Du kan bla til neste sideBla med piltastene
VitenHjerneforskning

Når hjernen skifter gir

Forskere vet nå at hjernen har to ulike nettverk, et aktivt og et passivt. Men hvordan bytter den mellom de to?

TO GIR: Hjernen bytter mellom to ulike «gir» i våken tilstand, viser forskning. Her utfører to kunstnere performancen «Exquisite corpse», der publikum kunne observere hjernens reaksjoner i sanntid mens kunstnerne tegnet. FOTO: JULIO CESAR AGUILAR FUENTES, AFP/NTB SCANPIX JULIO CESAR AGUILAR FUENTES

Menneskehjernen er antakelig universets mest komplekse system, og på tross av at utallige hjerner er skåret opp på kryss og tvers, og at vi har fått instrumenter som kan scanne hjernens aktivitet på ulike måter, er fremdeles det meste av hjernens aktivitet ubegripelig for oss. Vi kan nok forstå en del av det rent fysiologiske som skjer: hvordan forbindelsene mellom nevronene forsterkes når de «fyrer» sammen, hvordan de kjemiske stoffene i hjernen demper eller forsterker visse prosesser, og så videre. Men hvordan virker alt dette sammen? Hvordan blir denne aktiviteten i og mellom nevronene til tanker, opplevelser, reaksjoner? Der står vi fremdeles på stranden av et stort, ukjent hav.

Den aktive hjernen

Tidligere var man mest opptatt av de ulike delene av hjernen, som språksentrene, og hvilke funksjoner de hadde. Nå er det kanskje nettverkene som kan favne over flere av hjernens områder, som er de mest interessante studieobjektene. Disse kan aktiveres ved at man setter hjernen til ulike oppgaver, og kan studeres ved hjelp av skannere som fMRI (funksjonell magnetisk resonans), som registrerer endringer i blodstrømmen ved hjelp av magneter (fordi blod inneholder jern).

Et slikt nettverk er det såkalte default mode network (DMN), også kalt «hvile-nettverket», eller det «passive» nettverket. Det er nemlig slik at hjernen aldri tar fri. Selv når man kobler av og ikke tenker på noe spesielt, er hjernen i aktivitet. Hjernen er det organet som bruker mest energi, og energiforbruket går bare ned med knappe fem prosent når man tror man slapper av. På fMRI-bilder kan man se hvordan hjernen fremdeles jobber selv om man er «passiv». Dette nettverket ble identifisert og navngitt av Marcus E. Reichle ved Washington University i 2001, og siden er det blitt publisert tusenvis av studier om akkurat dette. Man har koblet det til en rekke «aktiviteter» som dagdrømming, memorering av egne opplevelser, etiske overveielser, estetiske opplevelser og ikke minst tanker om hva andre tenker (sosiale evalueringer). Men det nettverket ikke kan kobles til, er løsning av spesifikke oppgaver. Får man for eksempel en regneoppgave, eller et annet problem som skal løses, kobles dette nettverket ut.

Når hjernen skifter gir

Hva skjer med hjernen når oppgaver skal løses? Dels er det spesifikke sentre, for eksempel språksentrene, som kobles inn. Men i 2015 kunne Kenneth Hugdahl og hans kolleger ved Universitetet i Bergen identifisere et motstykke til DMN, et nettverk de kalte extrinsic mode network (EMN), eller det «aktive» nettverket. Dette er et nettverk som aktiveres over et bredt spekter av oppgaver, det er ikke begrenset til spesifikke typer. Og EMN-nettverket er såkalt negativt korrelert med det passive DMN-nettverket, det vil si at når det ene «skrus» på, «skrus» det andre av. Som om hjernen skifter gir. Og man kan som kjent ikke kjøre i revers og femte gir samtidig.

Hugdahl og hans gruppe har studert EMN-nettverket videre, og spesielt hva som skjer når hjernen «skifter gir»: når den deaktiverer det ene nettverket og aktiverer det andre. I en nylig artikkel i PloS ONE viser de hvordan dette foregår sett «utenfra», også med fMRI-bilder. De gjorde dette ved å utsette forsøkspersonene – vel 100, både kvinner og menn – for auditive oppgaver (de skulle forsøke å oppfatte språklyder), som vekslet med hvileperioder. Som ventet resulterte dette i skifter mellom EMN- og DMN-nettverkene, og med klare overganger mellom disse. Det var imidlertid en viss forskjell i hvordan «girskiftene» artet seg: Når forsøkspersonene ble gitt en oppgave, svitsjet de umiddelbart over til det aktive EMN-nettverket, mens det å koble inn hvile-nettverket, DMN, tok litt lengre tid. Kanskje hjernen trengte litt tid før den oppdaget at den hadde fått «fri»?

Behov for hvilemodus?

Disse forsøkene er et første skritt til å forstå hvordan hjernen bruker sine «gir» – i våken tilstand (under søvn er det enda flere gir som kobles inn). Dette kan få betydning på flere områder: For det første mener Hugdahl at årsaken til en del nevrologiske problemer kan skyldes vanskeligheter med å bytte fra det ene nettverket til det andre. Hva om man for eksempel ikke kan skru av det aktive nettverket? Får hjernen da nødvendig tid og ro til å restituere seg? «We now suggest that what is abnormal in certain mental disorders may not be so much abnormality of a single network, but rather abnormality of network interaction and network dynamics», skriver de i artikkelen. Altså at selv om hvert av nettverkene kanskje fungerer, kan det være samordningen, eller vekslingen, mellom disse som er i ulage.

En hyperoppmerksom tid

Funnene kan få betydning for forståelsen av hvordan læring fungerer: Kan det være slik at hjernen trenger perioder i hvilemodus (DMN) for å konsolidere og bearbeide ting man har lært i den aktive EMN-tilstanden? For undertegnede, som har vært mer enn gjennomsnittlig opptatt av hva som skjer med vår (og spesielt våre barns og barnebarns) evne til oppmerksomhet og konsentrasjon i en tid der vi er mer online enn offline, var disse funnene svært interessante. Hva skjer med hjernens evne til å veksle mellom nettverkene når den hele tiden blir utsatt for input utenfra, og aldri får være i fred, overlatt til kun seg selv? Her kan forskningen til Hugdahl og co. gi en nevrologisk backup til det som psykologer og leseforskere som N. Katherine Hayles har skrevet om hyperoppmerksomhet – en modus som blir stadig mer utbredt, i takt med at hjernen venner seg til hyppige avbrytelser når den konsumerer informasjon på skjerm- og nettmedier (prøv for eksempel å lese en kronikk i en nettavis!).

Låst i hyperaktivitet?

Når det gjelder implikasjoner for nevrologiske forstyrrelser og for læring er denne forskningen kun i startgropen, men Hugdahl skriver i en mail om oppmerksomhetsforstyrrelser som ADHD, at «man kan spekulere om det kan skylles at nettverkene ikke kobler inn og ut som de skal, men at for eksempel det aktive nettverket «låser seg» i en form for hyperaktivitet.» Vi vet at slike forstyrrelser har økt i forekomst, i takt med mer bruk av skjermmedier.

Også hjernen trenger å gire ned iblant.