Hvordan hjernen og hukommelsen vokser op sammen

Udgivet: 16. maj 2023

Forfattere

Angela Ji, Mary Lorenz, Sigalle Bahary, Tracy Riggins

Vi glemmer meget om begivenheder, der sker tidligt i vores liv. Men hvorfor sker det? For at besvare dette spørgsmål har vi set på, hvordan hukommelsen ændrer sig, når børn vokser. Vi ved, at hjernen er vigtig for hukommelsen, men vi ville gerne forstå, om det var forandringerne i hjernen, der hjalp børn med at huske, eller om det var evnen til at huske, der forandrede hjernen. Vi gav børnene hukommelsestests og kiggede på deres hjerneaktivitet over 3 år. Derefter spurgte vi, hvad der ændrede sig først – børnenes hukommelse eller børnenes hjerner? Vi fandt ud af, at der var et interaktivt forhold: Hos yngre børn formede hukommelsen hjernen, men hos ældre børn formede hukommelsen og hjernen hinanden. Disse resultater hjælper os med at forstå, hvorfor hukommelsen bliver bedre, når børn vokser op, og hvordan brugen af vores hjerner hjælper os med at huske.

Kan du huske din sidste fødselsdagsfest?

De fleste mennesker kan huske deres sidste fødselsdagsfest. Du kan måske huske alt om din, som de aktiviteter, du lavede, hvem der var der, og hvilken slags kage du fik. Men kan du huske din femte fødselsdagsfest? Eller din anden? De fleste mennesker kan ikke huske disse begivenheder, og selv hvis de kan, ser det ikke ud til, at de kan huske så mange detaljer. Hvorfor ser det ud til at være sådan? Hvad sker der med vores tidlige erindringer? Forskning har vist, at tidlige minder er skrøbelige og ofte glemmes, og mange faktorer kan påvirke, hvad folk husker! Folk har en tendens til at huske følelsesmæssige begivenheder bedre end ikke-følelsesmæssige begivenheder, og til at huske unikke oplevelser bedre end ikke-unikke oplevelser. En 25-årig kan huske sin tyvende fødselsdag, men en 10-årig kan måske ikke huske ret meget om sin femte fødselsdag. Vi studerer børn for at forstå, hvordan minder dannes, og hvorfor tidlige minder ofte hurtigt glemmes. Fordi små børns hjerner er under udvikling, kan vi spore ændringer i hukommelsen, som de sker i realtid, og forsøge at forbinde disse hukommelsesændringer med ændringer i hjernen [1].

Når man forsøger at forbinde ændringer i hukommelsen med ændringer i hjernen, er et spørgsmål: Hvad ændrer sig først, hukommelsen eller hjernen? Det er lidt som at spørge “hvad kom først, hønen eller ægget?”. For at besvare dette spørgsmål har en longitudinel undersøgelse er nødvendig, hvilket betyder, at vi var nødt til at følge de samme børn over en lang periode og måle deres hjerner og deres hukommelse, mens de voksede – og det var netop, hvad vi gjorde.

Vi fokuserede på en bestemt del af hjernen, der er vigtigst for dannelsen af nye erindringer, kaldet hippocampus. [2]. For at skabe stærke minder forbinder hippocampus sig til andre dele af hjernen, som vi kan tænke på som et hippocampus-netværk

Vores spørgsmål var: Hvad kommer først – et modent hippocampus-netværk eller en moden hukommelsesevne? For at stille spørgsmålet på en lidt anden måde: Bliver hukommelsen bedre, fordi hippocampus-netværket modnes, eller modnes hippocampus-netværket som et resultat af, at hukommelsen bliver bedre (figur 1)?

Figur 1: Hvordan kan vi vide, om hukommelsen påvirker hjernen, eller om hjernen påvirker hukommelsen? Det er det spørgsmål, vi har fokuseret på i vores undersøgelse.

Eksperimenter med tidsspil for at måle hukommelse

Vi bad 200 børn mellem 4 og 8 år om at deltage i vores undersøgelse. Vi fulgte 100 af disse børn i 3 år og bad dem om at komme tilbage hvert år. Dette longitudinelle studie gav os mulighed for at se på, hvordan hukommelsen og hjernen ændrede sig hos disse børn over tid. Vi valgte denne aldersgruppe, fordi der sker store forbedringer i hukommelsen i disse år.

For at måle hukommelsen brugte vi et trivia-spil (figur 2) [3]. I spillet lærte børnene seks nye fakta fra en person og seks nye fakta fra en dukke. Eksempler på fakta var “Det mest populære navn til et kæledyr er Max” og “Geparder er de eneste store katte, der ikke kan brøle.” Børnene fik besked på at huske fakta til en test den følgende uge. Den næste uge svarede børnene på 22 trivia-spørgsmål – nogle var ting, de havde lært ugen før, nogle var ting, de aldrig havde lært, og nogle var ting, de normalt vidste. For eksempel vidste de normalt farven på himlen, men de havde ikke lært navnene på knoglerne i menneskekroppen. Som en overraskelse spurgte vi også børnene, om de kunne huske, hvor de havde lært disse fakta, eller hvordan de havde lært dem. Vi ville vide, om børnene ikke kun kunne huske fakta fra den foregående uge, men også om de kunne huske, hvem de havde lært det af (dukke eller person). Det er den type detaljeret hukommelse, der gør det muligt for en person at huske ikke bare sin femårs fødselsdag, men også hvem der var til stede, og hvad de lavede! Denne tidlige detaljerede hukommelse er også den type hukommelse, vi tror, udvikler sig og vokser i den tidlige barndom.

Figur 2: Vores undersøgelse bestod af et trivia-spil, der testede børnenes hukommelse, og hjernebilleder taget med en MR-scanner. Til højre kan du se, hvordan et hjernebillede ser ud! Den blå fremhævede region er hippocampus.

Optagelse af videoer af hjernen

Vi tog også billeder af børnenes hjerneaktivitet for at se, hvor godt hippocampus-netværket var forbundet med andre områder i hjernen – såsom den frontale cortex, som er placeret bag panden [4, 5]. Vi brugte et hjernekamera kaldet en magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) scanner (figur 2). Denne maskine ligner en stor doughnut! MR-scanneren laver biplyde, mens den måler, hvor meget blod der kommer til forskellige dele af hjernen. Når dele af hjernen arbejder hårdt, kræver de mere blod (ligesom når du løber, har dine muskler brug for en masse blod og ilt). Ved at se på, hvor meget blod og ilt der blev brugt i hukommelsesrelaterede hjerneområder, kunne vi vide, hvor stærkt hippocampus-netværket var på det nøjagtige tidspunkt i hvert barns liv.

Vi brugte MR-scanneren til at måle styrken af forbindelserne mellem hippocampus og andre dele af dens netværk hvert år hos hvert barn, ligesom vi hvert år målte børnenes evne til at genkalde sig fakta. På den måde kunne vi stille vores vigtige spørgsmål: Hvad ændrer sig først, hukommelsen eller hjernen?

Hvad fandt vi ud af?

For det første fandt vi, at børns evne til at huske de fakta, vi lærte dem, OG til at huske, hvem de lærte disse fakta af, blev bedre med alderen. Som du måske har gættet, var ældre børn bedre end yngre børn til at huske. For det andet fandt vi, at hippocampus-netværket fik stærkere forbindelser med alderen. Ældre børn havde stærkere forbindelser end yngre børn. Endelig kiggede vi på, hvordan hukommelse og hippocampus-netværksforbindelser ændrede sig sammen, efterhånden som børnene voksede. Det var for at besvare vores spørgsmål: Hvad modnes først, hippocampus-netværket eller hukommelsen?

Det viser sig, at svaret er begge dele – men børnenes alder spillede en rolle. Hos yngre børn forbedredes hukommelsen først og førte senere til stærkere hjerneforbindelser. Hos ældre børn var det begge dele – ikke alene førte forbedringer i hukommelsen til stærkere hjerneforbindelser, men stærkere hjerneforbindelser førte også til bedre hukommelse! Ud fra disse resultater konkluderede vi, at der var et aldersafhængigt, interaktivt forhold mellem hukommelse og hjerneudvikling: Hos yngre børn former hukommelsen hjernen; men hos ældre børn former hukommelsen og hjernen hinanden.

Vi tror, at det betyder, at yngre børn er nødt til at “træne” deres hukommelse for at styrke hippocampus-netværket ordentligt. Det svarer til, at folk skal blive ved med at træne deres muskler for at gøre dem stærkere. Men når børnene er ældre, og hippocampus-netværket er stærkere, kan styrken af netværket forudsige, hvor meget børnenes hukommelse vil blive forbedret i fremtiden.

Hvad hjælper vores resultater os med at forstå?

Disse resultater tyder på, at hukommelsen og hjernen vokser sammen, efterhånden som børn udvikler sig. De fremhæver også vigtigheden af timing, når det handler om at forstå forholdet mellem hukommelse og hjerne. Det ser ud til, at når vi er meget unge (før 6-årsalderen), er hukommelseserfaringer virkelig vigtige for at forme vores hjerner. Senere i barndommen (efter 6-årsalderen) er erfaringer stadig vigtige og fortsætter med at forme vores hjerner, men vores hjerner begynder også at forme, hvad og hvordan vi husker (figur 3). Kort sagt er barndommen en kritisk periode, hvor hippocampus vokser og danner hjerneforbindelser baseret på erfaringer. Senere i udviklingen har hjernen og hukommelsen et interaktivt forhold – oplevelser er med til at forme hjernen, og hjernen er med til at forme vores oplevelser!

Figur 3: Der er et interaktivt forhold mellem hukommelsen og hjernen. Hos yngre børn former hukommelsen hjernen, mens det hos ældre børn ikke kun er hukommelsen, der former hjernen, men hjernen former også den fremtidige hukommelsespræstation. Kort sagt påvirker hjernen og hukommelsen hinanden, og begge er vigtige, men disse forhold ændrer sig, når børn vokser op.

Fremadrettet kunne der forskes mere i at forstå, om andre hjerneområder er involveret i at huske information, da vores undersøgelse kun fokuserede på hippocampus. Der er også tegn på, at drenges og pigers hjerner udvikler sig lidt forskelligt, og selvom vores aktuelle forskningsspørgsmål ikke fokuserede på kønsforskelle, er det et andet muligt område at udforske. Vi håber, at de resultater, vi finder hos raske børn, kan hjælpe os med bedre at forstå den måde, børn lærer og udvikler sig på. Disse fund kan sammenlignes med fund hos børn med hjerneforskelle, eller som har udfordringer med visse typer indlæring, og kan i sidste ende hjælpe med at skabe terapier til at hjælpe børn, der kæmper med hukommelse – hvilket er vigtigt for mange fag i skolen! Endelig tyder vores resultater på, at vi ikke bare behøver at “vente” på, at vores hukommelse bliver bedre – jo mere vi bruger vores hukommelse, mens vi vokser, jo bedre bliver vores hukommelse!

Ordliste

Hukommelse: Tanker og oplevelser, der er samlet i en persons hjerne, og som kan hentes frem på et senere tidspunkt.

Longitudinalt studie: Et studie, der følger den samme gruppe mennesker over en længere periode. Det giver forskerne mulighed for at forstå, hvordan noget, f.eks. hukommelse, ændrer sig over tid.

Hippocampus: Det område i hjernen, der er ansvarlig for alt, hvad der har med hukommelse at gøre. Hippocampus gør det muligt for hjernen at skabe minder og gemme dem i lang tid.

Hippocampus-netværk: Gruppen af hjerneområder, der er forbundet til hippocampus. Disse interaktioner er vigtige for, at hippocampus kan udføre sit arbejde med at skabe erindringer.

Magnetisk resonansbilleddannelse (MRI): Et scanningsapparat med en stor magnet, der optager videoer af en persons hjerne ved at spore blodgennemstrømningen.

Information om artiklen

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i fravær af kommercielle eller økonomiske relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.
↑ Geng, F., Botdorf, M., og Riggins, T. 2021. Hvordan adfærd former hjernen, og hjernen former adfærd: indsigt fra hukommelsesudvikling. J. Neurosci. 41:981-90. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2611-19.2020.

[1] Riggins, T., Canada, K. L., og Botdorf, M. 2020. Empirisk bevis, der understøtter neurale bidrag til episodisk hukommelsesudvikling i den tidlige barndom: implikationer for barndomsamnesi. Child Dev. Perspect. 14:41-8. doi: 10.1111/cdep.12353

[2] Scoville, W. B., og Miller, B. 1957. Tab af nyere hukommelse efter bilaterale hippocampuslæsioner. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 20:11-21. doi: 10.1136/jnnp.20.1.11

[3] Drummey, A. B., og Newcombe, N. S. 2002. Udviklingsmæssige ændringer i kildehukommelse. Dev. Sci. 5:502-13. doi: 10.1111/1467-7687.00243

[4] Blankenship, S. L., Redcay, E., Dougherty, L. R. og Riggins, T. 2016. Udvikling af hippocampal funktionel konnektivitet i barndommen. Hum. Brain Mapp. 38:182-201. doi: 10.1002/hbm.23353

[5] Vincent, J. L., Snyder, A. Z., Fox, M. D., Shannon, B. J., Andrews, J. R., Raichle, M. E., et al. 2006. Sammenhængende spontan aktivitet identificerer et hippocampal-parietalt hukommelsesnetværk. J. Neurophysiol. 96:3517-31. doi: 10.1152/jn.00048.2006

Ji A, Lorenz M, Bahary S og Riggins T (2023) Hvordan hjernen og hukommelsen vokser op sammen. Forside. Young Minds. 11:920671. doi: 10.3389/frym.2023.920671
Xi-Nian Zuo
Indsendt: 14. april 2022; Accepteret: 26. april 2023; Offentliggjort online: 16. maj 2023.
Copyright © 2023 Ji, Lorenz, Bahary og Riggins

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