsat for en prik med biologisk bevægelse i forhold til en prik med ikke-biologisk bevægelse (figur 3A,C). Men når mutantfisk blev vist en stillestående prik i forhold til en stillestående fisk, foretrak de stadig fisken (figur 3A,B). Disse resultater tyder på, at oxytocin er vigtigt for at opfatte biologisk bevægelse, men ikke kropsform.
Mennesker med sociale vanskeligheder, som autismespektrumforstyrrelser er ikke så gode til at bruge sociale visuelle signaler [4]. Autisme er en kompleks tilstand med mange forskellige årsager, og den er endnu ikke fuldt forstået. Vi ved stadig ikke, hvilke molekyler der ikke gør deres arbejde ordentligt ved autisme, men oxytocin er en god kandidat. Oxytocin er kendt for at regulere social adfærd, og nu ved vi, at det er involveret i opfattelsen af biologisk bevægelse [5]. Undersøgelser med autistiske børn har forsøgt at forbedre deres sociale evner med oxytocin-næsespray. Nogle studier har rapporteret om forbedringer, men andre har ikke [6, 7], så der er stadig brug for flere studier.
Forestil dig vores zebrafisk i sit naturlige miljø, hvor den svømmer frit og lykkeligt. Nu ved du, at zebrafisk bruger visuelle signaler til at interagere med andre fisk. Mennesker gør det samme! Måske indhenter og bearbejder zebrafisk og mennesker social information på samme måde – måske er der en evolutionær mekanisme, som deles på tværs af arterne! Ligesom fisk kan vi nemt skelne mellem biologisk og ikke-biologisk bevægelse, og vi kan endda identificere en mand, der løber, ud fra en let animation, som vi beskrev tidligere. Der er brug for mere forskning for at forstå præcis, hvordan mennesker behandler sociale visuelle signaler, og hvilke molekyler der er involveret. Denne forskning er vigtig, fordi den i sidste ende kan bruges til at hjælpe mennesker med sociale forstyrrelser, såsom autisme, til at få det lettere med sociale interaktioner.
Biologisk bevægelsesopfattelse: ↑ Evnen til at forstå handlinger og/eller følelser ud fra levende væseners bevægelser.
Visuelle signaler: Observationer, der gør det muligt for os at forstå handlinger, at lære information, at kommunikere med andre.
Stime: En gruppe fisk, der svømmer sammen.
Biologisk bevægelse: Levende væseners bevægelse.
Konspecifikke: Individer, der tilhører den samme art.
Oxytocin: Et molekyle, der er involveret i, hvordan dyr opfører sig/interagerer med andre.
Oxytocin-receptor: Et molekyle, som oxytocin binder sig til, som i et puslespil, for at frembringe sine virkninger. Uden dette molekyle kan oxytocin ikke virke i hjernen.
Autisme spektrum forstyrrelser: Komplekse tilstande, der begynder under hjernens udvikling hos børn, og som påvirker en persons adfærd, kommunikation og sociale interaktioner.
[1] ↑ Johansson, G. 1973. Visuel opfattelse af biologisk bevægelse og en model til analyse af den. Percept. Psychophys. 14:201-11. doi: 10.3758/BF03212378
[2] ↑ Ribeiro, D., Nunes, A. R., Teles, M. C., Anbalagan, S., Blechman, J., Levkowitz, G. og Oliveira, R. F. 2020. Genetisk variation i det sociale miljø påvirker adfærdsmæssige fænotyper af oxytocinreceptormutanter i zebrafisk. eLife 9:e56973. doi: 10.7554/eLife.56973
[3] Quintana, D., og Alvares, G. 2016. Oxytocin: Hvordan ændrer dette neuropeptid vores sociale adfærd? Front. Young Minds 4:7. doi: 10.3389/frym.2016.00007
[4] Blake, R., Turner, L. M., Smoski, M. J., Pozdol, S. L., og Stone, W. L. 2003. Visuel genkendelse af biologisk bevægelse er svækket hos børn med autisme. Psychol. Sci. 14:151-7. doi: 10.1111/1467-9280.01434
[5] Kéri, S., og Benedek, G. 2009. Oxytocin forbedrer opfattelsen af biologisk bevægelse hos mennesker. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 9:237-41. doi: 10.3758/CABN.9.3.237
[6] Parker, K. J., Oztan, O., Libove, R. A., Sumiyoshi, R. D., Jackson, L. P., Karhson, D.S., et al. 2017. Intranasal oxytocin-behandling af sociale mangler og biomarkører for respons hos børn med autisme. Pro. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114:8119-24. doi: 10.1073/pnas.1705521114
[7] Dadds, M. R., MacDonald, E., Cauchi, A., Williams, K., Levy, F. og Brennan, J. 2014. Nasal oxytocin til sociale underskud i barndomsautisme: et randomiseret kontrolleret forsøg. J. Autism. Dev. Disord. 44:521-31. doi: 10.1007/s10803-013-1899-3
Mennesker har lavet musik i titusinder af år. Men hvad sker der i din hjerne, når du lytter til dit yndlingsband eller din yndlingsmusiker? I denne artikel følger du lydens rejse fra ørerne til hjernen, hvor forskellige områder arbejder sammen, mens du lytter til musik. Musik involverer mange hjernefunktioner, såsom lydbehandling, hukommelse, følelser og bevægelse. Du vil også opdage, at hjernen kan lære at genkende velkendte mønstre i musik, hvilket kan hjælpe med at forklare, hvorfor musik kan gøre os glade, triste eller endda ophidsede. Til sidst vil du udforske, hvad der sker i musikeres hjerner, når de spiller på deres instrumenter.
…
Kunstig intelligens (AI) systemer bliver ofte rost for deres imponerende præstationer inden for en lang række opgaver. Men mange af disse succeser skjuler et fælles problem: AI tager ofte genveje. I stedet for virkelig at lære, hvordan man udfører en opgave, bemærker den måske bare enkle mønstre i de eksempler, den har fået. For eksempel kan en AI, der er trænet til at genkende dyr på fotos, stole på baggrunden i stedet for selve dyret. Nogle gange kan disse genveje føre til alvorlige fejl, såsom en diagnose fr , der er baseret på hospitalsmærker i stedet for patientdata. Disse fejl opstår selv i avancerede systemer, der er trænet på millioner af eksempler. At forstå, hvordan og hvorfor AI tager genveje, kan hjælpe forskere med at designe bedre træningsmetoder og undgå skjulte fejl. For at gøre AI mere sikker og pålidelig skal vi hjælpe den med at udvikle en reel forståelse af opgaven – ikke bare gætte ud fra mønstre, der har fungeret tidligere.
…
Er du nogensinde faldet og slået hovedet, mens du legede? Følte du dig lidt svimmel og havde ondt i hovedet? Hvis ja, kan du have fået en hjernerystelse! Hjernerystelser kan ske hvor som helst. De kan ske under sport, når du leger med dine venner eller endda når du cykler med dine forældre. Det kan være svært at vide, om du har fået en hjernerystelse. Mange børn og forældre er ikke sikre på, hvad de skal gøre, hvis nogen får en hjernerystelse. Læger og forskere ved, at det hjælper dig med at komme dig hurtigere, hvis du gør det rigtige efter en hjernerystelse. Denne artikel forklarer, hvad en hjernerystelse er. Den hjælper dig med at se, om du eller en ven har fået en hjernerystelse, og fortæller dig, hvad du skal gøre, hvis du nogensinde får en hjernerystelse.
…
Hjertet er en meget vigtig muskel, der arbejder uafbrudt for at pumpe blod og levere vigtige næringsstoffer og ilt til alle dele af kroppen. Denne artikel ser på, hvordan hjertet fungerer normalt, og hvad der sker, når det fungerer unormalt, som det er tilfældet med en tilstand kaldet atrieflimren (AF). AF er en almindelig tilstand, der opstår, når hjertet slår uregelmæssigt og ude af takt. AF kan øge en persons risiko for at udvikle alvorlige problemer som hjertesvigt eller slagtilfælde. Denne artikel ser også på, hvordan AF kan diagnosticeres, hvad der forårsager AF, og de forskellige måder, det kan behandles på.
…