Menu
Forfattere
Vidste du, at det ikke kun er dine øjne, der giver dig mulighed for at se? Din hjerne fungerer sammen med øjnene for at bearbejde og give mening til alle de ting, du ser. En del af hjernen, der kaldes den visuelle cortex, er ansvarlig for synet. Hjernen indeholder over 100 milliarder hjerneceller kaldet neuroner, og de arbejder i “niveauer” for at hjælpe dig med at se verden – fra et grundlæggende niveau, hvor du opfatter simple former, til højere niveauer, hvor du forstår komplekse mønstre. Når netværk af neuroner i hjernen ikke fungerer korrekt, kan det resultere i hjernesygdomme. Læger og forskere kan bruge forskellige teknikker til at måle neuronernes aktivitet. For eksempel kan usædvanlige mønstre af hjernebølger fortælle os om beskadigede neurale netværk og abnormiteter i hjernen. Computere kan også programmeres til at “se” visuel information, og sådanne computere kan hjælpe os med at lære om synsprocessen hos mennesker.
Kan du lide det verdensberømte koreanske band BTS? I bandets tilfælde står BTS for Bang Tan Sonyeondan, men inden for neurovidenskaben kan det også stå for brain transfer stimulus, som er en afgørende hjernefunktion. Hjernen genkender det, dine øjne ser, og kan fortolke den visuelle information eller stimulus, så du kan forstå, hvad du læser eller ser. En stimulus er noget, der fanger din opmærksomhed. Når vi taler om synet, registrerer du visuelle stimuli som f.eks. lys. Når du for eksempel er til en BTS-koncert, ser du kraftige lys, der blinker i forskellige farver, men det overrasker dig ikke. Hjernen modtager disse visuelle stimuli og behandler dem sammen med andre visuelle informationer, så du ved, at lysene kommer fra scenen. Med andre ord hjælper din hjerne dig med at genkende ting, såsom scenelys og en sanger ved en koncert.
Har du nogensinde undret dig over, hvordan dine øjne gør det muligt for dig at se? For eksempel, når du er til en koncert, hvordan kan du så få øje på en ven i den store menneskemængde? Selvom man ser med øjnene, er der en del af hjernen, der hedder visual cortex er også ansvarlig for synet, da den behandler alle visuelle informationer fra øjnene. Dette hjerneområde indeholder flere niveauer til analyse af information [1]. Lad os tænke på den visuelle cortex som en fabelagtig kage i flere lag. Nederst har du den primære visuelle cortex (V1), som fortolker prikker eller andre former uden figurer. Overraskende nok tager det kun 70 millisekunder (msec, 0,07 sekunder) at flytte signaler fra øjnene til V1.
Dernæst genkender den sekundære visuelle cortex (V2) mere detaljerede visuelle repræsentationer end V1, såsom geometriske former. Du kan tænke på det på denne måde: Når du bevæger dig op i kagelagene, fortolker niveauerne i den visuelle cortex mere kompleks visuel information [2]. Med højere niveauer af visuel cortex kan du se forskellige farver eller bevægelser. Det tager længere tid at sende signaler fra øjnene til “højere” niveauer af synsbarken. Det tager 100 msec (0,1 sekunder) at bevæge sig fra øjnene til V2, ca. 120 msec (0,12 sekunder) fra øjnene til V3.
Med andre ord bevæger visuel information sig fra øjnene gennem niveauerne i den visuelle cortex på meget kort tid (figur 1). Det forklarer, hvordan du hurtigt kan genkende en ven til en koncert. Når du læser denne artikel, kan du også forstå betydningen af hvert ord i en sætning i stedet for bare at se et virvar af ord. Din hjerne og dine øjne arbejder sammen som et team om at bearbejde visuel information.
Den menneskelige hjerne har milliarder af celler kaldet neuroner [3]. Neuroner forbinder sig med hinanden for at danne netværk, og de kommunikerer ved hjælp af bittesmå elektriske signaler. Hvis netværket af neuroner i hjernen bliver beskadiget, kan neuronerne ikke modtage elektriske signaler fra hinanden. Det kan påvirke hjernens funktioner negativt og føre til lidelser som hukommelsessvigt og demens.
Da vi ikke kan se hjernen indefra, hvordan kan vi så vide, om der er et problem med hjernens netværk? Forskere og læger har flere måder at analysere hjernen på! Da neuroner kommunikerer ved hjælp af elektriske signaler, kan vi måle hjernens elektriske aktivitet ved hjælp af små, ikke-metalliske enheder kaldet elektroder (figur 2A).
Elektroder hjælper os med at se hjernebølger de er skabt af de elektriske aktiviteter i neuronerne. Ligesom bølger i havet ser hjernebølgerne ud som bølgelinjer, der bevæger sig op og ned. Men hvis en person har en hjerneskade, kan elektroderne vise langsomme og usædvanlige mønstre af hjernebølger. Evnen til nøjagtigt at aflæse hjernebølger er vigtig inden for neurovidenskaben, fordi det hjælper os med at identificere abnormiteter eller lidelser i hjernen.
For at registrere hjerneaktiviteten hos patienterne i vores undersøgelse placerede vi elektroder i den visuelle cortex under operationen og viste derefter patienterne billeder af forskellige former og mønstre. Mens patienterne kiggede på disse visuelle stimuli, registrerede elektroderne deres hjernebølger, så vi kunne undersøge, hvilke hjerneområder der blev aktiveret, og hvordan hjernen reagerede på hver form og hvert mønster (figur 2B). Ved simple visuelle reaktioner som prikker eller et lysglimt blev V1-regionerne aktiveret. Ved mellemliggende visuelle reaktioner, som geometriske former, såsom trekanter og cirkler, blev V2-områder aktiveret, og ved komplekse visuelle reaktioner, som visuel fantasi eller en illusion med blandede farver, blev V3/V3+-områder aktiveret.
Der findes andre måder at måle hjerneaktivitet på, som ikke kræver operation, såsom elektroencefalografi (EEG). I EEG kan elektroder ufarligt placeres på patientens hovedbund. EEG bruges i vid udstrækning til at se på hjerneaktivitet og identificere hjernesygdomme [4].
I dag hjælper computere os også med at forstå abnormiteter i hjernen. Ved hjælp af kunstig intelligens (AI) kan computere efterligne netværket af neuroner i den menneskelige hjerne (figur 3), hvilket gør det muligt for disse computere at fungere på samme måde som hjernen. For eksempel giver AI-baseret computeriseret “syn” computere mulighed for at genkende og fortolke visuelle stimuli, lidt som om de “ser”. Dette computerbaserede “syn” svarer til menneskets syn, men computere kan identificere ting hurtigere og mere præcist. Så når vi har svært ved at finde hjernesygdomme hos patienter, kan vi bruge AI-netværk til at få mere indsigt i sygdomme og behandle patienter mere effektivt [5].
I denne artikel har vi fortalt dig om, hvordan synsbarken fungerer i synet, og hvordan forskere og læger kan overvåge hjernens aktiviteter ved at måle hjernebølger. Nu ved du, at hjernen skal arbejde sammen med øjnene for at give dig mulighed for at se! Netværk af hjerneceller i den visuelle cortex kommunikerer for at behandle “niveauer” af visuel information, fra enkel til kompleks. Når hjernens netværk ikke fungerer korrekt, kan det resultere i hjernesygdomme som hukommelsessvigt og demens. Computerstyrede neurale netværk, som dem, der bruges af AI, kan hjælpe forskere med at forstå, hvad der går galt ved hjernesygdomme. Med vores arbejde håber vi at inspirere mange dygtige unge forskere til at vise interesse for neurovidenskab og hjælpe med at besvare flere fascinerende spørgsmål om synet en dag!
Stimuli: Et visuelt signal, der fanger en persons opmærksomhed.
Visuel cortex: Et område i hjernen, der behandler visuel information og har tre hovedlag: primære, sekundære og tertiære.
Neuron: En nervecelle, der kommunikerer med andre nerveceller og danner netværk for at fortolke den information, der kommer ind gennem vores sanser, som de ting, vi ser.
Elektrode: Små ikke-metalliske enheder, der måler hjernens elektriske mønstre, bruges i både invasive og ikke-invasive hjernebilledteknikker.
Hjernebølger: Optagelser af elektriske signaler fra hjernen.
Elektroencefalografi: En ikke-invasiv hjerneafbildningsmetode, der måler hjernens elektriske aktiviteter ved at placere elektroder på en hovedbund.
Kunstig intelligens (AI): Et computeriseret system, der efterligner netværk af neuroner i hjernen og kan udføre menneskelignende opgaver.
Neurovidenskab: Studiet af den menneskelige hjerne og samspillet mellem hjerneceller, der er involveret i hukommelsesfunktioner og adfærd.
[1] Gilbert, C. D., Li, W. 2013 Top-down påvirkninger på visuel behandling. Nat. Rev. Neurosci. 14:350-63. doi: 10.1038/nrn3476
[2] Herculano-Houzel, S. 2009 Den menneskelige hjerne i tal: en lineært opskaleret primat-hjerne. Front. Hum. Neurosci. 3:31. doi: 10.3389/neuro.09.031.2009
[3] Ghose, G. M., Maunsell, J. 1999 Specialiserede repræsentationer i visuel cortex: en rolle for binding? Neuron. 24:79-85. doi: 10.1016/S0896-6273(00)80823-5
[4] Kalaivani, M., Kalaivani, V., Devi, V. A. 2014 “Analysis of EEG signal for the detection of brain abnormalities,” i International Journal of Computer Applications® år.
[5] Hassabis, D., Kumaran, D., Summerfield, C., Botvinick, M. 2017 Neuroscience-inspired artificial intelligence. Neuron. 95:245-58. doi: 10.1016/j.neuron.2017.06.011
Vores fantastiske hjerner giver os mulighed for at gøre utrolige ting, men alligevel er de stadig mystiske på mange måder. Forskere har opdaget nogle situationer, hvor hjernen kan “narres”, og denne indsigt i hjernens indre arbejde har ført til nogle spændende nye teknologier, herunder virtual reality (VR). Ud over sin velkendte rolle inden for spil og underholdning har VR nogle fantastiske anvendelsesmuligheder inden for medicin. VR kan hjælpe patienter med at håndtere smerter, og det kan også hjælpe kirurger med at øve delikate procedurer og vejlede dem under operationer. Andre fremskridt kaldet hjerne-maskine-grænseflader kan lytte til hjernens snak og oversætte tanker til kommandoer til computere eller endda robotlemmer, hvilket i høj grad kan forbedre livet for mennesker med visse handicap. I denne artikel vil vi forklare, hvordan forskere bruger resultater fra banebrydende hjerneforskning til at producere spændende nye teknologier, der kan helbrede eller endda forbedre hjernens funktioner.
…
Dette studie undersøger, hvordan opmærksomhedsunderskud/hyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD) påvirker gravide kvinder med fokus på, hvad det betyder for deres helbred. Forskningen er rettet mod unge og teenagere og hjælper med at forklare komplekse videnskabelige ideer på en måde, der er let at forstå. Den starter med at forklare, hvad ADHD er: en almindelig tilstand, der begynder i barndommen og kan fortsætte ind i voksenalderen. Derefter ser forskningen på de specifikke problemer, som kvinder med ADHD kan have, når de er gravide, f.eks. en højere risiko for depression, angst og komplikationer under graviditeten. Ved at undersøge detaljerede sundhedsjournaler fra mange forskellige kilder og sammenligne erfaringerne fra gravide kvinder med og uden ADHD finder undersøgelsen, at kvinder med ADHD er mere tilbøjelige til at få alvorlige helbredsproblemer, når de er gravide. Den viser dog også, at de, der tager ADHD-medicin, mens de er gravide, kan opleve et fald i disse helbredsproblemer, hvilket understreger vigtigheden af sikker brug af medicin. Undersøgelsen slutter med et råd til teenagere: Tal åbent med lægen, og træf informerede sundhedsvalg under graviditeten.
…
Alle får influenza eller forkølelse fra tid til anden. Vi designede et eksperiment for at undersøge, hvordan det påvirker hjernen at være syg oftere. For at gøre det brugte vi et stykke af en bakterie til at få voksne hanmus til at opleve symptomer på sygdom. Vi gav musene dette stof fem gange i alt. Musene fik det bedre i løbet af et par dage og holdt to ugers pause mellem eksponeringerne. Derefter målte vi, hvordan musene lærte og huskede ny information, og hvor godt deres hjerneceller arbejdede for at hjælpe dem med at lære. Vores eksperimenter tyder på, at sygdom ofte forstyrrer kommunikationen mellem hjernecellerne, så musene får problemer med at lære og huske. Vores data kan hjælpe læger med at forudsige, hvilke patienter der kan få hukommelsesproblemer, når de bliver ældre. Vores undersøgelse viser også, hvor vigtigt det er at holde sig så sund som muligt og tage skridt til at beskytte os selv og andre, når vi bliver syge.
…
Vidste du, at dine celler kan fortælle, hvad klokken er? Hver eneste celle i din krop har sit helt eget ur. Disse ure er ulig alle andre. Der er ingen tandhjul eller gear. Tiden indstilles af jordens rotation, så vores kroppe er perfekt afstemt med nat og dag. Selv om du måske ikke engang er klar over deres eksistens, styrer disse ure mange aspekter af dit liv. Fra hvornår du spiser og sover til din evne til at koncentrere dig eller løbe hurtigt – urene styrer det hele. Hvordan fungerer disse ure, og hvordan fortæller de tiden? Hvad sker der med vores ure, hvis vi ser tv sent om aftenen eller flyver til den anden side af jorden? Denne artikel undersøger disse spørgsmål og forklarer de videnskabelige opdagelser, der har hjulpet os med at forstå svarene.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife