Forfattere
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
I dag lyder det fjollet at sige, at det menneskelige sind er relateret til væskestrømmen i de tomme rum inde i hjernen. Men dengang handlede lægevidenskaben om væsker i kroppen og balancen mellem dem. Lægerne betragtede menneskets sundhed som et resultat af balancen mellem forskellige slags væsker i kroppen. De tænkte i væsker, fordi den førende videnskab på det tidspunkt handlede om at flytte vand fra kilden til et mål, nemlig til en tørlagt by eller gård. Der var ingen maskiner eller computere til at bygge en dæmning, men der var masser af menneskeskabte kanaler og broer til at bringe vand fra et sted til et andet. Lav en Google-søgning på “akvædukter”, og du vil se fantastiske billeder af disse vandkanaler og broer! I Egypten og de nærliggende områder i Mellemøsten og Grækenland var der ikke meget regn. Så de var nødt til at tænke meget over væsker, og hvordan de kunne flytte væsker fra et sted til et andet. De tænkte konstant på væsker, og det var et stort gennembrud for dem at finde et sæt kamre inde i hjernen, som var forbundet med hinanden og fyldt med en væske, der så unik ud. De troede, at de havde fundet det sted, hvor menneskets sjæl befandt sig!
Som du kan se, følger tidens videnskabelige teorier altid tidens vigtigste praksis. Da dagens hovedpraksis handlede om væsker og deres strømning, forsøgte datidens forskere at forklare hjernens funktion ud fra væsker og deres strømning inde i hjernekamrene. I dag handler dagens praksis om computere og beregning, og derfor forsøger mange forskere at forklare den menneskelige hjerne ved at sige, at den fungerer som en computer. I det næste århundrede, når samfundet bevæger sig ud over computere, vil fremtidige generationer grine af dette og tænke, at det var dumt at tro, at hjernen fungerer som en computer!
Før vi går over til vores nuværende tidsalder, vil jeg fortælle dig om Leonardo da Vinci. Han var ret genial. Han tænkte på idéen om, at menneskets sjæl befandt sig i hjernekamrene, der var fyldt med den krystalklare væske. Han tænkte, at det ikke gav mening at placere menneskets sjæl i de kamre. Hvad med andre dyr? Har de ikke hjerner med væskefyldte kamre? Hvad hvis deres kamre er større? Ville du så sige, at de har større sjæle? Han fortsatte med at studere hjernekamrenes størrelse og form og viste, at andre dyr som kameler og geder også har hjernekamre, der er endnu mere imponerende i størrelse end vores egne hjernekamre [2]. En fornuftig person ville ikke sige, at kameler og geder har større hjerner end mennesker. Så hele denne idé må være skør! I dagens medicin er vi faktisk enige med da Vinci. Større hjernekamre er et tegn på alvorlige psykiatriske lidelser som f.eks. skizofreni!
Da ideen om væskefyldte hjernekamre blev latterliggjort, måtte man finde andre måder at forklare, hvordan den menneskelige hjerne fungerer. En østrigsk videnskabsmand ved navn Franz Joseph Gall promoverede ideen om, at der findes specifikke centre i hjernen til specifikke funktioner [3]. Denne idé, kendt som frenologi, hævdede, at hvis man bruger en del af sin hjerne ofte, bliver man meget god til det, og det pågældende hjerneområde vokser i størrelse og skaber en lille bule i kranieknoglen. Lad os sige, at vi har et matematikcenter i hjernen. Hvis du bruger matematik hele tiden, bliver du rigtig god til det. Du bliver måske som Einstein. Hvis det sker, er dit matematikcenter i hjernen vokset meget. Hvis jeg studerer din kranieknogle, burde jeg kunne se en lille bule over dit hoved lige over matematikcentret. Det samme gælder for hjernens centre for kærlighed, sex, følelser, sprog osv. Så hvis du studerer bumpene i kranieknoglen, vil du kunne gætte, hvad den pågældende person er god til. Du kan kalde denne skøre idé for “bumpologi”! Faktisk var der mange kontorer, som specialiserede sig i at studere buler i hoveder og beskrive folks karakter. Hvis du ville giftes med nogen, kunne du tage din kæreste med til et af disse kontorer og bede “bumpologen” om at forudsige, om dine bump er kompatible med din kommende partners bump.
Vi er kommet meget langt fra de mørke dage med uvidenhed. Vi ved nu, at hjernekamrene ikke kan være det sted, hvor det menneskelige sind er lagret. Vi ved også, at frenologien slet ikke er levedygtig. Hjernen vokser ikke, og den giver ikke buler i kraniet [4]. I stedet ved vi nu, at det menneskelige sind skabes i hjernen af dens 100 milliarder celler. Mere interessant er det, at hjernecellerne i modsætning til andre celler i kroppen har grene, der forbinder dem med andre celler, og de taler med hinanden. Hjernen under mikroskopet er som en skov med en masse grene, der forbinder sig med celler i nærheden, men også rødder, der rejser langt væk for at forbinde sig med fjerntliggende celler. Fordi hjernecellerne er forbundet med hinanden, skabes hjernens funktioner i en kollektiv handling af forbundne områder. Det er som en by med forskellige kvarterer, og hvert kvarter er mere eller mindre afhængigt af de andre kvarterer. Men hvert kvarter har sin egen karakter, og i hjernen kalder vi det “regionalt specialiserede funktioner”, hvilket betyder, at hver region i hjernen er specialiseret til at udføre en bestemt opgave.
En anden fascinerende ting ved hjernen er, at dens celler producerer elektricitet, og at hjernecellerne taler med hinanden ved at sende elektriske signaler. Forestil dig nu, at du sidder i en helikopter og kigger ned på en tæt skov. Du ser en masse grene, der rører ved hinanden, men du hører ikke meget. Hvis du nu sender en mikrofon ned, kan du begynde at høre alle mulige ting: fugle synger, blade falder, aber hopper rundt, og jaguarer går. Så hvis du implanterer disse spionmikrofoner i flere dage, vil du lære en masse interessante ting om livet i skoven. Det er det, jeg lever af: Jeg lytter til hjernens lyde og forsøger at forstå, hvordan hjernen fungerer, ved at optage den elektriske aktivitet fra forskellige hjørner af hjernen. Lyt til denne video, hvis du er interesseret i hjernens “lyde”.
Vi er for nylig begyndt at lære en masse om hjernens funktion ved simpelthen at aflytte de elektriske signaler, der genereres i forskellige dele af hjerneskoven. Det gør vi ved at indoperere elektroder i hjernen (se figur 1). Disse elektroder fungerer som “spionmikrofoner”, der implanteres i forskellige områder af skoven. Vi lytter til den elektriske aktivitet og forsøger at dechifrere koden for denne aktivitet. For at gøre dette fjerner vi kranieknoglen og får direkte adgang til hjernens overflade.
Men hvorfor gør vi det? Der er patienter, som lider af ukontrollerede anfald. Deres anfald er enten vilde krampeanfald i hele kroppen eller milde stirreanfald ud i luften, hvor de ikke er opmærksomme på, hvad der foregår omkring dem. Disse unormale tilstande i hjernens funktion (dvs. anfald) er forårsaget af unormal elektrisk fyring af nogle celler i nogle hjørner af hjerneskoven. Vi behandler først patienterne med medicin, men hvis medicinen ikke hjælper patienten, overvejer vi hjernekirurgi. Ja, du gættede rigtigt. Vi åbner kranieknoglen og implanterer et net af elektroder over det hjerneområde, der kan være centrum for anfaldene. Vi anbringer elektroderne som et net og venter på, at anfaldsdyret kommer ud af sit skjul. Når det sker, ved vi præcis, hvilken elektrode der registrerede anfaldsaktiviteten først, og vi ved, hvilket område af hjernen der er årsag til patientens anfald. Ved at fjerne det område i hjernen fjerner vi “anfaldscellerne” og gør patienten anfaldsfri.
I løbet af ventetiden beder vi patienterne om at deltage i nogle eksperimenter, der næsten er som computerspil, der spilles fra en bærbar computer. For eksempel viser computerskærmen billeder af ansigter, guitarer, kropsdele, landskaber osv. eller tal og ord som 2, to, også, eller 6, seks, sex, eller 7, syv, himlen. Patienten bliver bedt om bare at se nøje på dem eller læse dem højt. Vi lytter til den hjerneaktivitet, der registreres fra hver enkelt elektrode, og forsøger at se, om der er områder i hjernen, som er mere interesserede i den ene end i den anden kategori.
Optagelser i disse patienter har givet os mulighed for at undersøge funktionerne i neuronale populationer i den menneskelige hjerne med forbløffende præcision. I en nylig undersøgelse lyttede vi til elektrofysiologisk aktivitet i forskellige områder af hjernen hos en patient, der havde fået implanteret elektroder inde i hjernen. Som beskrevet i vores seneste publikation [5] fandt vi øget elektrisk aktivitet som reaktion på at se ansigter i et bestemt hjørne af hjernen (figur 2). Det, der var så slående, var effekten af at forstyrre aktiviteten i dette område, mens patienten var vågen og kiggede rundt på ansigter eller andre genstande i sit værelse. Vi forstyrrer et hjerneområdes funktion ved at sende 50 Hz elektriske impulser gennem det par elektroder, der rører ved hjernen. Hvis du husker det, arbejder hjernecellerne med elektricitet. Hvis du sender yderligere elektriske impulser med en tilfældig frekvens på 50 Hz, gør du dem forvirrede. Proceduren kaldes “elektrisk hjernestimulation” eller EBS. Det er uheldigt at bruge udtrykket “stimulering”, fordi man ikke bogstaveligt talt “stimulerer” hjerneområdet. Man sender bare elektricitet derind og forvirrer cellerne. Hvis du er interesseret i at vide, hvad der sker, når man laver EBS i forskellige områder af hjernen, kan du læse vores artikel, der opsummerer nogle af de vigtigste EBS-eksperimenter i de sidste 100 år [6]. I tilfældet med vores patient med elektrisk stimulering af ansigtsområder var det, vi så, forbløffende. Vi havde fundet grupper af hjerneceller, som blev selektivt aktiveret, når patienten så billeder af ansigter. Jeg bad patienten om at se på mit ansigt, og så forstyrrede jeg funktionen af disse ansigtsselektive celler. Han rapporterede noget fantastisk: Han sagde, at mit ansigt blev forvrænget! Jeg blev til en anden! (Du kan se videoen af denne patient på Journal of Neuroscience’s hjemmeside.) Dette er helt klart et eksempel på specialisering af funktioner i den menneskelige hjerne.
I et andet studie [7] undersøgte vi, hvordan en gruppe hjerneceller reagerede på en række skrevne symboler: tal som “2”, “6”, “7”; talord som “to”, “seks”, “syv” eller ikke-talord, der lyder på samme måde som “too”, “sex”, “heaven” osv. Overraskende nok fandt vi ud af, at et bestemt sted i hjernen begynder cellerne at udløse elektriske signaler, når de ser tal, men næsten ingen udløsning, når de ser talord eller ord, der ikke er tal. For at undersøge dette nærmere viste vi patienterne rigtige tal (rødt symbol 1 i figur 3) eller ødelagte tal (se grønt symbol i figur 3). Vi opdagede, at det område af hjernen , der reagerede på rigtige tal, var placeret inden for et større område, der reagerede på alle former for vaklende linjer med vinkler og kurver (som det knækkede tal i grønt). Det, vi tror, der foregår, er, at vores træboende primatforfædre og mennesker, når de bliver født, opfatter grene, der krydser grene, linjer, der krydser linjer, og det gør de med det relativt større område af hjernen (grøn zone). Men med uddannelse beskærer mennesker aktiviteten i en udvalgt gruppe af hjerneceller [8] (rød zone) til at reagere på linjer med specifikke vinkler og kurver, der betegner “særlige” symboler, som vi kender som tal. Disse symboler er specielle, fordi de er meget almindelige i vores kultur, og de har meget specifikke betydninger.
OK, lad os konkludere ud fra det, vi har gennemgået indtil nu. Hjernen består af celler, der skaber forbindelser. En given hjernefunktion afhænger af integriteten af et netværk af celler, der er forbundet med hinanden. Da hvert sted i hjernen er forbundet med et specifikt sæt af hjerneområder, fungerer celler, der er specialiseret i at genkende ansigter eller tal, som afgørende knudepunkter i et større netværk af hjerneområder, der arbejder sammen. Når man f.eks. ser et ansigt eller et tal, taler disse specialiserede celler med andre celler, som har lagret navnene på ansigterne eller betydningen af tallene eller deres lyde osv. Så pludselig bliver et sæt hjerneområder aktiveret, når vi ser et ansigt eller et tal, og vi bliver automatisk bevidste om deres betydning og mening. Hvis ansigtet er en persons ansigt, som vi beundrer, aktiverer vi endnu et område i hjernen, som er specialiseret i at udløse følelser af beundring osv.
Det, vi endnu ikke har opdaget, er, hvordan den menneskelige bevidsthed er mulig. En ting er at have hjerneceller, der reagerer på ansigter og/eller tal, og en anden ting er at have den bevidste oplevelse af at vide, at det er mig, der ser det pågældende ansigt, og opleve beundringen med hele sit kød og ben. Hvordan giver elektriske signaler i hjernen anledning til så levende mentale oplevelser? Det skal jeres unge hjerner, som er interesserede i neurovidenskab, finde ud af. Det ville være så fascinerende, hvis I kunne opdage, hvordan forskellige regioner i hjernen arbejder sammen, og hvordan deres funktioner er synkroniseret og bundet sammen. Vi er kommet meget langt fra de væskefyldte hjernekamre og bump i kraniet, men vi er stadig langt fra at forstå hjernens funktion. Fremtiden er din, min ven! Der er meget at opdage.
[1] Finger, S. 1994. Æraen med kortikal lokalisering. I Origins of Neuroscience, red. S. Finger, 32-50. New York: Oxford University Press.
[2] Damasio, A. R. 1994. Descartes’ fejltagelse. New York: Putnam.
[3] Gall, F. J., og Spurzheim, J. 1819. Anatomie Et Physiologie Du Systeme Nerveux En General Et Du Cerveau En Particular. Paris: F. Schoell.
[4] Knight, R. T. 2007. Neurovidenskab: Neurale netværk afslører frenologi. Science 316:1578-9. doi: 10.1126/science.1144677
[5] Parvizi, J., Jacques, C., Foster, B. L., Witthoft, N., Rangarajan, V., Weiner, K. S., et al. 2012. Elektrisk stimulering af menneskets fusiforme ansigtsselektive regioner forvrænger opfattelsen af ansigter. J. Neurosci. 32:14915-20. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2609-12.2012
[6] Selimbeyoglu, A., og Parvizi, J. 2010. Elektrisk stimulering af den menneskelige hjerne: perceptuelle og adfærdsmæssige fænomener rapporteret i den gamle og nye litteratur. Front. Hum. Neurosci. 4:46. doi: 10.3389/fnhum.2010.00046
[7] Shum, J., Hermes, D., Foster, B. L., Dastjerdi, M., Rangarajan, V., Winawer, J., et al. 2013. Et hjerneområde for visuelle tal. J. Neurosci. 33:6709-15. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4558-12.2013
[8] Dehaene, S. 2011. Talfornemmelsen: Hvordan hjernen skaber matematik. New York: Oxford University Press.
Forbrændinger er almindelige skader, der opstår, når varme, varme væsker, kemikalier, elektricitet eller endda solen beskadiger huden. Nogle forbrændinger er milde, som f.eks. solskoldning, mens andre kan være så alvorlige, at de beskadiger muskler, knogler eller endda organer. Mens de fleste forbrændinger er smertefulde, kan de mest alvorlige faktisk være smertefri, fordi de ødelægger nerverne. Forbrændinger svækker også hudens naturlige barriere, hvilket øger risikoen for infektion. Kroppen heler forbrændinger i tre faser, men dybere forbrændinger tager længere tid at komme sig over og kan efterlade permanente ar. Behandlingen afhænger af sværhedsgraden – nogle forbrændinger kan køles med vand, mens andre kræver akut lægehjælp. Denne artikel undersøger, hvad der forårsager forbrændinger, hvordan de klassificeres, og hvordan de heler, hvilket hjælper børn og deres omsorgspersoner med at forstå, hvordan man forebygger, håndterer og kommer sig efter disse skader.
…
Forestil dig dine knogler som fundamentet i et hus – de holder ikke kun din krop oprejst, men beskytter også dine organer og hjælper endda med at producere blodceller. Knogler består af en kombination af kollagen, som giver dem fleksibilitet, og mineraler som calcium, som giver dem styrke, og de spiller en afgørende rolle i kroppen. Vidste du, at dine tænder også er afhængige af stærke knogler? Alveolærknoglen, som støtter dine tænder, skal forblive sund for at sikre, at dit smil forbliver stabilt. Inde i knoglerne findes der specielle celler: osteoblaster opbygger ny knogle, mens osteoklaster “nedbryder” den gamle knogle. Når disse celler er ude af balance, kan der opstå knogletab omkring tænderne, som det ses ved parodontitis, en almindelig mundsygdom hos voksne. For at forebygge parodontitis er det afgørende at opretholde god mundhygiejne, en sund kost og en afbalanceret livsstil. Disse ting øger chancerne for, at dine knogler og tænder forbliver stærke og beskyttede gennem hele dit liv.
…
Bæredygtigt udviklingsmål 8: Anstændigt arbejde og økonomisk vækst har til formål at hjælpe mennesker med at få sikre og retfærdige jobs og tjene nok penge til at forsørge deres familier og lokalsamfund. Dette mål handler om at hjælpe virksomheder med at vokse på en bedre måde og behandle arbejdstagere retfærdigt. At skabe et nyt produkt, hæve eller sænke arbejdstagernes lønninger eller ændre måden, hvorpå arbejdet udføres, indebærer risikable beslutninger, som virksomhedsejere skal overveje. I øjeblikket er et stort spørgsmål, om virksomhederne skal holde fast i traditionelle metoder eller investere i smarte robotter og kunstig intelligens, som kan hjælpe dem med at arbejde hurtigere og bedre. Disse valg kan se enkle ud, men de har vigtige konsekvenser: hvor mange mennesker der får arbejde, hvilken slags arbejde de udfører, og endda hvor meget penge de tjener. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan teknologi kan forandre den måde, mennesker arbejder på, og hvordan forskere kan bruge matematiske modeller til at få et indblik i, hvordan fremtidens arbejdspladser kan komme til at se ud.
…
Alle føler sig bange nogle gange, men når en frygt bliver så stærk, at den forhindrer os i at gøre ting, vi gerne vil eller skal, og forstyrrer vores dagligdag, kan det betragtes som en fobi. At være bange for skræmmende ting, som højder, havet eller rotter, er godt og vigtigt for overlevelsen, men for meget frygt kan være skadelig og forårsage psykisk eller fysisk lidelse. Fobier udvikles på grund af mange faktorer. En faktor er genetik, hvilket betyder, at fobier kan nedarves i familien. Fobier kan også skyldes miljømæssige påvirkninger, såsom særligt skræmmende oplevelser. Derudover kan fobier opstå på grund af noget, der kaldes frygtkonditionering, hvor hjernen lærer at forbinde noget harmløst med en følelse af fare. Fobier kan endda udvikle sig ved at se en anden være bange for noget ( ). I denne artikel diskuterer vi nogle af de måder, hvorpå en fobi kan udvikle sig, og hvordan de kan behandles.
…