Transcript Hjernen - organet for hvem vi er og hva vi gjør

Hjernen – organet for hvem vi er
og hva vi gjør
Per Brodal
Institutt for medisinske basalfag
Universitetet i Oslo
Når ”direktøren” svikter
Ålesund 19. mars 2014
Hjernen er ikke bare kompleks, den er
fantastisk kompleks (L. Weizkrantz 1997)
The whole problem with the world is that fools
and fanatics are so certain of themselves, and
wiser people so full of doubts.
Bertrand Russel
P. Brodal 2014
2
• Atferdsnivå
• Kognitivt nivå
• Biologisk nivå
Den mereologiske villfarelsen:
Helhetens egenskaper eller atferd blir
feilaktig tilskrevet en del av helheten
P. Brodal 2014
Naiv
reduksjonisme
3
Biologisk nivå
..tendens til støtte til hypotesen vår om at
barn med autisme har endringer både i
nevronal aktivitet ved fMRI og synaptisk
aktivitet
målt
ved
MR-spektroskopi
sammenlignet med friske kontrollbarn.
P. Brodal 2014
Tidsskr.Nor.Legefor. Nr 21, 2012
4
Hvilket nivå befinner forskerne seg på?
“Oppsiktsvekkende resultater”
P. Brodal 2014
5
Kognitivt nivå
We argue that people with autism see the
world more accurately – as it really is – as a
consequence of being less biased by prior
experience.
Trends Cogn. Sci. 16:504-510, 2012.
P. Brodal 2014
6
Naiv reduksjonisme?
Belmonte et al. J.Neurosci. 24:9228-9231, 2004
 It has been said that people with autism suffer from
a lack of ”central coherence”, the cognitive ability to
bind together a jumble of separate features into a
single, coherent object or concept
 Ironically, the same can be said of the field of
autism research, which all too often seems a
fragmented tapestry stitched from differing
analytical threads and theoretical patterns.
P. Brodal 2014
7
Et fugleperspektiv på hjernens
arbeidsmåte
P. Brodal 2014
8
Vi skaper vår virkelighet…
H.J. Jerison (Sci.Am. , Jan. 1976)
 Virkeligheten, eller den virkelige verden vi kjenner
intuitivt, er et produkt av nervesystemet:
 - en modell av en mulig verden, som setter hjernen i
stand til å håndtere den enorme informasjonsmengden
som den mottar og behandler.
P. Brodal 2014
9
Hva er ”sant”?
Betydningen av
kontekst
P. Brodal 2014
Donald MacLeod, 2003
(Trends in Cognitive Sciences vol 7, No 3)
10
Mye informasjon er tvetydig..
Betydningen av
hvor vi har
oppmerksomheten
+
P. Brodal 2014
+
11
Hvordan hjernen arbeider
Betydningen av
forhåndskunnskap
Fra Frith: Making up the mind. 2007
P. Brodal 2014
12
Hvordan hjernen er organisert
P. Brodal 2014
13
Nerveceller kommuniserer..
Frisetting av
nevrotransmitter
Dendritt
Elektrisk signal
Synapse
Akson
Mange synapser
kan endres ved
bruk
P. Brodal 2014
14
Kortikale nevroner..
•Menneskets hjernebark
inneholder 20 milliarder
nevroner..
•Hvert kontaktes av
noen tusen andre..
•..og danner selv
synapser med noen
tusen
P. Brodal 2014
15
Hvordan hjernen arbeider: Utbredte,
oppgavespesifikke nevrale nettverk
Oppmerksomhet
Motivasjon/affekt/emosjoner
Hukommelse
Kroppsrepresentasjon
(kroppsbilde, kroppsskjema,
eierskap…)
Smerte
Kontroll av målrettede
bevegelser
P. Brodal 2014
16
Synkronisert aktivitet nettverkets
”signatur”?
P. Brodal 2014
Raichle M E J. Neurosci. 2009;29:12729-12734
17
En nevrongruppe inngår I flere
nettverk
Oppmerksomhet
Motivasjon/affekt/emosjoner
P. Brodal 2014
18
Nettverk i hjernebarken som deler
nevrongrupper?
Gyrus cinguli
Smerte
Insula
Kroppsrepresentasjon
(kroppsbilde,
kroppsskjema, eierskap..)
Oppmerksomhet
P. Brodal 2014
+ Emosjoner
+ Autonome funksjoner
+ Kognitive funksjoner
19
Tre grunnleggende (core) nettverk
Handlingsnettverk –
«Central Executive Network; executive
functions»
Viktighetsnettverk –
«Salience network»
Introspeksjonsnettverk –
«Default mode network; resting state
network..»
Aktivt i våken rolig tilstand (Thinking
about what is not going on around us)
P. Brodal 2014
20
Skifte mellom
oppmerksomhetstilstander
Orbitofrontal
korteks –
EVALUERING:
hvor viktig er det
jeg holder på
med?
Locus coeruleus (LC)
NORADRENALIN
Gyrus cinguli –
MONITORERING:
Hvordan går det, får
jeg det til?
PONS
To aktivitetstilstander:
Skurer: FOKUSERT OPPMERKSOMHET
Jevn: SØKENDE
P. Brodal 2014
21
Kan tanker og følelser skilles?
Antonio Damasio (University of Iowa):
 ..det bisarre skillet mellom tanke og følelse
(kognisjon og emosjon), som om man på en eller
annen måte kunne ha tanker uten følelser, og et
sinn uten affekt
 ..skillet mellom emosjon og kognisjon fikk sitt
anatomiske motstykke i dualismen mellom det
limbiske system og hjernebarken
P. Brodal 2014
22
Alle tre hovednettverkene er aktive ved
emosjoner…
Meta-analyse av
studier av
aktivering (fMR)
ved ulike
emosjoner
”.. fail to demonstrate
a consistent and
specific relationship
between activation in
any one region of brain
tissue and any one
emotional faculty.”
Lindquist & Barrett Trends Cogn. Sci. 16, 2012
P. Brodal 2014
23
Skade av prefrontalkorteks
 Eksempel på hvordan det går når tanke og
følelse ikke går sammen?
• pasienter med prefrontale skader er
intellektuelt intakte, og greier de fleste
nevropsykologiske tester bra, men er likevel
ute av stand til å leve et normalt liv
P. Brodal 2014
24
Om nettverkenes utvikling
P. Brodal 2014
25
Lærende nettverk
Presis informasjon
(hva, hvor, når)
Transmittere:
Glutamat, GABA
Modulerende synaptisk påvirkning
(motivasjon, oppmerksomhet)
Transmittere:
Noradrenalin, acetylkolin,
dopamin, serotonin
P. Brodal 2014
26
Utvikling av hjernen etter fødselen
 Første leveår: tredobling
 Voksen vekt oppnås ved 5årsalder
 Stadig remodellering frem til
voksen alder
•
•
•
Nerveceller i hjernebarken
Størst synapsetetthet i korteks
første til andre leveår
Spesielt stor reduksjon i
kortikalt synapseantall rundt
puberteten
Bruk av systemene avgjør
funksjon
Nyfødt
P. Brodal 2014
2 år
27
Utvikling av funksjonelle nettverk
SYNAPSE-ELIMINASJON:
reduksjon i tetthet av lokale
forbindelser (?)
MYELINISERING:
økning i lange funksjonelle
forbindelser
P. Brodal 2014
Fair et al. 2008
28
Tidlig genetisk forstyrrelse – endret
hjernefunksjon som voksen
Niwa et al. 2010 (Neuron 65:480-489)
 Musemodell: forbigående hemming (knockdown) in
utero av genet DISC1 (Disruptive-In-Schizophrenia1)
 Neonatalt forstyrret dendrittutvikling
 Etter puberteten forstyrret utvikling av dopaminerg
funksjon og nevrale nettverk i prefrontalkorteks
 Korrelert med spesifikke kognitive og
atferdsmessige avvik
P. Brodal 2014
29
Utvikling av evne til oppmerksomhet
Voelker et al. Neuroscience 164:121-130P, 2009
 sammenheng mellom plymorfisme av COMT-genet
og evne til oppmerksomhet hos små barn
 også sammenheng mellom “parenting quality” og
oppmerksomhet
 relatert til utvikling av spesifikke nettverk (?)
P. Brodal 2014
30
Arv og miljø i nettverkenes utforming
Han and Northoff (Nature Rev. Neurosci. 2008)
 Mennesker oppvokst i ulike kulturer har ulike
aktiveringsmønstre ved samme kognitive oppgave
 ”If brain regions and their connectivity (for example,
their wiring) are constitutionally dependent on the
environmental context, it would be impossible to to
consider the brain in isolation from the environment.”
P. Brodal 2014
31
“Et nytt syn på hjernen..”
A.R. Luria (sitert av Oliver Sacks i ”An Anthropologist on Mars”):
 ..ikke som programmert og statisk, men heller
som dynamisk og aktiv..
 ..hjernen prøver å konstruere et koherent selv
og en forutsigbar verden, uansett hvilke defekter
eller forstyrrelser av funksjon den er utsatt for
P. Brodal 2014
32