Forfattere
Nerveceller, også kaldet neuroner, opfører sig som små budbringere i vores kroppe, der hjælper os med at sanse og bevæge os. Når hjerneceller taler med hinanden, resulterer det i elektriske hjernebølger. Nogle gange chatter hjernecellerne med hinanden på en rolig og langsom måde, mens de andre gange er ophidsede, og hjerneaktiviteten er hurtigere. Denne hurtige elektriske aktivitet kaldes oscillationer. Man kan bruge udstyr til at måle den elektriske aktivitet i hjernen. Den hurtigste aktivitet, der kan måles, kaldes højfrekvente svingninger (HFO). Hurtig hjerneaktivitet kan være en stor hjælp i dagligdagen, når vi f.eks. skal huske steder og aktiviteter. Men hvis neuronerne begynder at skyde for hurtigt, kan folk opleve et pludseligt tab af kontrol over visse kropsdele eller endda hele kroppen, hvilket kaldes epilepsi. I denne artikel vil du lære om hjernens funktion og epilepsi, og hvordan forskere tæller hjernebølgernes hastighed. Så lad os se på, hvordan HFO’er hjælper vores hjerner med at fungere.
Hjerneceller kaldet neuroner opfører sig som små budbringere. De hjælper os med at sanse og bevæge os ved at sende beskeder fra hjernen til forskellige dele af kroppen. Neuroner består af en lille cellekrop og meget lange udløbere, der danner nerverne, som forbinder hjernen med kropsdele, der er tæt på, som øjnene, og dem, der er længere væk, som fingre og tæer (figur 1). Man kan forestille sig nerverne som en masse computerledninger, der transporterer beskeder. Ligesom en computer er disse ledninger meget velorganiserede, med hjernen som kontrolcenter og kropsdelene som modtagere af beskederne.
Når du rører ved noget, f.eks. et blødt tæppe eller en varm sten, sendes der en besked til din hjerne gennem nerverne. Din hjerne får så informationen og fortæller dig: “Hey, det er et blødt tæppe!” eller “Av, det er varmt! Tag din hånd væk!”.
Neuroner hjælper os også med at bevæge vores krop. Hvis du for eksempel beslutter dig for at bevæge din hånd, sender din hjerne en besked via dine nerver til musklerne i din hånd. Et andet sæt nerver vil fortælle dig, at din hånd rent faktisk bevæger sig. Det betyder, at beskeder kan gå i begge retninger: væk fra hjernen og hen mod hjernen.
To nervecellers “arme” eller forlængelser er forbundet via kontaktpunkter, der kaldes synapser. Som du lige har lært, bevæger information sig langs neuronerne i form af elektrisk aktivitet. Når informationen når enden af en neuron, skal den krydse synapsen for at komme til den næste neuron. Den elektriske aktivitet ændres til kemisk aktivitet for at gøre det muligt for informationen at passere fra en neuron til en anden.
Hjernen består af mere end 80 milliarder neuroner, og de formår alle at kommunikere med hinanden på en organiseret og effektiv måde. Når neuronerne kommunikerer med hinanden, resulterer det i elektriske hjernebølger, som kan måles af forskere eller læger. Nogle gange chatter hjerneceller med hinanden på en rolig og langsom måde, men andre gange er de ophidsede, og hjerneaktiviteten er hurtig. Hjernebølger, der afspejler den hurtige hjerneaktivitet, kaldes højfrekvente svingninger.
Elektrisk aktivitet kan måles med en test kaldet elektroencefalografi (EEG). Ved EEG placerer forskere eller læger små metalsensorer kaldet elektroder på en persons hoved (figur 2A). Elektroderne kan registrere de små elektriske signaler, der produceres af hjernen, så det er lidt som at have en masse mini-mikrofoner på hovedet! Disse metalelektroder (de danner tilsammen en metalhætte, som kan ses i figur 2A) kan måle ændringer i den elektriske strøm og sende signalet langs ledninger til en computer. Hvis du vil læse mere om EEG, er der en anden god artikel i Frontiers for Young Minds om denne metode.
EEG-aktiviteten vises på computerskærmen og ser ud som bølger, der går op og ned, ligesom bølgerne i havet. Jo hurtigere hjernen arbejder, jo hurtigere er bølgerne. Forskerne kan endda se, om elektroderne måler et højere signal i venstre eller højre side af hjernen.
Bølgernes hastighed kaldes deres frekvens, som måles i en enhed kaldet Hertz (Hz). Hvis du tegner en vandret linje gennem midten af bølgen, er frekvensen i bund og grund, hvor ofte bølgen krydser denne linje (figur 2B). Du kan se, at bølgelinjen går 9 gange forbi den midterste linje. For frekvensen tæller man kun de øverste toppe af bølgen (sorte pile) inden for 1 sekund.
Hjernebølger navngives efter deres frekvens ved hjælp af bogstaver fra det græske alfabet (figur 2C). Langsommere bølger kaldes delta- og theta-bølger, og de opstår for det meste, når hjernen sover. Theta-bølger kan også forekomme, når folk dagdrømmer. Hos raske børn kan theta-bølger også forekomme, mens de er vågne. Hurtigere alfa-bølger kan ses, når folk er vågne og afslappede. Beta-bølger er dominerende hos dem, der er opmærksomme eller ængstelige, eller som har øjnene åbne, men vi kan også se beta-bølger under søvn, når der er livlige drømme. I denne artikel vil vi fokusere på superhurtige bølger, kaldet højfrekvente svingninger (HFO). HFO’er er 10 gange hurtigere end den normale hjerneaktivitet (mellem 80-150 Hz) og kan være et tegn på, at hjernen arbejder virkelig hårdt eller er i problemer [1, 2].
Man har set HFO’er i EEG, når folk er i gang med en meget fokuseret aktivitet, der kræver, at mange hjerneområder arbejder sammen med høj præcision. To typer computerspil er gode eksempler på, hvornår vores hjerner bruger HFO’er. For det første får spil, der kræver hurtige fingerbevægelser og hurtige reaktioner, som at slås, hoppe eller køre racerbil, hjernen til at bruge HFO’er til at planlægge bevægelser. For det andet er HFO’er også nødvendige for at huske steder og aktiviteter i mere komplicerede spil. Har du nogensinde mistet overblikket over, hvor du er i en imaginær verden, eller glemt, hvor skurken gemmer sig? Hvis ikke, kan du takke din hjerne for at gøre et godt stykke arbejde med at lagre dine minder (figur 3). Lagring af minder sker i høj grad under søvn. HFO’er hjælper med at transportere minder mellem dele af hjernen, så du kan finde rundt i et computerspil – ikke kun samme dag, men endda flere uger senere [3-5].
Du har lige lært, at hurtig hjerneaktivitet kan være en stor hjælp i vores dagligdag. Men nogle gange begynder neuroner at kommunikere for hurtigt eller på en måde, der er mindre koordineret end normalt. Det kan ske hos voksne og børn, der har epilepsi.. Epilepsi er en tilstand, hvor mennesker oplever et pludseligt tab af kontrol over deres kropsfunktioner, fordi deres kropsdele ikke modtager de rette informationer. Disse hændelser kaldes epileptiske anfald. Under et anfald begynder kroppen at bevæge sig ukontrolleret, eller personen oplever en følelse, en duft eller en mangel på bevidsthed (næsten som dagdrømmeri) i et kort øjeblik. Epilepsi er en ret almindelig sygdom, som rammer omkring 1% af alle børn. Det betyder, at hvis du har 500 børn på din skole, er det sandsynligt, at 4-5 af dem har epilepsi.
EEG er en meget nyttig test, når forskere eller læger ønsker at lære om hjerneaktivitet hos personer, der har anfald. EEG kan fortælle os, hvornår hjernens elektriske aktivitet er ude af drift. Nyere forskning har vist, at HFO’er kan ses i EEG’er hos patienter med epilepsi. I modsætning til de HFO’er, der hjælper med at tænke, planlægge og huske, mener vi, at epileptiske HFO’er er et tegn på, at hjernen er overaktiv og ude af kontrol. Det er spændende nyt, fordi måling af HFO’er ved hjælp af EEG kan hjælpe os med bedre at forstå en patients epilepsi [6]. HFO’er har hjulpet læger med at forudsige, hvilke børn der måske kun får ét anfald, og hvilke der har epilepsi og er tilbøjelige til at få flere anfald. Det kan også hjælpe lægerne med at vide, om en person har brug for medicin mod sin epilepsi, og om medicinen er effektiv til at behandle anfaldene [6].
HFO’er kan også hjælpe forskere og læger med at finde ud af, hvilke dele af hjernen der forårsager epileptiske anfald. Det er virkelig vigtigt, da nogle epilepsipatienter kun får anfald fra små områder i hjernen. En operation, hvor man fjerner det område i hjernen, der forårsager anfaldene, kan helbrede disse patienter (se denne Frontiers for Young Minds-artikel for mere information) [7]. Vi mener, at HFO’er er det, man kalder en biomarkør for epilepsi. Det betyder, at måling af HFO kan hjælpe lægerne med at finde ud af, hvor aktiv sygdommen er, og hvordan de skal behandle den.
Hjernen er som et superlager for alle de ting, du nogensinde har oplevet. Den husker dine yndlingsøjeblikke, som fødselsdage, familieferier eller eventyr med dine venner. Du har lært, at hjernen også styrer kroppens bevægelser og dirigerer alle de forskellige kropsdele, så de arbejder sammen i harmoni. HFO’er hjælper hjernen med at fungere korrekt og engagere sig i fokuseret aktivitet, der kræver, at mange hjerneområder arbejder sammen. Men hvis HFO’erne kommer ud af kontrol, kan det resultere i et anfald. HFO’er er en spændende biomarkør, der kan hjælpe forskere og læger med at forstå, hvordan hjernen fungerer, og hjælpe dem med at diagnosticere og planlægge behandlinger for patienter med epilepsi.
Neuroner: Nerveceller med kroppe i hjernen og lange forlængelser, der går ud i forskellige dele af kroppen. Deres opgave er at videregive vigtige beskeder, der hjælper din krop med at gøre ting som at bevæge sig, tænke og føle.
Synapser: Små huller mellem neuroner, som information skal krydse for at bevæge sig fra en neuron til en anden.
Elektroencefalografi (EEG): En metode til at se på hjernens elektriske signaler ved hjælp af små sensorer kaldet elektroder, som sender informationen til en computer, hvor den kan analyseres.
Frekvens: Et mål til bestemmelse af bølgers hastighed. Den måles i en enhed kaldet Hertz (Hz).
Højfrekvente svingninger (HFO’er): Superhurtige hjernebølger forårsaget af overdreven og nogle gange ukoordineret elektrisk aktivitet inde i hjernen.
Epilepsi: En tilstand i hjernen, hvor en person er tilbøjelig til at få epileptiske anfald.
Epileptisk anfald: Et pludseligt udbrud af elektrisk aktivitet i hjernen, som kan forårsage tab af kontrol over kroppen eller dele af kroppen.
Biomarkør: Et spor, der hjælper læger med at forstå, hvordan kroppen har det. HFO’er som biomarkør kan hjælpe med at vide, hvor aktiv sygdommen er, og hvordan man behandler den med succes.
[1] Jacobs, J., Schönberger, J. 2019. På jagt efter højfrekvente svingninger i epileptisk hovedbund. Clin. Neurophysiol. 130:1172-1174. doi: 10.1016/j.clinph.2019.04.006
[2] Jacobs, J., Staba, R., Asano, E., Otsubo, H., Wu, J. Y., Zijlmans, M., et al. 2012. Højfrekvente svingninger (HFO’er) i klinisk epilepsi. Prog. Neurobiol. 98:302-315. doi: 10.1016/j.pneurobio.2012.03.001
[3] Jacobs, J., Banks, S., Zelmann, R., Zijlmans, M., Jones-Gotman, M. og Gotman, J. 2016. Spontane krusninger i hippocampus korrelerer med epileptogenicitet og ikke hukommelsesfunktion hos patienter med ildfast epilepsi. Epilepsy Behav. 62:258-266. doi: 10.1016/j.yebeh.2016.05.025
[4] Lachner-Piza, D., Kunz, L., Brandt, A., Dümpelmann, M., Thomschewski, A. og Schulze-Bonhage, A. 2021. Effekter af rumlig hukommelsesbehandling på hippocampale krusninger. Front. Neurol. 12:620670. doi: 10.3389/fneur.2021.620670
[5] Bruder, J. C., Wagner, K., Lachner-Piza, D., Klotz, K. A., Schulze-Bonhage, A., og Jacobs, J. et al. 2022. Mesial-temporale epileptiske krusninger korrelerer med verbal hukommelsessvækkelse. Front. Neurol. 13:876024. doi: 10.3389/fneur.2022.876024
[6] Jacobs, J., LeVan, P., Chander, R., Hall, J., Dubeau, F. og Gotman, J. 2008. Interiktale højfrekvente svingninger (80-500 Hz) er en indikator for anfaldets begyndelsesområder uafhængigt af pigge i den menneskelige epileptiske hjerne. Epilepsia. 49:1893-1907. doi: 10.1111/j.1528-1167.2008.01656.x
[7] Zijlmans, M., Jacobs, J., Zelmann, R., Dubeau, F. og Gotman, J. 2009. Højfrekvente svingninger og anfaldsfrekvens hos patienter med fokal epilepsi. Epilepsy Res. 85:287-292. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2009.03.026
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.
…