Hvad kan bevægelser lære os om hjernens funktion?

Udgivet: 9. maj 2022

Forfattere

Kaleb T. Kinder, Abigail DiMercurio, Aaron T. Buss

Mennesker foretager typisk tusindvis af bevægelser hver dag, som gør det muligt for os at navigere og interagere med verden omkring os. Hjernen styrer kroppens bevægelser og kan på forbløffende vis instruere kroppen i at bevæge sig på bare et splitsekund. Selv om hjernen kan bevæge kroppen hurtigt, ser de fleste af vores bevægelser meget glatte og effektive ud. Mens nogle bevægelser er lette eller automatiske, som f.eks. at blinke med øjnene, er andre bevægelser mere udfordrende, som f.eks. at bevæge armen for at vælge mellem to stykker legetøj. Forskere ved, at hjernen fungerer på forskellige måder for forskellige typer af bevægelser. Skjult i vores bevægelser ligger der dog værdifuld information, som kan give et fingerpeg om, hvordan hjernen fungerer. Forskere bruger et nyligt teknologisk fremskridt, kaldet bevægelsessporing, til bedre at forstå hjernefunktioner som beslutningstagning, opmærksomhed og hukommelse.

Hvordan hænger bevægelser og hjernen sammen?

Vi er afhængige af vores krop for at kunne bevæge os og interagere med verden omkring os. Du ved måske, at hjernen kontrollerer evnen til at bevæge sig. Selv simple aktiviteter som at samle en genstand op eller løbe gennem en legeplads kræver, at hjernen hurtigt koordinerer mange kropsbevægelser. De hurtige bevægelser kan ske, fordi hjernen og kroppen er tæt forbundet. Forskere kalder denne forbindelse for brain-body connection på grund af forbindelsen mellem hjerne og krop kan vi problemfrit bevæge os fra det ene øjeblik til det næste. Når du f.eks. cykler, kommunikerer din hjerne hele tiden med din krop og fortæller den, hvordan den skal holde sig oprejst, mens du træder i pedalerne, drejer og stopper. Din hjernes opgave er hele tiden at opdatere din krops handlinger på cyklen, så du ikke falder af.

Du tror måske, at enkle bevægelser, som at række hånden frem, er nemme at udføre. Det er ikke altid tilfældet. Forestil dig for eksempel, at du skal vælge mellem to desserter foran dig. Når du bevæger dig for at vælge mellem dem, er det ikke bare din hjerne, der giver din krop en engangskommando om at række ud efter en dessert – det er en aktiv samtale mellem din krop og hjerne! Vi kan prøve det lige nu. Luk øjnene og forestil dig en småkage og en doughnut. Dufter doughnuten godt? Er kagen blød eller hård? Foretrækker du en af desserterne, eller er det en tæt konkurrence mellem de to? Alle disse tanker opstår hurtigt, så din hjerne beslutter sig hurtigt for, hvilken dessert du foretrækker. Så hurtigt som disse tanker er, begynder du ofte at bevæge armen for at nå, før du helt har besluttet dig for, hvilken dessert du helst vil have. Fordi hjernen og kroppen er så tæt forbundne, mener forskerne, at detaljerne i vores bevægelser kan hjælpe os med at forstå, hvordan hjernen fungerer.

Hvordan forskere studerer hjernen gennem bevægelser

Bevægelser, og hvordan de relaterer til hjernens funktioner, er hovedsageligt blevet undersøgt ved at observere, hvad vi bevæger os hen imod, og hvor lang tid det tager at komme derhen. Men vidste du, at vi sjældent laver præcis den samme bevægelse to gange, selv om begge bevægelser er til det samme sted? Hver gang du f.eks. rækker ud efter en dør for at åbne den, er der næsten altid små forskelle i den vej, din hånd tager hen til dørhåndtaget. Selvom mange af vores bevægelser kan se identiske ud, er der faktisk bittesmå ændringer fra øjeblik til øjeblik (mindre end et splitsekund!) i bevægelsens bane.

Disse ændringer er svære at observere med øjnene. Forskere har fundet en måde at registrere disse små og hurtige ændringer i vores bevægelser ved hjælp af en metode kaldet movement tracking. Der er et par måder at spore bevægelser på. Forskere kan registrere bevægelser på en computerskærm ved at bruge en computermus til at spore de bevægelser, en person laver. De kan også bruge sensorer placeret på en persons hånd. Når hånden bevæger sig fra et sted til et andet, sporer sensorerne den vej, hånden bevæger sig. Bevægelsessporing kan give mange detaljerede oplysninger om bevægelser, som vores øjne ikke kan se. For eksempel kan det vise krumning af håndbevægelsen, som er, hvor meget håndens faktiske vej afviger fra den retest mulige vej (figur 1). Når hånden buer mindre, er vejen mere lige og mere effektiv. Når bevægelser har meget krumning, betyder det typisk, at personen er mindre sikker på, hvor han eller hun ønsker at bevæge sig hen.

Figur 1: Banen for to forskellige bevægelser. Krumning fortæller os, hvor meget en bevægelses vej adskiller sig fra den mest lige (effektive) vej. (A) Bevægelsens vej (grøn linje) afviger en smule fra den mest effektive vej (blå linje). Det betyder typisk, at personen er mere sikker på det rigtige svar. (B) Denne vej buer meget længere væk fra den mest effektive vej, hvilket betyder, at personen er mindre sikker på det rigtige svar.

Hvorfor er det vigtigt at spore og forstå detaljerne i vores bevægelser? Det er interessant, at de veje, vi tager, når vi bevæger os, er blevet forbundet med, hvad vores hjerner laver. Brug af bevægelsessporing med brain imaging har forskere opdaget, at den type bane, en bevægelse tager, kan være relateret til hjernens aktivitet under bevægelsen [1, 2]. Hjerneaktivitet kan antyde, hvor meget en person tænker på én ting (f.eks. farven rød) sammenlignet med noget andet (farven blå).

Vi kan tænke over, hvad det betyder, ved at gå tilbage til vores eksempel fra tidligere, hvor du valgte at række ud efter enten en småkage eller en doughnut. Forestil dig, at du kan lide både småkager og doughnuts, men at du lige akkurat foretrækker doughnuts frem for småkager. Forskere har vist, at i tilfælde som dette kan din hånd bøje sig en smule mod kagen, fordi du stadig tænker på den og overvejer at spise den. Men hånden bevæger sig tilbage til doughnuten, fordi doughnuten bliver det foretrukne valg (figur 2). Denne type bevægelseskurvatur opstår på grund af den konkurrence, der finder sted i hjernen, når man skal vælge, hvilken dessert man vil række ud efter og spise. Hvis valget i stedet stod mellem din yndlingsmad og din mindst foretrukne mad, ville din håndbevægelse sandsynligvis have en meget lille krumning væk fra din yndlingsmad. Med andre ord ville din bevægelse være mere effektiv, da din mindst foretrukne mad ikke konkurrerer med (eller bare kommer i nærheden af), hvor meget du nyder din yndlingsmad.

Figur 2: Forskellen mellem bevægelser med lav og høj konkurrence. Hvert eksempel viser en strækning mod doughnuten, men der er betydelige forskelle mellem deres strækninger. (A) Denne bevægelse mod doughnuten er lige og effektiv, fordi der er en klar præference for doughnuten frem for småkagen. Det betyder, at der er lav konkurrence. (B) Denne bevægelse buer mod kagen, fordi der er stor konkurrence mellem de to desserter, hvilket tyder på, at det var sværere for personen at vælge.

Bevægelser og kategorisering

Vores hjerner modtager konstant information fra verden omkring os. En måde, hvorpå hjernen organiserer al denne information, er ved at bruge kategorisering det er sådan, vi sorterer begreber i grupper. Hvordan vil du for eksempel beskrive en hund for en person, der aldrig har set en? Du kan begynde med at beskrive en hund som noget, der passer ind under kategorien dyr, pattedyr eller kæledyr. Den person, der aldrig har set en hund, kan bruge disse kategorier til at få en bedre idé om, hvad hunde er. Derfor er kategorisering vigtig for at dele ideer og viden. Kategorisering er også vigtig for at lære nye koncepter ved at relatere dem til det, vi allerede ved.

Forskere kan studere, hvordan hjernen kategoriserer information ved at undersøge en persons bevægelsesbaner, mens han eller hun sorterer information [3]. Forestil dig for eksempel, at du blev spurgt, om en giraf ville passe bedre ind i kategorien kæledyr eller vildt dyr. Når din hånd bevæger sig for at beslutte, hvordan du skal kategorisere giraffen, vil din bevægelse sandsynligvis være lige mod valget af det vilde dyr. En giraf kan ikke passe ind i de fleste hjem, og slet ikke som kæledyr! Derfor er der ingen konkurrence, der ville trække din hånds bevægelse i retning af kæledyrskategorien. Hvad med en papegøje? Papegøjer er sværere at kategorisere, fordi de kan findes som kæledyr eller i naturen. Hvordan du kategoriserer en papegøje, afhænger af, hvilken kategori (kæledyr eller vildt dyr) du synes passer bedst. Når du vælger en kategori, vil din bevægelse måske krumme mere, fordi der er konkurrence mellem disse kategorier. Baseret på mængden af krumning i bevægelsesbanen kan forskere afdække detaljer om, hvordan hjernen kategoriserer information.

Bevægelser og erindringer

Hukommelse er en anden hjernefunktion, som spiller en vigtig rolle i næsten alt, hvad vi foretager os. Hukommelsen giver os mulighed for at huske og tænke på tidligere øjeblikke, lære af tidligere erfaringer, øge vores viden og forme vores personlighed. Hvor effektiv hjernen er til at danne minder, kan have stor indflydelse på vores hverdag. Forskere har brugt bevægelsessporing til at undersøge, hvor stærkt vores hukommelse dannes [4]. Ved hjælp af bevægelsessporing kan vi registrere den vej, hånden tager, når den bevæger sig mod enten en “jeg husker”-mulighed eller en “jeg husker ikke”-mulighed (figur 3A). Tænk for eksempel på, hvad du spiste til morgenmad i går morges. Kan du huske det? Hvis du gør, og du er meget selvsikker, så bør den vej, din hånd tager for at svare, at du husker, være lige og effektiv (figur 3B). Hvis du derimod ikke er sikker på, at du kan huske, hvad du spiste til morgenmad i går, men alligevel bevæger dig for at vælge “Jeg kan huske”, kan din bevægelse krumme i retning af “Jeg kan ikke huske” (figur 3C). Der opstår mere krumning, for selvom du kan huske, hvad du spiste til morgenmad i går morges, er hukommelsen ikke særlig stærk. Denne metode gør det muligt for forskere at studere bevægelser for at få indsigt i, hvordan hjernen danner minder.

Figur 3: Bevægelser kan vise styrken af hukommelsen. (A) Forestil dig, at du bliver spurgt, om du kan huske, hvad du spiste til morgenmad i går. (B) Hvis du er meget sikker på, at du kan huske, hvad du spiste, vil din hånd bevæge sig lige og effektivt til “Jeg kan huske”-placeringen. (C) Hvis du tror, at du kan huske, hvad du spiste, men ikke er særlig sikker, er det mere sandsynligt, at din bevægelse bøjer mod “jeg kan ikke huske”-muligheden, før du når “jeg kan huske”-muligheden. Denne krumning antyder, at hukommelsen for, hvad du spiste til morgenmad i går, måske ikke er så stærk.

Konklusion

Ved at bruge teknikker som bevægelsessporing har forskere lært, at hjernen og kroppen er tæt forbundet [5]. Data fra bevægelsessporing viser os, at hjernen kommunikerer med kroppen og opdaterer bevægelser, mens de udføres. I denne artikel gennemgik vi forskning, der viser, at skjulte ændringer i vores bevægelser fra øjeblik til øjeblik kan hjælpe forskere med at relatere vores handlinger til, hvordan vores hjerner fungerer. Disse opdagelser er spændende, fordi de tilbyder en ny måde at undersøge, hvordan hjernen fungerer. Fremtidigt arbejde kunne anvende bevægelsessporing på en lang række forskningsområder for at undersøge hjernefunktioner, herunder hvordan hjernefunktioner udvikler sig over tid, og hvad der går galt i visse lidelser, hvor bevægelser påvirkes, såsom Parkinsons sygdom. Kort sagt kan forskere bruge bevægelsessporing til bedre at forstå hjernen, og hvordan vi interagerer med verden omkring os.

Ordliste

Hjerne-krop-forbindelse: Veje, der giver mulighed for kommunikation mellem hjernen og kroppen.

Tracking af bevægelser: En metode, der bruges til at spore bevægelsens vej, krumning og hastighed fra et sted til et andet sted.

Krumning: Hvor meget den faktiske vej er forskellig fra den retest mulige vej.

Hjerneafbildning: Redskaber, som forskere bruger til at måle hjerneaktivitet.

Kategorisering: Hvordan ens begreber sorteres i grupper eller kategorier.

Information om artiklen

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i fravær af kommercielle eller økonomiske relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

[1] Freeman, J. B., Ambady, N., Midgley, K. J., og Holcomb, P. J. 2011. Realtidsforbindelsen mellem personopfattelse og handling: hjernepotentiale bevis for dynamisk kontinuitet. Soc. Neurosci. 6:139-55. doi: 10.1080/17470919.2010.490674

[2] Stolier, R. M., og Freeman, J. B. 2017. En neural mekanisme for social kategorisering. J. Neurosci. 37:5711-21. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3334-16.2017

[3] Dale, R., Kehoe, C., og Spivey, M. J. 2007. Graduerede motoriske reaktioner i tidsforløbet for kategorisering af atypiske eksempler. Mem. cogn. 35:15-28. doi: 10.3758/BF03195938

[4] Papesh, M. H., og Goldinger, S. D. 2012. Hukommelse i bevægelse: bevægelsesdynamik afslører hukommelsesstyrke. Psychon. Bullet. Rev. 19:906-13. doi: 10.3758/s13423-012-0281-3

[5] Thelen, E., og Smith, L. B. 1996. En dynamisk systemtilgang til udvikling af kognition og handling. Cambridge, MA: MIT Press.

Kinder KT, DiMercurio A og Buss AT (2022) Hvad kan bevægelser lære os om hjernens funktion? Forside. Young Minds. 10:697543. doi: 10.3389/frym.2022.697543
Kathleen Haaland
Indsendt: 19. april 2021; Accepteret: 19. april 2022; Offentliggjort online: 9. maj 2022.
Copyright © 2022 Kinder, DiMercurio og Buss

Læs videre

Du ser bolden flyve mod dig, kun en halv meter væk. Du sprinter for at gribe den, mens du pumper dine ben så hårdt, du kan. Du griber bolden og holder fast i den med fingrene. Så hører du pludselig din mors stemme kalde på dig. Det går op for dig, at det er tid til aftensmad, så du skynder dig hjem igen. Hvordan kan alt dette ske? Du ved selvfølgelig, at din hjerne styrer din krop, men hvordan ved den, hvad dine øjne ser, eller hvordan får den dine ben til at løbe? Din hjerne består af milliarder af celler, der kaldes neuroner. Dine neuroner bærer information i form af elektriske impulser. Neuronerne kommunikerer med hinanden og resten af din krop ved særlige mødepunkter, der kaldes synapser.

Vores hjerner er som utroligt komplekse puslespil med milliarder af brikker, der har vokset og udviklet sig, siden før vi blev født. Men vidste du, at små, hårlignende strukturer på vores celler kaldet primære cilier spiller en stor rolle i denne proces? Primære cilier fungerer som antenner, der hjælper vores hjerneceller med at kommunikere, rejse og endda opbygge forbindelser ved at styre samlingen af dette store puslespil. Men når de primære fimrehår ikke kan dannes ordentligt eller ikke kan fungere problemfrit, kan det påvirke udviklingen af mange organer, herunder hjernen. Forskere har fundet ud af, at kortere eller færre primære cilier er forbundet med tilstande, der kan påvirke hjernens udvikling, herunder en gruppe lidelser, der kaldes ciliopatier. Ved at forstå betydningen af primære cilier kan vi finde ud af mere om hjernens udvikling og den rolle, cilier spiller i samlingen af dette store puslespil.

Som mennesker kan vi bruge ord som “sulten” og “mæt” til at kommunikere, hvornår vi har brug for at spise i løbet af dagen. Men mus, som ofte bruges til at studere spiseadfærd i laboratoriet, kan ikke fortælle os, hvad de føler. Vi trænede mus til at fortælle os, om de var sultne eller mætte. Derefter tændte og slukkede vi for bestemte celler i et hjerneområde kaldet hypothalamus for at se, om disse specifikke celletyper kunne få en mus til at føle sig sulten eller mæt. Vores forskning viste, at når vi tændte for bestemte hjerneceller i et område kaldet hypothalamus’ bueformede kerne, fik det musene til at rapportere, at de var sultne, selv om de lige havde spist, og deres maver burde føles fyldte. Disse resultater giver os et fingerpeg om, hvordan hjernen arbejder med at kontrollere sult.

Nogle gange kan børn ikke bo hos deres biologiske (biologiske) forældre. Det kan være, fordi forældrene er syge eller ude af stand til at tage sig af deres børn på grund af de udfordringer, forældrene står over for. I sådanne tilfælde kan plejefamilier træde til og hjælpe. En plejefamilie er som en anden familie, hvor børn kan bo midlertidigt, eller indtil de bliver voksne. Plejeforældrenes opgaver er de samme som alle andre forældres: De leger med børnene, tilbyder følelsesmæssig støtte, hjælper med lektier, sørger for mad og drikke, og sørger for et trygt hjemmemiljø. Ikke desto mindre er det en stor forandring at flytte til en ny familie, og det kan være en udfordring. Nogle børn kan være vrede eller kede af det, have svært ved at stole på nye mennesker eller have oplevet slemme ting. Det vigtigste er dog, at børn og plejeforældre ikke er alene i disse situationer. Der er et stort team, kaldet familieplejesystemet, som sørger for, at børn og forældre har det bedst muligt.

Tak for din tilmelding.

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

Med venlig hilsen
MiLife