Hvordan forbinder hjernen verden omkring os med verden inde i os?

En af de unikke egenskaber ved insula er, at den modtager detaljeret sensorisk information om, hvad der sker i hele vores krop. Mens andre områder af hjernebarken modtager information gennem vores ydre sanser om, hvad der sker omkring os, identificerer insula, hvad der sker inde i os.

Vores forståelse af hjernebarken blev i høj grad fremmet af den canadiske neurokirurg Wilder Penfields forskning. I 1940’erne kortlagde Penfield funktionen af de forskellige dele af hjernebarken, da han forberedte sig på operationer på patienter med epilepsi. For at vide, hvor han skulle operere, og hvor han skulle være særlig forsigtig, satte Penfield en mild elektrisk strøm til patientens hjernebark. Han fandt ud af, at stimulering af forskellige områder af hjernebarken forårsagede reaktioner i tilsvarende områder af kroppen. For eksempel, når han stimulerede “håndområdet”, rapporterede patienterne, at de følte, at noget rørte ved deres hånd. Da han stimulerede insula med en mild elektrisk strøm, rapporterede patienterne, at de følte indre fornemmelser, især i maveområdet, såsom “sommerfugle” eller kvalme. Derudover fandt Penfield ud af, at elektrisk stimulering af insula aktiverede tarmbevægelser, svarende til det, der sker, når vi fordøjer mad.

Mange år senere, neuroimaging blev der udviklet teknikker, der gjorde det muligt for forskere at “se” menneskelig hjerneaktivitet, mens den fandt sted. Ved hjælp af neuroimaging fandt forskerne ud af, at aktiviteten i insula svarer til mange ændringer inde i kroppen, såsom ændringer i blodtryk, puls, vejrtrækning, temperatur og fordøjelse.

Desuden opdagede forskerne, at ud over at reagere på og regulere ting, der foregår inde i os, reagerer insula også på ting, der foregår omkring os. Faktisk anses insula nu for at være en vigtig del af salience network, som er et netværk af flere hjerneområder, der arbejder sammen om at bearbejde information om usædvanlige eller betydningsfulde begivenheder, der sker i verden omkring os.

Kort sagt forbinder insula vores indre og ydre verdener, og den lærer af tidligere begivenheder for at forudse, hvad vores krop har brug for i fremtiden, såsom at lære at undgå fødevarer, der tidligere har gjort os syge, eller at opsøge mad, som den husker som velsmagende og nærende [2]. Er alt dette kun relevant for spisning? Og hvad har det med følelser at gøre?

Insula hjælper os med at bearbejde vores følelser

At skabe forbindelser mellem ydre og indre begivenheder er også en vigtig del af den måde, vi oplever vores følelser på. Mange af vores følelser kan karakteriseres ved fysiske forandringer, som f.eks. hjertebanken eller forhøjet blodtryk. Der er mange teorier, der antyder, at den måde, vi fortolker eller forstår forandringer i vores krop på, påvirker – og måske endda bestemmer – vores følelsesmæssige tilstand. Hvis dit hjerte for eksempel begynder at banke, lige før du skal optræde på en scene for første gang, tolker du det måske som, at du har sceneskræk. Men hvis det samme sker efter en lang løbetur, vil du sandsynligvis bare tænke, at du har haft en god træning. På samme måde kan en følelse af “sommerfugle i maven” eller mild kvalme få dig til at føle forskellige følelser, afhængigt af omstændighederne. Hvis du f.eks. fik kvalme efter at have spist en masse kage, ville du nok fortolke det som: “Jeg spiste så meget, at jeg blev syg.” Men hvis det skete, lige før du skulle på scenen, kunne den samme følelse få dig til at frygte, at du har sceneskræk.

På grund af sin vigtige rolle i at forbinde den ydre og den indre verden anses insula for at være en væsentlig del af det hjernenetværk, der forårsager vores følelsesmæssige oplevelser. Insulas vigtigste rolle i følelsesmæssige oplevelser er at forbinde signaler, der kommer inde fra kroppen (som en let følelse af kvalme eller hjertebanken), med begivenheder, der sker i den omgivende verden (som at se publikum, når man optræder for første gang) [3].

Forskere har opdaget, at ændringer i insulas funktion er forbundet med mange typer psykiske lidelser, såsom spiseforstyrrelser, stofmisbrug, depression og angst. Denne sammenhæng er lettere at forstå, nu hvor vi ved, hvordan insula er involveret i bearbejdningen af følelser. Mange forskere mener, at psykiske lidelser involverer ændringer i den måde, hvorpå vores hjerne reagerer på det, der sker inde i vores krop. Ifølge nogle teorier er angst for eksempel forbundet med overfølsomhed over for signaler inde fra kroppen, mens depression er forbundet med nedsat følsomhed over for disse signaler. Lad os se på et ekstremt eksempel – panikanfald. Under panikanfald kan folk opleve mild åndenød, men hvis de er overfølsomme over for det, der sker i deres krop, kan selv en mild åndenød resultere i en stærk følelsesmæssig reaktion, som kun vil gøre tingene værre. Til sidst kan de føle sig ude af stand til at trække vejret overhovedet. Faktisk har forskere fundet ud af, at panikanfald også er forbundet med ændringer i insula-aktiviteten.

Konklusionen er, at der er en stigende interesse for at lære mere om kommunikationen mellem kroppen og hjernen, da man ved, at denne kommunikation er afgørende for mange områder af fysisk og mental sundhed [4].

Hvordan undersøger man insula i dag?

Hvordan kan forskere forstå mekanismerne i kommunikationen mellem kroppen og hjernen? Når forskere undersøger dette, skal de tage højde for, at der sker mange fysiske ændringer i vores kroppe hele tiden, hvert øjeblik (såsom blodtryk, åndedrætsfrekvens, blodsukkerniveau osv.). For at udføre et eksperiment skal forskerne se på hver enkelt ændring i kroppen ad gangen ved at måle og kontrollere den. Når vi studerer insula, ændrer vi kun én variabel ad gangen (f.eks. blodsukkerniveauet eller hjertefrekvensen), mens vi observerer eller manipulerer insulas aktivitet. Ved at gøre dette kan vi forstå, hvordan insula reagerer på de mange forandringer i vores krop, og hvordan insula kontrollerer kropsfunktioner som reaktion på forandringer i verden omkring os.

I min forskningsgruppe på Weizmann Institute of Science udfører vi denne slags eksperimenter ved hjælp af dyremodeller,(mus) og mennesker. Ved hjælp af den nyeste teknologi i dyremodeller kan vi “læse” og dechifrere komplekse aktivitetsmønstre i insula ved at overvåge hundredvis og endda tusindvis af hjerneceller i realtid, når de reagerer på eksterne og interne begivenheder [5, 6]. Vi kan også kontrollere insulas aktivitet i dyremodeller ved at diktere insulas aktivitetsmønstre. Til det formål bruger vi avancerede molekylærbiologiske og mikroskopiske teknikker. For eksempel kan vi registrere aktiviteten af celler i insula som reaktion på lugten af mad og identificere, hvilke specifikke celler der reagerer på lugten. Derefter kan vi kunstigt aktivere disse specifikke insula-celler og observere eventuelle ændringer, der sker i kroppen. Vi håber, at undersøgelser som denne vil give vigtig indsigt i, hvordan hjernen og kroppen kommunikerer med hinanden.

Mange undersøgelser viser, at en lang række mentale og fysiske sundhedstilstande er forbundet med ændringer i kommunikationen mellem vores hjerne og vores krop [4]. Vi håber, at indsigterne fra vores og mange andres forskning vil bidrage til udviklingen af nye behandlinger for sygdomme, der påvirker hjernen, kroppen og forbindelsen mellem dem.