Menu
Forfattere
Forestil dig, at din mor lige har bagt en pizza, og du straks tager en bid af den. Dårligt valg – den er virkelig varm, og du brænder din tunge! Du lærer en lektie af denne oplevelse, men hvad sker der i din hjerne? Når den brændende fornemmelse når hjernen, bliver nogle hjerneceller, kaldet neuroner, aktive og kommunikerer med hinanden. Takket være en proces, der kaldes synaptisk plasticitet, kan neuronerne øge styrken af deres kommunikation og lagre ny information. Næste gang din mor laver pizza, vil de samme neuroner, som var aktive første gang, begynde at tale igen, og du vil vide, at du skal vente på, at den køler ned, før du tager en bid. I denne artikel vil vi beskrive nogle af neuronernes egenskaber, og hvad der sker med disse celler, når du skaber nye minder. Vi håber, at du vil lære noget nyt og dele det med dine venner, som neuroner ville gøre det!
Hjernen er nok den mest komplekse og mystiske struktur i et levende væsen. Den menneskelige hjerne indeholder omkring 86 milliarder celler kaldet neuroner og endnu flere støtteceller – et imponerende antal celler! Hjernen styrer de fleste af kroppens aktiviteter: at bevæge sig, se, tænke, drømme, lagre minder og så videre.
En af hjernens mest utrolige evner er at lære. Ved du, hvor mange ting du har lært i dit liv? Da du var baby, lærte du mange ting for første gang, for eksempel ordene “mor” eller “far”, farver og dyrenavne. Så begyndte du at gå i skole og studere hundredvis af forskellige fakta (Hvad er hovedstaden i Italien? Hvornår blev Amerika opdaget? Hvor meget er 7 × 5?). Måske er du ved at lære at spille et instrument, eller hvordan man laver brownies. Din hjerne gemmer og henter al denne information, når du har brug for den i din hverdag. Men hvad sker der egentlig inde i hjernen, som får os til at lære og genkalde minder?
For at forstå læring er vi nødt til at træde et skridt tilbage og tale om neuroner og deres struktur. Der findes mange slags neuroner, men de har alle visse dele til fælles (figur 1). For eksempel har alle neuroner en hoveddel, der kaldes cellekroppen. Neuroner har også dendritter,som er korte, trælignende “grene”. Enderne af dendritgrenene har små fremspring kaldet post-synaptiske terminaler. Disse er neuronernes “ører” – de gør det muligt for neuronerne at modtage beskeder. Hver neuron har også en axon, som er en lang, rørlignende fiber, der kan være op til 2 meter lang (ca. 6 fod). For enden af axonet er der små strukturer, der kaldes præ-synaptiske terminaler. De er som “munden” på en neuron – de kommunikerer beskeder til andre neuroner i nærheden.
Som vi nævnte, “taler” neuroner med hinanden. Den neuron, der “taler”, kaldes den præ-synaptiske neuron, den neuron, der “lytter”, kaldes den post-synaptiske neuron, og kommunikationszonen kaldes synapse. Når den talende neuron vil sige noget til sin nabo, sender den et signal langs aksonet. Når signalet når frem til enden af aksonet, sendes en kemisk besked til de postsynaptiske terminaler i den lyttende neuron. På dette tidspunkt er der to muligheder: Hvis beskeden ikke er stærk nok, vil den lyttende neuron ikke kommunikere denne information til en anden neuron, men forblive tavs. Hvis beskeden er stærk, vil den lyttende neuron til gengæld blive en talende neuron, og beskeden vil bevæge sig fra dendritterne gennem cellekroppen til den præ-synaptiske terminal, hvor den vil blive kommunikeret til en anden neuron. Minder dette dig om legen med den “ødelagte telefon”?
Forestil dig, at du vil lære at spille guitar: Du er nødt til at lave de samme håndbevægelser igen og igen. Efterhånden som du bliver ved med at spille, vil dine håndbevægelser blive mere flydende, og du vil kunne spille hurtigere. Men hvis du holder op med at spille i et stykke tid og så tager guitaren op igen lidt senere, vil det sandsynligvis være lige så svært at spille, som det var, da du startede. Hvad sker der med hjernens neuroner under denne proces?
Neuroner har en bemærkelsesværdig egenskab kaldet synaptisk plasticitet hvilket giver dem evnen til at tilpasse antallet og størrelsen af deres præ-synaptiske og post-synaptiske terminaler i henhold til ændringer i deres kommunikation med andre neuroner (figur 2). Når du øver dig på at spille guitar, taler nogle neuroner mere, efterhånden som du lærer musikken, kontrollerer dine bevægelser og koordinerer din venstre og højre hånd. Det betyder, at de præ-synaptiske neuroner, der er involveret i at kontrollere disse handlinger, sender flere signaler til de post-synaptiske neuroner (bliver bedre til at tale), og de post-synaptiske neuroner kan forstørre eller øge deres antal af post-synaptiske terminaler (bliver bedre til at lytte) eller begge dele. Nye synapser dannes, neuronerne kommunikerer lettere, og det bliver lettere for disse neuroner at tale sammen i fremtiden. Hvis du holder op med at træne, holder denne gruppe neuroner op med at tale. De præ-synaptiske neuroner sender svagere signaler, og de post-synaptiske neuroner reducerer størrelsen og antallet af post-synaptiske terminaler.
På den måde kan man tænke på hjernen som en bunke modellervoks, der er i stand til at omforme sig selv afhængigt af de informationer, den modtager, og de bevægelser, den skal kontrollere.
Når du lærer at spille guitar, er passion og fokus de vigtigste motivationsfaktorer, der får dig til at blive ved med at øve og være ivrig efter at blive en god musiker. På samme måde skal neuroner være fokuserede for at blive ved med at tale.
I din hjerne er der milliarder af neuroner, der taler sammen på samme tid. Det er noget værre rod! Når du øver dig på at spille guitar ofte, får du nogle neuroner til at tale og lytte bedre. Men for at fokusere er du også nødt til at dæmpe stemmerne fra de neuroner, der er interesserede i at se tv eller tale om, hvad de skal spise. Så når du spiller guitar, øger de fokuserede neuroner lydstyrken på deres stemmer og taler mere effektivt indbyrdes sammenlignet med dem, der ikke er interesserede, som sænker lydstyrken på deres stemmer og blokerer for distraktion fra andre neuroner.
Synaptisk plasticitet gør fokuserede neuroner til bedre talere og lyttere, men hvis signalerne ikke er stærke og gentages over tid, vil neuronerne snart “miste interessen” og holde op med at tale. Deres præ-synaptiske og post-synaptiske terminaler skrumper tilbage til, hvordan de var før, og neuronerne glemmer måske endda deres samtale.
Hvis du spiller guitar i årevis, vil du til sidst, selv hvis du holder et års pause, stadig kunne huske, hvordan man spiller, hvis du tager en guitar op igen. Du er måske lidt rusten, men med bare en smule øvelse vil du være tilbage på dit tidligere niveau – meget hurtigere end da du lærte det første gang. Hvordan gør hjernen det?
Når de har talt med hinanden længe nok, begynder neuronerne at registrere og organisere den relevante information, der er indsamlet gennem kommunikationen, og omdanne den til en hukommelse. På dette tidspunkt bliver synapserne stabiliseret, hvilket betyder, at de fokuserede neuroner, der var i stand til at kommunikere tydeligt efter mange års øvelse, styrkes og forbliver aktive, mens neuroner, der ikke taler tydeligt, udelukkes fra denne samtale. Processen med at stabilisere nye synapser kaldes langtidspotentiering(LTP). Samtidig bliver det lettere at fokusere og ignorere baggrundsstøjen. De postsynaptiske terminaler, hvis opgave det var at lytte til denne baggrundsstøj, bliver mindre og forbliver sådan. Denne proces kaldes long-term depression (LTD). Disse processer koordineres af proteiner, der har til opgave at holde synapsen stabil. De fleste proteiner produceres i neuronernes cellekrop, hvor de specialiserede proteinproduktionsfabrikker kaldet ribosomer er placeret (figur 3). Men under hukommelsesdannelsen er der brug for proteiner i de fokuserede synapser. Interessant nok har forskere taget fotografier af dendritter, der viser, at de har proteinfabrikker der såvel som i cellekroppen. Det betyder, at de specialiserede proteiner, der hjælper os med at danne hukommelse, er klar til at blive leveret, når og hvor der er brug for dem [1, 2].
For at opsummere: De nye minder, du tilegner dig, eller de nye færdigheder, du lærer, skabes af de synapser, der dannes og stabiliseres, mens du lærer. Når du for eksempel har lært at spille en bestemt guitarakkord, dannes der nye synapser i din hjerne. Hver gang du spiller den akkord, vil disse synapser være aktive og styre dine hænders bevægelser på guitaren. Selvom det stadig ikke er særlig godt forstået, står det klart, at proteinproduktion i hjernen er nøglen til indlæring [3]. Nogle sygdomme har indlæringsvanskeligheder til fælles, og forskerne har fundet ud af, at det kan skyldes, at ribosomerne i neuronerne fungerer dårligt [4]. At studere, hvilke proteiner der produceres i hjernen, og hvad der udløser deres produktion, kan hjælpe os med at forstå grundlaget for hukommelse. Denne viden kan i sidste ende hjælpe os med at behandle sygdomme, der forårsager indlærings- eller hukommelsesproblemer.
Dendrit: Kort, forgrenet fiber, der strækker sig fra neuronets cellekrop, med den funktion at modtage signaler fra andre neuroner.
Postsynaptisk terminal: Lille struktur for enden af dendritten, som repræsenterer neuronets receptive sted. Her modtages beskeder i form af kemiske signaler fra en anden neuron.
Axon: Langt kabel, der udgår fra neuronets cellekrop. Beskeder fra neuronet bevæger sig langs dette kabel for at blive modtaget af andre neuroner.
Præ-synaptisk terminal: Lille struktur for enden af aksonet, som repræsenterer neuronets kommunikationssted. Her sendes beskeder i form af kemiske signaler til en anden neuron.
Synapse: Struktur afgrænset af en præ-synaptisk og en post-synaptisk terminal, hvor kommunikation mellem neuroner finder sted: her overføres signalet fra den præ-synaptiske neuron til den post-synaptiske neuron.
Synaptisk plasticitet: Proces, hvor neuroner omformes for at tilpasse sig de signaler, der når hjernen, hvilket resulterer i en styrkelse af de forbindelser, der lagrer noget indlært som en hukommelse.
Langtidspotentiering: Form for synaptisk plasticitet, hvor neuronal kommunikation forbedres på lang sigt, hvilket resulterer i permanente ændringer i neuronal struktur. Dette sker, når minder dannes.
Langtidsdepression: Form for synaptisk plasticitet, hvor neuronal kommunikation reduceres på lang sigt, hvilket resulterer i permanente ændringer i neuronal struktur. Dette sker for neuroner, der ikke kommunikerer effektivt.
[1] Rangaraju, V., Tom Dieck, S., og Schuman, E. M. 2017. Lokal oversættelse i neuronale rum: hvor lokalt er lokalt? EMBO Rep. 18:693-711. doi: 10.15252/embr.201744045
[2] Sutton, M. A., og Schuman, E. M. 2006. Dendritisk proteinsyntese, synaptisk plasticitet og hukommelse. Cell 127:49-58. doi: 10.1016/j.cell.2006.09.014
[3] Schafe, G. E., og LeDoux, J. E. 2000. Hukommelseskonsolidering af auditiv pavlovsk frygtkonditionering kræver proteinsyntese og proteinkinase A i amygdala. J. Neurosci. 20:RC96. doi: 10.1523/JNEUROSCI.20-18-j0003.2000
[4] Kelleher, R. J., 3rd, og Bear, M. F. 2008. Den autistiske neuron: besværlig oversættelse? Cell 135:401-6. doi: 10.1016/j.cell.2008.10.017
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