Menneskehjerne

Det vise mennesket (Homo sapiens), den femte ape, har en mye mer avansert og velutviklet hjerne og nervesystem enn de andre menneskeapene, og har med den kunnet tilpasse seg å leve i omtrent alle Jordens økosystemer, og utnytte ganske hemningsløst de tilgjengelige ressursene, med forholdsvis lite bekymring om framtiden.

Avanserte hjernefunksjoner hos mennesker

    Det skjer en endring i sammenkobling av neuroner ved læring og hukommelse, og gir strukturendringer i hjernen. Hukommelse er evne til å lagre og hente informasjon fra tidligere hendelser og erfaringer. Noe av hukommelsen er motoriske ferdigheter innlært ved repitisjon, hvor tanken ikke deltar. Lære å sykle, og gå på ski og skøyter er noe annet enn å lære matematikk. Ferdigheter som gå , sykle, stå på ski og skøyter, skrive, spille et instrument læres ved gjentakelse, neuroner danner nye koblinger, og straks det er lært er det vanskelig å glemme. Språkaksent og gestikulering er det vanskelig å kvitte seg med. Hjernen mottar kontinuerlige signaler fra lys, lyd, lukt og berøring, men de fleste signalene filtreres bort som uvesentlige, men noen blir lagret for kortere eller lengre tid.

Hukommelsen kan deles i:

1) Korttidshukommelse fra umiddelbare sanseinntrykk fra objekter, bilder eller idéer først blir registrert, før de blir langtidslagret. Korttidshukommelsen har begrenset kapasitet.Korttidshukommelsen sammenligner nær fortid med nåtid og er lokalisert til frontallappen. Kutter ut informasjon hvis det ikke har betydning.  Et telefonnummer som brukes sjelden husker man som regel i bare i en kort tid. Hippokampus holder midlertidig på informasjonen.

2) Langtidshukommelse er informasjon som er lagret og kan hentes fram på et seinere tidspunkt. Det skjer overføring fra korttidshukommelsen til langtidshukommelsen, og vice versa.  Denne overføringen kan aktiveres hvis den kan kobles til tidligere  lagret informasjon og erfaring, og det er lettere å huske ved spesielt følelsesbetonte situasjoner. Langtidshukommelsen kan økes ved repitisjon og øvelse. Thalamus, hippokampus og hjernebarken deltar i konsolidering og langtidslagring av hendelser og erfaring. Gir assosiasjon mellom gammel og ny kunnskap.

 Faktahukommelse er bevisst lagring og gjenhenting av informasjon (faktakunnskap, navn, steder, ojekter) fra langtidshukommelsen.

Ferdighetshukommelse er lært ved å gjenta bevegelser av kroppen og som blir lagret ubevisst. Hukommelsen kan skyldes strukturelle endringer i dendrittene hvor både kalsium og cytoskjelett er involvert.   Amnesi er et midlertid tap av hukommelse.

    Hjernebarken er delt i sterkt foldete lapper. Pannelappen (lobus frontalis) for assosiasjon, tale, motorcortex og planlegging og organisering av atferd basert på tidligere informasjon; isselappen (lobus parietalis) for smak, tale, lesing, somatisk sanseinformasjon; bakhodelappen (lobus occipitalis) for syn og synsassosiasjon, samt tinninglappen (lobus temporalis) for hørsel og hørselassosiasjon.

Hippokampus (hippocampus) ligger i tinninglappen og deltar i lagring av verbal og følelsmessig hukommelse av nye sanseinntrykk.  På undersiden av tinninglappen er det en fortykkelse av hjernebarken kalt mandelkjernen (amygdala).

En cerebrospinalvæske (hjerne- og ryggmargsvæske) omgir hjernen og i ryggmargen og fyller hjerneventrikler. En gruppe celler kalt choroid plexus (gr. chorion – hud (membran); eidos -  form, chorion også brukt som betegnelse på en fosterhinne, l. plexus - sammenvevd)  lager og regulerer innholdet av mesteparten av spinalvæsken, og befinner seg i den indre hjernehinnen (tela choroidea, l. tela – vevet; nett). Choroid plexus finnes i alle hjerneventriklene. Analogt til blod-hjernebarriæren er det en blod-cerbrospinalvæskebarriære.

Det glymfatiske system har en viktig funksjon i hjernens stoffskifte. 

Følelser og belønningssystem

Amygdala vurderer følelser fra erfaring og hukommelse, ansiktsuttrykk,  styrer frykt, flukt og aggresjon. Ved trusler sender amygdala signaler om fare. Amygdala tilbakekaller hendelser via hippokampus. Voksne unngår potensielt faretruende situasjoner, husker bilder, skaper årvåkenhet, gir økt hjerterytme og gir svetting hvis ubehagelige bilder tilbakekalles.  Behag- og frykterfaring skjer via neocortex. Amygdala blir overfølsom etter traumatiske farefulle opplevelser med intens redsel, skrekk og følelse av hjelpeløshet. Traumene kan gi økt mengde epinefrin som gjør individet klar til en frykt- og  fluktreaksjon. Et posttraumatisk stress kan påvirke informasjonsbehandlingen i hjernen.  Ved faktahukommelse overføres informasjon fra hjernebarken til hippocampus og amygdala, begge inngår i det limbiske system, sammen med deler av pannelappen og tinninglappen. Gyrus cingulatis, som ligger over corpus callosum,  og gyrus parahippocampolis er en del av det limbiske system. Samvirke mellom det limbiske system og hjernebarken kan gi følelsesmessige uttrykk, og det er nervekjerner og nervebaner som kobler sammen disse og danner et system for belønning, motivasjon, seksuell atferd og biologiske rytmer.  Følelser som resultat av emosjoner er et komplekst samvirke mellom flere deler av hjernen, det limbiske system og en ring rundt hjernestammen bestående av hippokampus, amygdala med kjerner, luktkolbene og deler av hypothalamus og thalamus. Disse områdene styrer latter, gråt, følelser knyttet til overlevelse, aggresjon, seksualitet og mat, danner basis for kognitive funksjoner som fornuft, erkjennelse, erfaring og bevissthet.  Det styrer følelsmessig binding til andre individer og omsorg for barn. Selv om det er stor variasjon, er det også kjønnsforskjeller i atferd.  Allerede som nyfødt kan barnet gjenkjenne hovedelementer i et fjes.

Belønningssystemet som gir følelse av belønning og velbehag som stimulerer aktiviteter som gir velbehag styres av det mesolimbiske-dopamin-systemet som påvirker to viktige områder av midthjernen, substantia nigra og det tilhørende ventrale tegmentområdet. Store grupper av celler i belønningsssystemet frigir neurotransmittoren dopamin.  Nervecellene er ikke direkte koblet til hverandre, men kommuniserer via signalstoffer, hvorav en av disse er neurotransmittoren dopamin. Belønningssystemet er en fundamental del av den opprinnelige hjernen og stimulerer atferd som gir overlevelse. Mat, sex, kjærlighet, følelse av å bli elsket gir økt nivå av oksytocin og dopamin. Det limbiske system er senter for følelser, rask respons og er ikke stedet for rasjonell tenkning.

   Vi arver bl.a. kroppsform, gemytt, sinnelag, immunsystem, disponering for sykdom, samt intelligens fra våre foreldre. Flere gener er involvert i dannelse, binding, virkning og omsetning av signalstoffer i hjernen, noe som igjen påvirker atferd styrt av hjernen og nervesystemet. Man ønsker helst en sosiologisk forklaring på asosial atferd og  sosial mistilpasning forklart med manglende omsorg og stimulanser, dårlig ernæring, påvirkning av narkotika og dårlig omgangskrets, men man må ikke glemme at det også er en betydelig arvelig disposisjon for atferd via bl.a. gener som påvirker signalstoffer i nervesystemet. Imidlertid kan vi med vår avanserte hjerne utøve selvkontroll og atferd som motvirker genetisk disposisjon og primitiv dyrisk atferd. Redsel for store høyder, mørke, edderkopper, slanger, kvalmefølelse ved lukt av bedervet mat, vemmelse i forbindelse med avføring og oppkast (som kan inneholde parasitter og sykdomsfremkallende bakterier og virus)  er en del av overlevelsessystemet koblet til det limbiske system. Under evolusjonen av menneskelig atferd er egoisme, aggresjon og konkurranseinstinkt blitt utviklet hos dominante individer. Imidlertid er også evne til empati, vise omsorg og kjærlighet egenskaper som blir evolusjonært selektert og preferert når kvinner velger partner og potensiell barnefar (seksuell seleksjon).

Frontal lobotomi kutter det limbiske system fra profrontal cortex og gir tap av evne til konsentrasjon og målrettet arbeid. Lobotomi er en del av psykiatriens mørke historie, også i utstrakt bruk i Norge ved Gaustad og Eg sykehus, et tema i bl.a. filmen "Gjøkeredet" med Jack Nicholson. Psykatripasienter ble også behandlet med insulin som ga dramatisk fall i sukkerkonsentrasjonen og tilhørende kramper.

    Korttidshukommelsen kan fjernes med et elektrisk støt. NMDA (N-metyl-D-aspartat)-reseptoren er en ligand og spenningsregulert kanal som binder nevrotransmittoren glutamat. Glutamat er en aminosyre, som også brukes som smaksforsterker tilsatt matvarer, og gir kjøttsmak, en betenkelig praksis.  Kanalen åpnes bare hvis glutamat bindes og membranen depolariseres og  styrer kalsium (Ca2+) inn i celler i hippocampus. Kalsium (Ca2+) øker følsomheten i synapsene, men må først stimuleres av en spenningsforskjell hvor magnesium (Mg2+) fjernes etterfulgt av glutamat. AMPA er en annen type glutamatreseptor og ligandstyrt ionekonal hvor Na/K gir depolarisering av postsynaptisk membran. Kalsium gir fosforylering av AMPA og stimulerer postsynaptisk neuron til å lage signalmolekylet nitrogenmonoksid (NO), hvor NO får presynaptisk membran til å lage mer glutamat.

Det limbiske system også kalt følelseshjernen inneholder locus ceruleus, nucleus tractus solitarius, talamus, og hypotalamus.   

Ytre stimuli i form av lukt, lyd, syn, somatosensorisk stimuli <(sensorisk sanseinformasjon), går via talamus til de basolaterale komplekset i amygdala og til hjernebarken (cortex). Signaler til talamus kommer også fra hippokampus, entorhinal cortex og ventral subiculum. Den sentrale kjernen i ambygdala aktiverer locus ceruleus, samt perifert og sentral nervesystem via kortikotropinfrigivende faktor til noradrinalin. Amygdala er med å regulerer sosial atferd.

Språk

  Etter slag har noen vanskeligheter med å snakkeBrocas område bakerst på pannelappens venstre side, fremst i motorcortex, styrer leppe, tunge og ansikt og inneholder informasjon som er nødvendig for å kunne snakke, lage ord og uttrykke språk bl.a. ved bevegelse av lepper, tunge og talemuskler. Dette området har fått navn etter legen Pierre Broca som studerte pasienter som hadde mistet evnen til å snakke og skrive setninger. Brocas område organiserer og lager et gramatikalsk språk. Ved skader i Brocas område forstår vedkommende språk, men kan ikke snakke det.

Wernickes område inneholder informasjon om innhold og gramatikk i språket, og er et språk- og assosiasjonsområde i tinningen. Har fått navn etter tyskeren Carl Wernicke som studerte afasi med vanskeligheter med å forstå språk og formulere ord, lage setninger, hvor talen inneholdt feil ord og lyder. Brocas og Wernickes område er på venstre hjernehalvdel og begge er del av et større språkområde som deltar i høre, se, snakke, og skape ord, samt huske ord, bilder, fakta og steder. Skader på disse områdene kan gi afasi (språktap). Tale er styrt fra venstre side (venstre hjernehalvdel) både hos høyre- og venstrehendte. Hva gjør den motsatte siden ? Den deltar også i språk, gester og følelser. Områder av hjernen kan koble sammen syn, lyd og språk. Høyre hemisfære er for romorganisering og lyd, men ikke språk. Graden av symmetri i hjernen er forskjellig hos menn og kvinner. Dysleksi er vanskeligheter med å lese og gjenkjenne sekvenser av bokstaver.

Genet FOXP2 er en av mange nødvendig for at mennesket kunne utvikle et språk.

Retrosplenial cortex 

Retrosplenial cortex  i samvirke med synsbarken, assosiasjonsområde parietal cortex og prefrontal cortex  deltar i tredimensjonal romlig organisering av de ytre omgivelsene og og er et  område innen det bakre (posterior) neocortex. Inngår i flere hjernenettverk i Brodmann 29 og 30 sammen med Brodmann 23 og 31 og danner en del av bakre cingulat cortex i det limbiske system og ligger like bak hjernebjelken (corpus callosum). Brodmans områder er en del av hjernebarken (cerebral cortex) delt inn i 52 distinkte histologiske områder i boka Vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde (1909) , navn etter den tyske nevropsykiatrikeren Korbinian Brodmann 1868 –1918)   Cingulat cortex (cingulat gyrus) er et hjerneområde som inngår i det limbiske system i kobling med ambygdala, belønningsområdet, lateral prefrontal cortex, parietal cortex (parietallappen/isselappen (lobus parietalis)  hippokampus og ryggmarg. Cingulat cortex ligger som et belte rundt hjernebjelken (corpus callosum). 

Mitchell AS, Czajkowski R, Zhang N, Jeffery K & Nelson AJD: Retrosplenial cortex and its role in spatial cognition. Brain Neurosci Adv. 2018 Mar 19;2:2398212818757098. doi: 10.1177/2398212818757098.

Søvn og oppvåkning

    Søvn gir redusert bevissthet og redusert elektrisk aktivitet i hjernen. Søvn deles i REM-søvn (rapid eye movement) og ikke-REM-søvn. Ikke-REM-søvn er normal søvn hvor man puster saktere, blodtrykket synker, metabolismen og kroppstemperaturen blir lavere. Den normale søvnen er med jevne mellomrom avbrutt av REM-søvn hvor øynene beveger seg raskt under øyelokkene, man drømmer og det er økt blodtilførsel til deler av hjernen for syn og følelser Søvn og oppvåkning kontrolleres av storhjernen og hjernestammen. Forskjellige stadier i oppvåkningen er sakte synkrone alfabølger som lages mens øynene er avslappet og lukket. Når øynene er åpne lages raskere betabølger. Under normal søvn er det lange synkroniserte delta- og thetabølger som dominerer. Under REM-søvn er det asynkrone bølger. Stimulering av en preoptiske nervekjernen i hypothalamus induserer normal søvn (ikke-REM-søvn). Den preoptiske nervekjernen ligger i nærheten av den suprachiasmatiske nervekjernen som mottar signaler om lys og mørke fra øynene og er stedet for den biologiske klokken. Rafekjernen i hjernestammen deltar i REM-søvn og neuroner fra rafekjernen har neuroner som skiller ut serotonin som deltar i søvn. Etter nok søvn og hvile blir hemmende neuroner i sovesenteret mindre eksiterbare, og eksitatoriske neuroner i det retikulære aktiverende system blir mer eksiterbare. Søvn er viktig for læring og hukommelse og lite søvn gir tretthet, redusert oppmerksomhet og irritabilitet.

Hjernen og telling:1 2, 3, 4,5 eller mange

Gjennom menneskets evolusjon har det vært behov for raskt å kunne estimere og angi mengde eller mer nøyaktig å telle, både for seg selv og i informasjonsoverføring til de andre i gruppen. Antall byttedyr man observerer under jakt, bytting av varer i naturalhusholdning eller angi hvor mange fiender fra naboflokken som nærmer seg. Fra atferdsbiologi og erfaring vet man at antallet fra 1-5 er det lett å anslå uten å foreta noen form for telling, og er nok knyttet til at vi har fem fingre. For å hindre at man blir røpet via lyd kan man holde opp antall fingre med en hånd og kombinere med peking.  Noen mener at vi klarer ikke øyeblikkelig mer enn 1-4.

Når det gjelder å angi størrelser, hvem som er størst, lengst eller har størst masse av to eller flere objekter kan det være mer krevende og her er det lett at hjernen lar seg lure av synsbedrag.

Subitisering

rSubitisering kalles fenomenet hvor man straks og umiddelbart fra et synsbilde (persepsjon) kan bestemme et lite antall objekter (1-4(5) uten å telle dem. For eksempel umiddelbart at e det fem mynter liggende på et bord, nå ja, snart er det vel ingen som vet hva en pengemynt eller kobbermynt er for noe.  Subitisering kan være en medfødt egenskap, skyldes erfaring eller er en kombinasjon av dem. Det er indikasjoner at det er egne hjerneceller som deltar i telling fra 1-5, mens andre hjerneceller deltar for registrering av et større antall. Skal man telle flere kan man lage kombinasjoner av tallene 1-5 e.g. 3+3= 6, 3+3+3= 9, 2+4=6.  Dette er en form for begrepsmessig subitisering hvor man anslår mengde ut fra objekter ved å organisere dem i forskjellige mønstre eller grupper.  Slike studier av subitisering kan det bli anvendt samlinger fargete sirkler eller firkanter i forskjellig antall og så skal man anslå hvor mange av hver type man observerer uten å telle dem.  

Tallhukommelse eller tallminne viser at det blir vanskeligheter med å huske flere enn fire tall. Koden for mobiltelefonen, bank-id eller sikkerhetskoden som inngangskode er vanligvis bare fire tall. Det i seg selv er en utfordring siden det betyr egentlig bare tallene fra 0000 til 9999, og det er jo ikke så mange hvis noen forsøker hacking og gjetting. Telefonnummer er 6 siffer, men her benytter mange seg av kjente tallpar som kan inngå i nummeret for å hjelpe på hukommelsen.  

Muskelhukommelse eller muskelminne hvordan vi bruker muskler i fysisk aktivitet: muskler brut i sykling, svømming  ellergå på skøyter eller ski . Har du en gang lært å sykle i barndommen glemmer du det ikke.

Noen typer informasjon blir lagret som visuelle bilder, minnebilder, symboler eller ikoner (ikonhukommelse).

Språk og tallforsteålse og toner er lagret som abstrakte symboler (abstrakthukommelse).

Hva med hoderegning  av større tall ? Under en slik hoderegning finner man økt aktivitet i i venstre ventrolaterale prefrontal korteks (cortex=bark, vantral - bukside eller underside, lateral (l.latus  - på siden ), hippokampus og bakre (posterior) parietal korteks (perietalt - veggstilt).  

Høyre og venstre hjernehalvdel

Høyre hjernehalvdel (hemisfære) er senter for romlig og ikkeverbal tenkning, følelser, evne til å forstå intonasjon i tale samt kunstnerisk evne.

Venstre hjernehalvdel er senter for språk, tale, logikk, seriebehandling av informasjon og beregninger. Høyrehendte bruker høyrehånd for finmotorikk og bevegelse.  Aksoner fra venstre og høyre hjernehalvdel krysser hverandre i medulla. Høyre hjernehalvdel styrer venstre kroppsdel og venstre hjernehalvdel styrer høyre kroppsdel.

Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1949 ble tildelt Walter Hess « for hans oppdagelser av funksjonell organisering mellomhjernen som en koordinator av aktivitetene til indre organer» sammen med Egas Moniz (1874-1955) « for hans oppdagelse av den terapeutiske verdien av leukotomi i visse psykoser». Leukotomi er det samme som lobotomi og en nevrokirurgisk behandling (lobektomi) med blant annet kutting av kobling mellom de fremre hjernelappene og resten av hjernen. Lobotomi hadde høy dødelighet og resulterte i personlighetsforstyrrelser og er et eksempel på en tidlig entusiasme med lite reguleringer og lite tanke på konsekvenser. Etter hvert overtok i stedet psykotrofiske og legemidler (psykofarma) e.g. klorpromazin  fra 1951brukt som neuroleptika.

Amnesi

Amnesi (gr. amnesia - hukommelsestap) er koart- eller langvarigtap av hukommelse og minne . Menneskehjernen har en formidabel evne til lagre og gjenkalle informasjon og minner som ble lagret langt tilbake i tid, en tidsavhengig organisering av hukommelse. Storehjernen (cerebellum), basalgangliene (striatum), hernebarken (cerebral cortex, og mandelkjernen (amygdala) deltar  konsolidering av hukommelse ihippokampus. En samling av nevroner kan gjennomgå en varig kjemisk og fysisk endring, endringer i ionekanaler som gjør nevronene mindre eksiterbare og med redusert evne til å overføre aksjonspotensialer, samt endringer i synapsekoblinger. Synapsestyrke og binding mellom nevroner er sentrale for hukommelse. Glemsel kan skje passivt men også aktivt med nedbrytning av hukommelsesspor i hjernen. Den tyske zoologen Richard Semon (1859-1918) introduserte i 1904  begrepet engram for å beskrive nervesubstratet for lagring og gjenhenting i hukommelse . Engram er sporene som sanseinntrykk etterlater seg i hjernen i form av biokjemiske og fysiske endringer i engramceller og engramnevroner. Glemsel kan være tilknyttet generell aldring, autisme og demenssykdommer, men kan også forekomme midlertidig somved global transient amnesi.

Hukommelse hos bananflue

Banafluer er velegnet til studier av erverv, konsolidering av tap av hukommelse..Sopplegemer (corpora pedunculata) er parvise hjernestrukturer i hjernen på leddyr og deltar i læring og hukommelse og mottar luktinformason fra antennal lobe. Sopplegemer er nevropiler bestående av nereveceller uten myelin i et tet nettverk med akson nerveterminaler og gliaceller.  Sopplegemer deltar i læring av lukt og hukommelse hos bananflue hvor luktsignalet blir overført via dopaminerge, serotoninerge, oktopaminerge kolinerge og GABAerge nevroner .

Det er en cytoskjelett- og  Rac1-avhengig glemsel hos invertebrater.  Rac1 påvirker omsetningen av aktinfilamenter og Rac1 regulerte molekyler er p-21 aktivert proteinkinaser (PAK1) (serin-threonin proteinkinaser) og kofilin Glemselceller som produserer dopamin til engramceller som starter en signalvei som slutter å aktivere Rac1-kofilin som resulterer i endringer i cytoskjelettet med aktin og endring i strukturen til synapser. Rac er medlem av familien med små monomere G-proteiner i familien  Rho GTPase. Rac påvirker utvidelse og vekst av nevroner.

Protein kinase A har en viktig fuksjon i læring og hukommelse hos bananflue. Kalsium-kalmodulin aktiverer en adenylat syklase kodet av genet rutagaba (rut) i bananflue som lager syklisk AMP (cAMP) hvor WNT5 og reseptorenDRL-2 deltar i vekst av nervecellene hos bananflue.

Litteratur

Wikipedia

Deler av teksten er hentet fra dyrefysiologi

Tilbake til hovedside

Publisert 14. jan. 2019 10:58 - Sist endret 13. des. 2023 11:49