Moderne hjerneforskning løser nå gåtene bak kroppens mest komplekse organ. De lager til og med en kunstig hjerne.

Hjernen vår er den mest kompliserte strukturen vi vet om. Den har utviklet seg gjennom flere hundre millioner år, og i løpet av de siste sju millioner årene har den dessuten blitt tre ganger så stor! Hjernen til et voksent menneske veier omtrent like mye som en pose med sukker. Den er bygget opp av omtrent 86 milliarder hjerneceller som gir beskjeder til hverandre gjennom 100 milliarder koblinger. Det finnes ingen datamaskiner som er like raske og effektive som hjernen din!   

Den største delen av hjernen er forhjernen, som er dekket av et tykt lag hjerneceller. Dette laget kalles hjernebarken. En av de største forskjellene på menneskehjernen og andre pattedyrhjerner er at hjernebarken er mye større hos mennesker. Hos oss har den krøllet seg sammen og laget dype groper for å få plass til alle cellene. Hvis man hadde brettet ut en hjerne, ville den faktisk dekket et område på to kvadratmeter.

Hjernecellene er forbundet med lange nervetråder, som ligger på kryss og tvers og danner et komplekst nettverk. Hver hjernecelle kan ha så mye som 10 000 koblinger til andre hjerneceller!

Hjernen utvikler seg hele livet, og jo mer aktiv og nysgjerrig du er, desto flere koblinger får du.  

Et kart over hjernen

Hodeskallen: Hodeskallen er et hardt skall som beskytter hjernen. Hodeskallen kan ikke utvide seg for å gi plass til ekstra vann eller blod, og derfor kan hjernecellene bli presset sammen og ødelagt hvis du slår hodet så mye at hjernen hovner opp eller begynner å blø.

Hjernebarken (grå hjerneceller): De grå hjernecellene inneholder områder for hukommelse, personlighet, muskelfunksjoner og sanseevne.  

Hypofysen: Hypofysen er en kjertel som hjelper til med å regulere hormonene i kroppen. Hvis den blir litt ivrig og lager for mye hormoner, kan den opereres – gjennom nesen.

Bakhodelapp (syn): Bakerst i hjernen sitter det området som tolker informasjon fra øynene dine, altså synet. 

Hulrom: I hjernen finnes det fire hulrom som er fylt med hjernevæske. Disse hulrommene virker som støtdempere og beskytter derfor hjernecellene dine. Hormoner og næringsstoffer fraktes rundt i hjernen ved hjelp av hjernevæsken.

Lillehjernen: Lillehjernen er den eldste delen av hjernen vår. Det er denne delen av hjernen som hjelper deg med å gå uten å tenke over hvilket bein du setter først, og å holde balansen når du sykler. Når du er kreativ, for eksempel når du lager en historie, eller maler et fint bilde, er det også lillehjernen du bruker.

Hypothalamus: Temperatur og væskebalanse

Hypothalamus har som oppgave å overvåke og justere blant annet kroppstemperatur, appetitt og væskebalanse. Hypothalamus kalles også kroppens autopilot, fordi den er så flink til å styre så mange prosesser i kroppen vår.

Hjernebroen: Søvn og drømmer

Hjernebroen er som et slags sentralbord som hjelper lillehjernen og hjernebarken med å sende beskjeder til hverandre. Hjernebroen er også viktig for å kontrollere søvn og drømmer.

Hjernestammen: Kobler sammen nervene

Hjernestammen sitter nederst i hjernen og knytter hjernen sammen med nervecellene i ryggmargen. Hjernestammen er bygget opp av den forlengede marg og hjernebroen.

Midthjernen: Belønning

Midthjernen ligger mot midten av hjernen og er selve belønningssenteret vårt. Her styres produksjon av dopamin, et signalstoff som får deg til å føle deg glad når du gjør noe du liker.  

Den forlengede marg

Den forlengede marg er avgjørende fordi den passer på at vi puster og at hjertet slår. Den forlengede marg er vanskelig for legene å operere, fordi den er veldig vrien å komme til.

Alle cellene i hjernen er laget på samme måte, men hvert eneste nevron i hver eneste hjerne er helt unik og går i sin egen, spesielle retning.      

Den japanske superdatamaskinen K Computer er en av de raskeste og kraftigste datamaskinene i verden. I 2014 ble 83 000 slike prosessorer satt sammen for å simulere én prosent av hjerneaktiviteten ett menneske har i løpet av ett sekund. Dette var en stor seier, selv om datamaskinen brukte hele 40 minutter på å etterlikne en liten brøkdel av menneskehjernens egentlige kraft.  

Problemet er at de fleste moderne datamaskiner er bygget opp helt annerledes enn menneskehjernen. Hjernen er delt opp i forskjellige områder, som alle har sine egne oppgaver. Hjernen er kanskje mindre presis, men den er mye mer fleksibel, og den har uendelig stor evne til å lære nye ting. Hjernen oppbevarer ikke alle minnene dine på samme sted, men fordeler dem i forskjellige områder etter hva slags minner det er snakk om.         

En moderne datamaskin bruker spesielle programmer til å utføre hver enkelt handling, og all informasjon lagres på samme sted. 

I 2013 mottok Human Brain Project 1 milliard euro for å videreutvikle datateknologi som skal hjelpe oss med å forstå hjernen bedre. Det svært ambisiøse tiårsprosjektet skal utvikle dataverktøy som skal hjelpe forskerne med å forstå hvordan de forskjellige delene av hjernen jobber. Ved å kombinere vitenskap fra flere ulike fagfelt skal forskerne lage et kart over hjernen som vi aldri før har sett maken til. The Human Brain Project skal så bruke dette nye kartet til å bygge en superdatamaskin. Denne maskinen skal kunne etterlikne nervecellene i menneskehjernen.

Foreløpig tror forskerne at de vil trenge omtrent én bærbar datamaskin for hver eneste nervecelle, og de samarbeider derfor med IBM i et forsøk på å utvikle en type datamaskiner som kalles nevromorfiske datamaskiner, som er bygget opp på samme måte som hjernen vår. I 2014 lanserte IBM den første brikken av denne typen. Brikken kalles «SyNAPSE chip» og inneholder en million «nevroner» som er koblet sammen med 256 millioner «synapser». Synapsene er sortert i 4096 «synaptiske kjerner» som fungerer parallelt med hverandre, akkurat som prosesskjernene i hjernen. Akkurat som i hjernen brukes de ulike kjernene bare akkurat når de trengs, og de kan vikariere for hverandre hvis en av dem ikke skulle virke.

Søvnforskning

Ved å følge med på hjernens elektriske signaler prøver forskerne å lære mer om søvnens mysterier.

Hypothalamus: Hypothalamus er koblet sammen med områder i hjernen som kontrollerer våkenhet.  Når du sover, er disse områdene skrudd av.

Thalamus: Når du er våken, sender thalamus informasjon til hjernebarken. Når du sover, sender den færre signaler.

Epifysen: Denne lille kjertelen kalles også konglekjertelen. Den er koblet til øyet via hypothalamus. Når det blir mørkt, sender den ut hormonet melatonin som gjør deg trøtt.

Hjernebarken: Det er hjernebarken du bruker når du tenker. Når du sover, er denne delen av hjernen nesten helt slått av, men enkelte deler av hjernebarken er veldig aktive når du drømmer.

Døgnrytmekjernen: Denne kjernen er vår innebygde klokke. Døgnrytmekjernen har bare 50 000 nevroner og er koblet til øynene. Når det er lyst, sender den ut et kraftig hold-deg-våken-signal.

Hjernen i utvikling

Baby

Babyer blir født lenge før hjernen deres er ferdig utviklet. De første leveårene vokser hjernen raskt. Alt barnet opplever og lærer, gjør at nervecellene i hjernen kobler seg sammen på flere nye måter. Når barnet fyller to år, har det 1,5 ganger så mange koblinger som et voksent menneske.

Barndom

Støtteceller (eller gliaceller) beskytter, isolerer og leverer næring til hjernens nerveceller. Disse støttecellene flytter på seg og vokser gjennom hele barndommen. Den beskyttende «hvite materien» begynner å utvikle seg før vi fyller tre år.

Ungdomstid

Når du fyller elleve år, danner ikke hjernen din like mange nye koblinger lenger. I stedet begynner en periode med finjusteringer og nedskjæringer. I stedet for å lage flere koblinger konsentrerer hjernen seg om å forbedre de informasjonsveiene som brukes oftest, og å kvitte seg med dem som ikke brukes.

Tenårene

Vedlikeholdet og opprydningen i hjernen begynner bakerst og går sakte framover. Hjernens ryddemannskaper jobber fortsatt med dette når du blir tenåring. Frontallappen, som står for planlegging, dømmekraft og rasjonell tenkning, blir sist ferdig. Mange forskere tror at den indre klokken din ikke er helt ferdig ennå, og at det er derfor du helst vil legge deg og stå opp senere.

Voksenliv

Når du blir tjue år, er hjernen din ferdig ryddet. Du kan fortsatt danne nye koblinger, men det går mye saktere enn det gjorde da du var liten. Det hjelper å ha en aktiv livsstil og å gi hjernen den trimmen og stimuleringen den trenger. Da styrker du de koblingene du allerede har, samtidig som hjernen din lager nye når du lærer noe nytt.

Alderdom

Skader på hjernen er veldig vanskelige å reparere, og de merkes ofte tydeligere når man blir eldre. Koblinger forsvinner når nerveceller svinner hen, og noen ganger kan det samle seg reststoffer mellom synapsene. Da kan hjernefunksjonen gradvis bli dårligere og føre til sykdommer som Alzheimer og Parkinson.

Å ta bilde av hjernen

Lær mer om hvordan vi kan ta bilder av hjernen din mens du er våken.

CT: Computertomografi (CT) bruker røntgenstråler til å lage et 3D-bilde av hjernen. Strålene som sendes gjennom kroppen, går fort gjennom væske og saktere gjennom knokler og hardt vev. Ved å måle hvor fort strålene beveger seg, kan maskinen tegne et tetthetskart. Denne undersøkelsen er veldig nyttig når legen skal undersøke om du har fått kreft.

fMRI: Funksjonell magnetresonanstomografi kan vise oss hvilke områder av hjernen som er aktive. Denne maskinen ser hvor mye oksygen det er i blodet som strømmer gjennom hjernen. Når du bruker et område av hjernen din, vil det området forbruke mer oksygen, og det synes på bildet. En MR-maskin kan lage et detaljert bilde av hjernen hvert annet sekund.

PET: Positronemisjonstomografi viser hvilke celler i hjernen som er aktive. Først sprøyter legen et radioaktivt stoff inn i blodårene dine, og etterpå tar han bilder av hjernen for å se hvilke celler som tar opp det radioaktive stoffet. Radioaktiviteten er så svak at den ikke er farlig for deg. Ofte sammenlikner legen bilder fra både MR, CT og fMRI for å undersøke hvordan hjernen fungerer. Da kan legen oppdage både psykiske sykdommer, epilepsi og kreftsvulster.

EEG: Elektroencefalografi måler de elektriske signalene som hjernecellene i hjernebarken lager når de sender beskjeder til hverandre. Hvis du skal gjøre en slik undersøkelse, får du elektroder festet til hodebunnen. Elektrodene «ser» hvilke hjerneceller som er aktive. Denne metoden er spesielt nyttig når man skal undersøke om du har epilepsi eller om du sover godt.

Høyre og venstre hjernehalvdel

Mange tror at den ene hjernehalvdelen bestemmer hvordan vi tenker.

Det er riktig at de to hjernehalvdelene har hver sine oppgaver, men det har ikke noen sammenheng med hva slags personlighet du har. Noen psykologer mener at den høyre hjernehalvdelen er mest aktiv hos kunstneriske og kreative mennesker, og at den venstre hjernehalvdelen er mest aktiv hos dem som liker matematikk og logisk tenkning.

Noen forskere ved universitetet i Utah i USA hadde lyst til å undersøke nærmere om dette stemte. De delte hjernen i 7000 områder og tok fMRI-skanninger av over 1000 mennesker! Etterpå studerte de bildene for å prøve å finne ut om noen mennesker har flere koblinger i den ene hjernehalvdelen enn i den andre, og om den ene halvdelen er mer aktiv hos noen mennesker enn hos andre.

Forskerne fant ut at det ikke var forskjell på hjernehalvdelene, men at hjerneceller som lå nær hverandre, snakket oftere og bedre sammen enn dem som var langt unna hverandre. Så i stedet for å sende hvert eneste signal til den andre halvdelen av hjernen har de hjernecellene som ofte snakker sammen, laget små klynger rett ved siden av hverandre, nesten som om alle vennene dine skulle bo rett ved siden av deg!

Slike klynger kan ha ansvar for ulike oppgaver i kroppen. Celler som har ansvar for oppgaver som likner hverandre, slår seg da ned på samme side av hjernen for at beskjedene skal komme fort fram. Når du snakker med vennene dine, er det for eksempel viktig at du både kan snakke selv, og at du kan forstå hva vennene dine svarer. De delene av hjernen som vi bruker til disse oppgavene, ligger som oftest samlet i venstre hjernehalvdel.

Du bruker altså begge halvdelene av hjernen din like mye, men til forskjellige ting. Det er fullt mulig å være en fantastisk forsker og flink i matte, samtidig som du er en kreativ forfatter eller en kunstnerisk maler.

Hva skjer i hjernen når du kjeder deg?

Det er ingen som vet akkurat hva som skjer inne i hodet vårt når vi kjeder oss. Forskerne jobber med å finne det ut, men foreløpig er de litt uenige. Noen mener at vi kjeder oss fordi det skjer for lite nytt. Andre mener at vi blir for opptatt av at vi har gjort det før, at vi kan det, og at det vi skal gjøre, er altfor lett. Kanskje det er begge deler? Kjedsomhet er en følelse, akkurat som sinne og glede.

Når vi kjeder oss, har vi kanskje gjort ferdig noe som hjernen har vært opptatt av lenge. Da trenger den å hvile. Det er derfor det er sunt å kjede seg, særlig for barn, for det er når vi kjeder oss, at hjernen har tid til å modnes og lagre det vi har lært og opplevd. Hvis du lærer noe nytt, eller det skjer noe spennende hele tiden, blir hjernen helt utslitt, og til slutt klarer vi ikke å huske noen ting. I stedet blir vi forvirret og stresset.

Når vi kjeder oss, begynner vi å lete etter noe nytt å tenke på, og noen kan faktisk bli avhengige av at det skal skje noe nytt og spennende hele tiden. Vi mennesker er forskjellige, men alle trenger å lære hjernen at det er greit å hvile. Derfor er det viktig at vi lar hjernen kjede seg litt av og til.  

Hvorfor gjesper vi?

Gjesping er dype, ufrivillige innpust hos både dyr og mennesker, og hittil har den mest populære forklaringen vært at det skjer for å gi hjernen mer oksygen når den er sliten.

Nå har forskerne undersøkt dette litt nærmere, og de har funnet ut at vi gjesper fordi hjernen trenger å kjøle seg litt ned.

Når temperaturen i hjernen stiger, blir konsentrasjonen og hukommelsen vår dårligere. Dermed tar vi dype åndedrag som kjøler ned og klarer opp hjernen. 

Nå vet du litt mer om den fantastiske hjernen vår!