"Plastiske" forbindelser mellem neuroner hjælper os med at lære og huske

Hvordan lærer og husker vi?

Hjernen er et utroligt organ, som styrer alt, hvad vi gør, fra at tænke og drømme til at bevæge os og føle. Men har du nogensinde tænkt over, hvordan din hjerne lærer og husker ting? Det er her, et koncept kaldet Hebbisk plasticitet kommer i spil.

Hebbisk plasticitet er et videnskabeligt koncept, der forklarer, hvordan hjernens kommunikationsceller, kaldet neuroner danner forbindelser med hinanden. Forbindelserne mellem neuroner kaldes synapser og synapser gør det muligt at sende signaler fra et neuron til et andet. Synapser kan blive stærkere eller svagere afhængigt af, hvor ofte de bruges – synapser bliver stærkere, når de bruges gentagne gange [1]. Denne evne til at ændre styrken af forbindelserne mellem cellerne hjælper hjernen med at tilpasse sig nye oplevelser.

Når vi bliver født, har vores hjerner mange flere forbindelser mellem neuroner, end vi egentlig har brug for – som en tæt skov fuld af lianer og snørklede stier. Efterhånden som vi vokser og lærer af vores erfaringer, bliver nogle af disse forbindelser stærkere og vigtigere, mens andre bliver svagere. Når du f.eks. begynder at lære at spille et instrument, styrker din hjerne de forbindelser, der hjælper dig med at spille bedre, mens de mindre nyttige forbindelser bliver svagere. Denne proces er som at gå gennem en skov for første gang: I starten er stien uklar, og lianer kan spærre vejen. Men hver gang du går på stien, bliver den tydeligere og hurtigere at følge, efterhånden som du finder genveje og rydder forhindringer af vejen. På samme måde hjælper den hebbiske plasticitet os med at lære og vokse ved at gøre de vigtige forbindelser i vores hjerner stærkere og mere effektive.

Hebbisk plasticitet opstår, når neuroner “fyrer” sammen. Det betyder, at når neuroner er aktive på samme tid, bliver deres forbindelse stærkere. Tænk på det som et sportshold – når spillerne arbejder sammen og øver de samme bevægelser, bliver de mere koordinerede og effektive. På samme måde styrkes forbindelsen mellem neuronerne, når de gentagne gange skyder sammen, hvilket gør det lettere for dem at arbejde sammen i fremtiden. Denne proces kan finde sted med bare to neuroner, men ofte fyrer mange neuroner samtidig, som et helt hold, der arbejder synkront. Jo flere neuroner, der skyder sammen, jo stærkere bliver deres forbindelser, og det skaber et mere effektivt netværk i hjernen. Denne proces er vigtig for indlæring og hukommelse [2]. Ligesom det at dyrke en sport hjælper med at forbedre dine færdigheder, styrker hebbisk plasticitet forbindelserne i din hjerne og hjælper dig med at lære hurtigere og mere effektivt.

Hvordan hebbisk plasticitet hjælper dig med at lære og huske

Forestil dig, at du lærer at cykle. I starten er det en udfordring, men efterhånden som du øver dig, styrker din hjerne de forbindelser, der er forbundet med at balancere, træde i pedalerne og styre. Det er hebbisk plasticitet på arbejde [3]. Jo mere du øver dig, jo stærkere bliver disse forbindelser, hvilket gør det lettere for dig at cykle uden at falde. Det er, som om din hjerne siger: “Det her er vigtigt! Jeg vil gøre disse forbindelser stærkere, så du kan gøre det bedre næste gang!”. Hebbisk plasticitet er også vigtig for at lære sport og musikinstrumenter. Hvis du f.eks. udvikler en konsekvent læringsrutine ved at øve dig regelmæssigt, styrker hjernen de nervebaner, der hjælper dig med at lagre og huske det, du forsøger at lære. På samme måde skaber gentagen øvelse af en bestemt bevægelse i sport, f.eks. en tennisserv eller en basketballdribling, stærkere forbindelser i hjernen og forbedrer dine evner til at udføre disse bevægelser over tid. Når man lærer musikinstrumenter, styrker hyppig øvning af skalaer eller teknikker nervebanerne, hvilket gør det lettere at lære mere komplekse kompositioner.

Hebbisk plasticitet og mental sundhed

Vidste du, at den måde, din hjerne lærer og husker på, også kan påvirke, hvordan du har det? Hebbisk plasticitet handler ikke kun om at lære nye færdigheder som at cykle – det hjælper også din hjerne med at holde sig sund. Ved nogle tilstande, som f.eks. depression eller posttraumatisk stresslidelse (PTSD), kan de problematiske symptomer skyldes, at visse hjerneforbindelser fungerer dårligt [4]. Forestil dig, at forbindelsesvejene mellem vigtige dele af din hjerne var svage eller ødelagte. Når hjernebanerne er svage, kan det være sværere at tænke klart, koncentrere sig eller føle sig glad. Når en person oplever stress eller traumer, kan hebbisk plasticitet også ved et uheld styrke skadelige forbindelser. Det sker, fordi hjernen forsøger at beskytte sig selv, men nogle gange ender den med at styrke nervebaner, der gør en person mere sårbar over for negative følelser eller stressreaktioner. Heldigvis kan man ved at lære at styrke “positive” nervebaner, f.eks. dem, der er involveret i sunde mestringsstrategier, fysisk aktivitet eller modstandskraft, hjælpe med at genoprette balancen og forbedre folks humør og generelle mentale velbefindende.

Ændring af hebbisk plasticitet uden for kraniet teknikker er metoder, der bruges til at ændre hjernens aktivitet uden behov for kirurgi. Udtrykket “ikke-invasiv” betyder, at disse teknikker er sikre og smertefri, anvendes eksternt på kraniet og kan påvirke hjernens funktion ved at modulere neuronernes aktivitet. Udtrykket “ikke-invasiv” betyder, at disse metoder påvirker hjernens funktion fra ydersiden af kraniet uden at kræve operation. NIBS kan hjælpe forskere og læger med sikkert at udforske, hvordan hjernen fungerer, så de kan forstå, hvordan mennesker lærer og husker ting. Der findes flere typer NIBS, herunder transkraniel magnetisk stimulering (TMS) som bruger magnetfelter til at stimulere specifikke hjerneområder, og transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS), som leverer en lav elektrisk strøm for at modulere hjerneaktiviteten.

NIBS kan påvirke den hebbiske plasticitet i hjernen: Når en bestemt del af hjernen stimuleres ved hjælp af NIBS, kan det ændre styrken af forbindelserne mellem neuroner, ligesom det at øve sig i en færdighed kan styrke disse forbindelser [5]. Denne ændring i neuronaktiviteten kan forbedre læringsprocesserne ved at styrke synapserne, især i hjerneområder, der er involveret i hukommelse og kognition.. For eksempel kan TMS målrettes mod hjerneområder, der er ansvarlige for arbejdshukommelse. Det forbedrer hjernens evne til at indkode, lagre og genfinde information. Derudover undersøges NIBS-teknikker til terapeutiske formål, såsom behandling af neurologiske tilstande som depression og hukommelsesforstyrrelser. Ved at modulere hebbisk plasticitet hjælper NIBS forskere med at forstå hjernens tilpasningsevne og har potentiale til at forbedre kognitionen og behandle neurodegenerative lidelser som Alzheimers sygdom.

Hvordan fungerer NIBS?

Forestil dig din hjerne som et orkester, hvor hvert neuron er en musiker, der spiller sin rolle. Forbindelserne mellem neuronerne er som den symfoni, der skabes, når musikerne spiller sammen. Forestil dig nu TMS-spolen som dirigent for dette orkester, der sender magnetiske impulser til bestemte dele af hjernen for at hjælpe neuronerne med at “spille” synkront og øge aktiviteten i områder, der er vigtige for humør og indlæring. TMS hjælper hjernen med at arbejde harmonisk ved at styrke forbindelserne og øge aktiviteten, hvor der er mest brug for det. Ved tilstande som depression, hvor visse områder af hjernen er underaktive, stimulerer TMS disse områder og “vækker” de underpræsterende netværk af neuroner. TMS-stimulering forbedrer den hebbiske plasticitet ved at hjælpe neuroner med at fyre i takt med hinanden, hvilket, som du nu ved, styrker deres forbindelser. For eksempel kan stimulering af den del af hjernen, der er involveret i regulering af humøret, hjælpe med at reducere symptomer på depression ved at “omkoble” hjerneområder, der ikke fungerer korrekt.

TMS kan bruges til at hjælpe med at forstå og endda forbedre hjernens evne til at lære og huske. Nogle undersøgelser tyder på, at NIBS ved at ændre den hebbiske plasticitet endda kan påvirke hjernens evne til at være opmærksom på og forstå verden omkring os (figur 1) [5].