Forfattere
Din hjerne kan opdeles i forskellige områder, hvoraf et er ansvarligt for din følesans. Denne del af din hjerne kan opdeles i endnu mindre områder, som kommunikerer med hver enkelt kropsdel. Vi kan bruge et særligt kort over menneskekroppen, kaldet en sensorisk homunculus, til at hjælpe os med at forstå de forskellige størrelser af disse dele af hjernen. Vi vil forklare, hvordan dette kort blev skabt, og fortælle dig om forskning, der viser, hvordan disse hjerneområder kan ændre sig. En undersøgelse viste, at hjerneområder kan genbruges, hvilket betyder, at de hjerneområder, der ikke længere modtager beskeder fra kroppen, kan bruges af andre fungerende hjerneområder. En anden undersøgelse viste, at disse ændringer endda kan ske inden for en enkelt dag! Disse undersøgelser kan hjælpe forskere til bedre at forstå hjernen og hjælpe mennesker, der har problemer med følesansen.
Din hjerne vejer omkring tre kilo og føles som gelé. I modsætning til Jell-O kan din hjerne udføre mange opgaver. Det yderste lag af hjernen kaldes cortex. Cortex består af 80 milliarder nerveceller kaldet neuroner. Grupper af neuroner i din hjerne sender beskeder til og fra andre neuroner, der er placeret over hele din krop. Nogle af neuronerne uden for din hjerne indeholder sensorer, der reagerer på tryk på din hud. Når disse neuroner aktiveres, sender de elektriske beskeder tilbage til din hjerne for at fortælle dig, at du har rørt ved noget (eller at noget har rørt ved dig). Det område i hjernen, der er ansvarligt for at fortolke din følesans, kaldes sensorisk cortex. Den sensoriske cortex er opdelt i specifikke områder, som hver især kommunikerer med en enkelt del af din krop, f.eks. din venstre lillefinger eller din tunge.
I 1909 var Dr. Korbinian Brodmann den første til at opdage, at cortex er opdelt i specifikke områder baseret på neuronernes form [1]. Dr. Brodmann inddelte hjernen i 52 områder, og den sensoriske cortex indeholder tre af disse områder (figur 1A,B). Du har en sensorisk cortex på begge sider af din hjerne (figur 1B,C). Dr. Brodmanns opdagelse er stadig vigtig i dag. Han viste, at hjernen er fyldt med forskellige typer af neuroner, der er arrangeret i grupper. Eksistensen af disse grupper af neuroner fik forskerne til at tro, at forskellige områder af hjernen er ansvarlige for forskellige kropsfunktioner
Dr. Wilder Penfield var en hjernelæge, som ved et tilfælde hjalp os med at forstå funktionen af den sensoriske cortex. I 1950’erne hjalp Dr. Penfield patienter, som havde en hjernesygdom, der forårsagede uregelmæssige bevægelser. Han fandt ud af, hvilket hjerneområde der sendte “dårlige” beskeder til kroppen, ved at tilføre en lille mængde elektricitet til flere områder i patienternes hjerner. Mærkeligt nok opdagede han, at ved at tilføre elektricitet til en bestemt del af den sensoriske cortex, fik det patienterne til at føle en fornemmelse i en bestemt kropsdel [2]. Han udførte dette på mange sensoriske hjerneområder. Som et resultat skabte han et kort, der viser, hvilke områder af sansebarken der er ansvarlige for følesansen i hvert lem (figur 1C). Uden Dr. Penfields kort ville vi ikke vide, at hjernen er organiseret i specifikke områder, der kommunikerer med forskellige dele af kroppen.
Organiseringen af den sensoriske cortex afspejler placeringen af hvert lem i din krop (figur 1C). For eksempel er området “fødder” langt væk fra området “hoved”. Vi kan opdele de sensoriske cortex-områder endnu mere. For eksempel har hver af dine fingre et unikt område i den sensoriske cortex, og disse områder er arrangeret i hjernen på samme måde, som de er arrangeret på din hånd.
Hvis størrelsen på vores kropsdele var baseret på antallet af neuroner i dens hjerneområde, i stedet for at se ud som vi normalt gør (figur 1D), ville vi ligne Dr. Penfields sensoriske homunculus, (figur 1E). I denne model gælder det, at jo flere neuroner et sanseområde har, jo større er kropsdelen tegnet. En større størrelse på denne figur betyder også, at kropsdelen er mere følsom over for berøring.
Størrelsen af hjerneområder, der er forbundet med forskellige kropsdele, kan testes med et eksperiment, som du kan lave derhjemme. Få en voksen til at vikle en papirclips ud, så der er to spidse ender, der er en kvart tomme fra hinanden. Luk øjnene, og lad personen stikke dig tilfældigt (og forsigtigt!) med enten en eller to spidser. Se, om du kan mærke, om en eller to spidser af papirclipsen rører ved dig. Gentag processen et par gange mere, og hold øje med, om du tager fejl eller har ret. Prøv dette eksperiment på et følsomt område først (som en finger) og derefter på et mindre følsomt område (overarmen). Du vil måske bemærke, at din nøjagtighed er meget bedre for fingrene. Det skyldes, at de har flere neuroner i deres hjerneområder.
Når en del af sansebarken ikke bliver brugt i lang tid, ændrer området sig. I stedet for at “smide” det område af hjernen, der ikke længere bruges, “genbruger” hjernen neuronerne. I et eksperiment studerede forskere hjernen hos aber, der havde mistet deres langfingre [3]. Disse aber blev behandlet etisk korrekt og var stadig i stand til at udføre daglige aktiviteter som at gå, svinge sig, spise og lege med deres abevenner.
Forskerne brugte en teknik svarende til Dr. Penfields til at bestemme størrelsen af hvert fingerområde i hjernen. I stedet for at tilføre elektricitet direkte til hjernen, tilførte de en lille, sikker mængde elektricitet direkte til abernes fingerspidser. De kunne bestemme det sted i hjernen, hvor det elektriske signal bevægede sig hen. De gentog denne proces, indtil de havde nok punkter på hver finger til at skabe et kort over hjernens fingerområder (figur 2A,B).
Forskerne opdagede, at uden berøringsinformation fra langfingeren skrumpede langfingerområdet i hjernen. Det område af hjernen, der repræsenterede pege- og ringfingeren, voksede ved at “genbruge” neuronerne fra den manglende langfinger (figur 2C).
Den samme slags hjerneforandringer forekommer hos mennesker. Hos mennesker måles disse ændringer ved hjælp af en teknik kaldet functional magnetic resonance imaging (fMRI), (figur 3A) [4]. Denne teknik kan bruges til at se på hjerneaktivitet i realtid, så det er et nyttigt værktøj for forskere, der ønsker at studere ændringer i hjernen uden at åbne kraniet.
I et eksperiment med mennesker undersøgte forskerne fingerområderne i den sensoriske cortex. Ved hjælp af fMRI bestemte de placeringen og størrelsen af hvert hjerneområde baseret på bevægelsen af forsøgspersonernes fingre. Målet med undersøgelsen var at afgøre, om mennesker kunne ændre størrelsen af hvert hjerneområde på 1 dag.
Prøv det her: Læg først din hånd fladt og med håndfladen nedad på et bord. Prøv at bevæge langfingeren op og ned, mens du holder resten af fingrene fladt på bordet. Er det svært? Prøv derefter at bevæge ringfingeren op og ned, mens du holder resten af fingrene stille. Var det lettere eller sværere? Du vil sikkert opdage, at det var nemt at bevæge langfingeren uden at bevæge de andre fingre, men det er sværere at bevæge ringfingeren uden at bevæge langfingeren eller lillefingeren. Denne adfærd er også repræsenteret i hjernen: langfingerområdet og ringfingerområdet overlapper hinanden, hvilket gør det sværere for dig at bevæge disse fingre hver for sig.
For at forårsage ændringer i hjernen limede forskerne højre pege- og langfinger sammen. De brugte fMRI før og efter limningsperioden til at bestemme størrelsen af fingerområderne. De fandt ud af, at efter at fingrene havde været limet i 24 timer (og derefter ikke var limet), overlappede områderne af de to tidligere limede fingre (pegefinger, langfinger) nu hinanden (figur 3A).
Derudover fik forskerne de samme personer til at spille et spil før og efter de 24 timers limning. Forsøgspersonernes fingre blev adskilt, før de spillede spillet anden gang. Forsøgspersonerne skulle trykke på knappen under den finger, der var angivet på computerskærmen, på mindre end 1 sekund (figur 3B). Denne proces blev gentaget mange gange.
De mest interessante resultater kom fra de tidspunkter, hvor forsøgspersonerne havde brug for at trykke på deres ringfingre. Før limningen kom forsøgspersonerne til at trykke på langfingeren, når det var meningen, at de skulle trykke på ringfingeren. Det giver mening, fordi områderne overlapper hinanden i hjernen. Men efter den 24 timer lange limningsperiode kom forsøgspersonerne til at trykke på lillefingeren (mere end på langfingeren), når de forsøgte at trykke på ringfingeren. Det giver mening, fordi lillefinger- og ringfingerområderne nu overlapper hinanden. Samlet set viste disse forskere, at ændringer i hjerneområder kan forårsage ændringer i adfærd og kan forekomme i løbet af en enkelt dag!
Følesansen er noget, vi ofte tager for givet. Uden din følesans ville du ikke kunne sidde ordentligt, og du ville ikke kunne gøre noget så simpelt som at holde en kop vand uden at se direkte på den.
Nogle mennesker kan ikke interagere med deres omgivelser på samme måde som andre, fordi de har mistet deres følesans eller måske har mistet et lem. Ved at forstå, hvordan vores hjerner kommunikerer med vores lemmer for at skabe berøringssansen, kan forskere skabe elektroniske enheder, der efterligner berøringssansen. Nyere forskning har brugt de ideer, der er skitseret i denne artikel, til at genoptræne hjernen og hjælpe patienter, der har mistet følesansen, med at genvinde den. Dette arbejde er lovende og spændende, men der er stadig meget, vi ikke ved. Vi har brug for det unikke “touch” fra unge hjerner som din til at hjælpe med at løse de spørgsmål, som forskerne stadig står over for, når de fortsætter med at studere følesansen.
Cortex: Det yderste lag af hjernen, som er ansvarlig for at bearbejde og sende beskeder om processer på højt niveau, såsom beslutningstagning, bevægelse, følelser og følesans.
Neuroner: Celle, der udgør hjernen og kommunikerer mellem hjernen og kroppens lemmer ved hjælp af elektriske meddelelser.
Sensorisk cortex: Den del af hjernen, der oversætter beskeder om tryk fra kroppen; den kan opdeles i områder, der får beskeder fra specifikke kropsdele.
Sensorisk homunculus: En model, der viser, hvordan vi ville se ud, hvis størrelsen på hver kropsdel var proportional med antallet af neuroner i dens tilsvarende hjerneområde.
Funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI): En teknik, som hjerneforskere bruger til at observere hjerneaktivitet hos mennesker, mens den finder sted.
[1] Brodmann, K., og Gary, L. J. 2006. Brodmanns lokalisering i hjernebarken: Principperne for komparativ lokalisering i hjernebarken baseret på cytoarkitektonik. Berlin; Heidelberg: Springer.
[2] Wilder, P., og Jasper, H. 1954. Epilepsi og den funktionelle anatomi af den menneskelige hjerne. AMA Arch. Neurol. Psychiatry. 72:663-4. doi: 10.1001/archneurpsyc.1954.02330050133021
[3] Merzenich, M. M., Nelson, R. J., Stryker, M. P., Cynader, M. S., Schoppmann, A., og Zook, J. M. 1984. Ændringer i det somatosensoriske kortikale kort efter amputation af fingre hos voksne aber. J. Comp. Neurol. 224:591-605. doi: 10.1002/cne.902240408
[4] Kolasinski, J., Makin, T. R., Logan, J. P., Jbabdi, S., Clare, S., Stagg, C., et al. 2016. Perceptuelt relevant remapping af menneskelig somatotopi på 24 timer. eLife. 5:e17280. doi: 10.7554/eLife.17280
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.
…