Forfattere
Vidste du, at mens du læser dette, udsender din hjerne kemiske og elektriske signaler for at hjælpe dig med at forstå ordene og deres betydning? Din hjerne består af netværk af små celler kaldet neuroner, der kommunikerer elektrokemisk for at gøre dig i stand til at tænke, føle og interagere med verden omkring dig. Da elektriske ladninger er ansvarlige for hjerneaktivitet, kan elektrisk stimulation bruges til at ændre hjernens funktion. Hjernestimulering er blevet brugt til at behandle humørsygdomme og stress, og det kan endda hjælpe folk med at løse problemer, huske information og være mere opmærksomme. Heldigvis er mange af de hjerneområder, der styrer disse funktioner, placeret i cortex, som er den yderste del af hjernen, tættest på kraniet. Man kan nå cortex ved hjælp af en metode, der kaldes transkraniel (ind i kraniet) jævnstrømsstimulation (forkortet tDCS). I denne artikel diskuterer vi, hvordan tDCS kan bruges til at hjælpe mennesker med at tænke og føle anderledes.
Elektrisk hjernestimulation kan være en sikker og effektiv måde at ændre hjernens aktivitet midlertidigt på, uden at det er nødvendigt med hjernekirurgi. Hvorfor skulle vi ønske at ændre hjerneaktiviteten? Mennesker med hjerneskader eller -forstyrrelser kan løse potentielt problematiske mønstre af hjerneaktivitet gennem stimuleringsterapi. Mennesker med en sund hjernefunktion kan også drage fordel af hjernestimulering ved at forbedre deres følelsesregulering, opmærksomhed, indlæring, problemløsning og hukommelse. Du undrer dig måske over, hvordan hjernen kan stimuleres uden at åbne kraniet. Elektricitet fra stimuleringsmaskinen bevæger sig gennem dit kranium for at påvirke de elektriske signaler, der er ansvarlige for hjerneaktiviteten. I denne artikel vil vi diskutere en af de mest almindeligt anvendte former for hjernestimulering, der bruges til at ændre hjerneaktiviteten: transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS).
Neuroner er celler i hjernen. Neuroner bruger både elektriske ladninger og kemikalier kaldet ioner til at kommunikere med hinanden. Vi siger, at neuroner har en elektrokemisk ladning, og denne ladning ændrer sig, afhængigt af om neuronet er i hvile eller sender et signal. Inde i og mellem neuronerne er der væske, der indeholder ioner, som er atomer eller molekyler, der har en positiv eller negativ ladning. Når et neuron er i hvile, er der flere negative ioner inde i det og flere positive ioner uden for det (figur 1A), hvilket giver neuronmembranen en negativ ladning. Når der opstår hjerneaktivitet, strømmer positive ioner ind gennem kanaler i neuronmembranen (figur 1B), og når ladningen bliver høj nok, sender neuronet et signal for at kommunikere med nærliggende neuroner (figur 1C). Tænk på det som en tændstik, der skal stryges med lige præcis nok kraft; når den slår gnister, går der ild i hele tændstikken. Elektrisk stimulation i hovedbunden kan målrette den elektrokemiske aktivitet i hjernen og ændre ladningerne i neuronerne uden behov for kirurgi. Da der aldrig kun er én neuron, der skyder ad gangen, men snarere “populationer” af neuroner, der skyder, kan ændring af ladningen i væsken, der omgiver neuronpopulationer, have betydelige effekter på hjerneaktiviteten.
En gruppe neuroner kan målrettes med tDCS, som bruger en elektrisk strøm til at ændre den elektrokemiske aktivitet i et bestemt hjerneområde. To gummielektroder placeres på hovedet for at ramme det område af hjernen, man er interesseret i, og disse elektroder skaber et elektrisk kredsløb ved at sende strøm gennem huden og kraniet og påvirke hjernen nedenunder (figur 2) [1].
Hvad gør disse elektriske felter for at ændre neuronal aktivitet? Fordi tDCS sender en strøm fra en elektrode til en anden i kun én retning, skaber stimuleringen en positiv ladning under den ene elektrode og en negativ ladning under den anden. Disse ladninger påvirker neuronerne på forskellige måder. For at vende tilbage til tændstikanalogien, kan forskellige forhold gøre tændstikken mere eller mindre tilbøjelig til at bryde i brand, f.eks. at være i den varme sol i forhold til at være i et fugtigt klima. tDCS virker ved enten at øge eller mindske ladningen omkring populationer af neuroner, hvilket gør dem mere eller mindre tilbøjelige til at sende signaler. Hvis man stiller tændstikker op på række, vil en tændt tændstik sætte ild til en anden. Neuroner kommunikerer på samme måde ved at sende signaler til naboneuroner, som så sender signaler videre til andre neuroner osv.
Lidt tristhed og stress er almindeligt i livet, og de fleste mennesker oplever disse følelser i sunde mængder. Men længere perioder med depression, angst og stress kan nogle gange være tegn på forstyrrelser i humørreguleringen, som går hårdt ud over det mentale (og fysiske) helbred. Ferrucci et al [2] brugte tDCS til at reducere symptomerne på en meget almindelig humørreguleringsforstyrrelse, kendt som major depressive disorder (MDD). Denne lidelse er forbundet med vedvarende følelser af tristhed, lavt energiniveau, ændringer i appetitten og tab af interesse for aktiviteter. Disse symptomer er langvarige og menes at være forårsaget af en ubalance i hjernens aktivitet. Scanninger af hjernen viser lavere neuronal aktivitet end normalt i et område i den forreste del af hjernen kaldet venstre dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC; se figur 3) og nogle gange højere neuronal aktivitet end normalt i højre DLPFC. DLPFC har forbindelser til følelsesområder, der ligger dybere i hjernen, og spiller derfor en vigtig rolle i at kontrollere humøret. I denne undersøgelse udfyldte deltagere med svær depression først spørgeskemaer for at vurdere deres humør. Derefter blev deltagerne i 5 dage i træk stimuleret i venstre DLPFC i 20 minutter, to gange hver dag. Deltagerne udfyldte spørgeskemaerne om humør igen umiddelbart efter tDCS, og de fleste viste forbedringer på dem alle! Selv da de blev testet en måned senere, viste deltagerne stadig færre symptomer på tristhed og depression.
Der findes mange andre studier, hvor man har anvendt tDCS på DLPFC til at behandle depression. Ferruccis undersøgelse er dog særlig interessant, fordi alle patienterne blev udvalgt, fordi de ikke tidligere havde reageret på antidepressiv medicin. tDCS kan bedst reducere symptomerne på depression, når det kombineres med medicin og andre former for behandling, men det er interessant at vide, at stimulering alene også kan hjælpe.
Kognition er den handling at forstå verden omkring os gennem tanker. Denne forståelse kræver en kombination af opmærksomhed, indlæring, problemløsning og hukommelse. Forskellige kognitive processer er afhængige af forskellige dele af hjernen, og hjernestimulering kan anvendes på forskellige områder for at fremme og forbedre forskellige aspekter af kognition. Lad os tale om et par specifikke kognitive funktioner, som tDCS har vist sig at påvirke.
Ud over at spille en rolle i stemningsregulering er DLPFC vigtig for opmærksomhed og impulser. DLPFC er mindre aktiv hos mennesker med en tilstand, der kaldes ADHD (attention deficit hyperactivity disorder). ADHD gør det svært at koncentrere sig om én ting eller opgave ad gangen, ignorere distraktioner og kontrollere impulsiv adfærd. En undersøgelse af 37 patienter med ADHD viste imidlertid, at stimulering af DLPFC ved hjælp af tDCS forbedrede deres evne til at fokusere opmærksomheden. Deltagerne udførte en række opgaver, hvor de kun skulle reagere på nogle af de pile eller bogstaver, der blev præsenteret på en skærm, mens de ignorerede andre. Efter tDCS var deltagerne mindre tilbøjelige til at reagere på billeder, de skulle ignorere, hvilket viste, at de kunne kontrollere deres adfærd mere effektivt [3].
Læring og problemløsning er vigtige kognitive processer, som kan forbedres gennem hjernestimulering. Det område af hjernen, der skal stimuleres for at forbedre disse processer, afhænger af, hvad og hvordan en person lærer. For eksempel ved forskere, at når vi mentalt manipulerer tal, er højre parietallap i hjernen aktiv (se figur 3 for placeringen af parietallappen). Med denne viden påførte forskere [4] tDCS på den højre parietallap hos raske voksne, mens de voksne lærte forholdet mellem tilfældige symboler og deres tildelte numeriske værdier. Mens de lærte om det falske talsystem, modtog en tredjedel af deltagerne positiv ladning til højre parietallap, en tredjedel modtog negativ ladning til højre parietallap, og en tredjedel modtog falsk (eller “sham”) stimulering til højre parietallap. Efter at deltagerne havde gennemført læringsfasen, blev de testet på deres nyerhvervede numeriske viden. Resultaterne af denne undersøgelse viste, at de deltagere, der fik excitatorisk stimulation, havde en bedre forståelse af det falske talsystem og tilegnede sig denne forståelse hurtigere end de hæmmende og falske stimulationsgrupper. Derudover fulgte forskerne op efter 6 måneder og fandt, at det, de havde lært om det falske talsystem, holdt ved over tid! Baseret på denne undersøgelse ved vi, at excitatorisk tDCS kan forbedre vores numeriske indlæringsevner, når den anvendes på højre parietallap, mens indlæringen finder sted [4].
Hjernestimulering kan også forbedre evnen til problemløsning. En gruppe forskere [5] undersøgte, om de kunne bruge hjernestimulering til at gøre deltagerne bedre til at løse problemer. Forskerne stimulerede hjernen to steder: højre forreste tindingelap (rATL) og venstre forreste tindingelap (lATL) (se figur 3 for placeringen af tindingelapperne). Tindingelapperne er forbundet med at tænke ud af boksen og systematisk problemløsning. En gruppe deltagere fik en positiv ladning til rATL og en negativ ladning til lATL. En anden gruppe fik det omvendte: negativ ladning til rATL og positiv ladning til lATL. En tredje gruppe modtog falsk stimulation. Først blev deltagerne trænet i at løse et problem ved hjælp af en bestemt strategi. Efter at have modtaget 5 minutters tDCS blev de bedt om at løse et lignende problem, som krævede, at de tænkte ud af boksen. Tres procent af de deltagere, der fik positiv ladning til rATL og negativ ladning til lATL, var i stand til at løse den anden version af problemet, inden deres tid var gået. Kun 20% af de deltagere, der fik det omvendte, kunne løse problemet, hvilket var omtrent den samme procentdel af folk fra den falske betingelse, der løste det. Denne undersøgelse er et klart eksempel på, hvordan tDCS kan forbedre evnen til at løse problemer [5].
Når du møder en ny ven, lærer du først hans eller hendes navn. I løbet af de næste par interaktioner med personen er du ofte nødt til at minde dig selv om personens navn, indtil du har lært det udenad. Denne form for hukommelse for faktuel viden kaldes deklarativ hukommelse. Når vi sover, konsoliderer vores hjerner de nye deklarative minder, vi har lært i løbet af dagen, i vores langtidshukommelse. Forskere i Tyskland har vist, at tDCS på den sovende hjerne kan forbedre den deklarative hukommelse hos raske voksne. Før stimulering lærte deltagerne i denne undersøgelse 46 ordpar (f.eks. fugl-vinge). Efter at have lært ordparrene lagde nogle af deltagerne sig til at sove, mens andre holdt sig vågne og så en video. Halvdelen af de sovende deltagere modtog stimulerende stimulation af deres frontallapper, og halvdelen modtog falsk stimulation (og det samme med de vågne deltagere). Da de vågnede, tog søvndeltagerne en genkaldelsestest for at se, hvor godt de huskede ordparrene fra tidligere. De vågne deltagere gjorde det samme, efter at de var færdige med at se videoen. Resultaterne viste, at de deltagere, der fik excitatorisk stimulation, mens de sov, var i stand til at huske flere ordpar sammenlignet med dem i vågen tilstand, og også sammenlignet med gruppen, der fik falsk stimulation! Excitatorisk stimulation hjalp ikke deltagerne i vågen tilstand til at klare sig bedre i genkaldelsestesten end dem, der fik falsk stimulation [6]. Dette eksperiment demonstrerer ikke kun vigtigheden af at få en god nats søvn, men også hjernestimuleringens evne til at forbedre hukommelsen.
Forskningen i denne artikel viser, at tDCS kan være nyttig til at forbedre en række hjernefunktioner, herunder regulering af følelser og forbedring af kognitive funktioner som opmærksomhed, indlæring, problemløsning og hukommelse. Men denne vigtige forskning minder os også om, hvor meget mere der er at lære. Hjernestimulering har potentiale til at påvirke den måde, vi tænker og føler på, positivt, men tDCS kan i øjeblikket kun få adgang til de ydre lag af hjernen. Derfor er der stadig flere hjernefunktioner, som ikke er blevet udforsket med denne teknologi. Teknologien kan udvikle sig i fremtiden og trænge dybere ind i hjernestrukturer, der ligger under cortex. Brugen af tDCS vil sandsynligvis fortsætte med at vokse, så hold øje med spændende nye fund inden for hjernestimulering!
Neuron: Celler i hjernen, der behandler og overfører information i hjernen samt mellem hjernen og kroppen.
Ion: En elektrisk ladet partikel.
Elektrokemisk: Bruger både elektrisk og kemisk energi.
Kognition: De mentale processer, hvormed vi tænker, forstår, er opmærksomme, løser problemer, husker information og opfatter verden omkring os.
1] Paulus, W. 2011. Metoder til transkraniel elektrisk stimulering (tES-tDCS; tRNS, tACS). Neuropsychol. Rehabil. 21:602-17. doi: 10.1080/09602011.2011.557292
[2] Ferrucci, R., Bortolomasi, M., Vergari, M., Tadini, L., Salvoro, B., Giacopuzzi, M., et al. 2009. Transkraniel jævnstrømsstimulation ved svær, medicinresistent depression. J. Affect. Disord. 118:215-9. doi: 10.1016/j.jad.2009.02.015
[3] Allenby, C., Falcone, M., Bernardo, L., Wileyto, E. P., Rostain, A., Ramsay, J. R., et al. 2018. Transkraniel jævnstrømsstimulering af hjernen reducerer impulsivitet ved ADHD. Brain Stimul. 11:974-81. doi: 10.1016/j.brs.2018.04.016
[4] Hauser, T. U., Rotzer, S., Grabner, R. H., Mérillat, S. og Jäncke, L. 2013. Forbedring af ydeevnen i numerisk størrelsesbehandling og mental aritmetik ved hjælp af transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS). Front. Hum. Neurosci. 7:244. doi: 10.3389/fnhum.2013.00244
[5] Chi, R. P., og Snyder, A. W. 2011. Fremme af indsigt ved ikke-invasiv hjernestimulering. PLoS ONE. 6:e16655. doi: 10.1371/journal.pone.0016655
[6] Marshall, L., Mölle, M., Hallschmid, M., og Born, J. 2004. Transkraniel jævnstrømsstimulering under søvn forbedrer deklarativ hukommelse. J. Neurosci. 24:9985-92. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2725-04.2004
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‘ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
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.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…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
