Hjernens opbygning | Hvad fanden skal jeg bruge dette til? #1

Hej verden.

Hvis man kender mig (og lytter til hvad jeg siger), så vil man vide, at jeg har faget neuropsykologi i dette semester, og at det betyder, at jeg har gang i et længerevarende projekt, hvor jeg forsøger at lære at forstå hjernens opbygning så hurtigt og samtidig så grundigt som muligt. Det er dog som om, at mine 20 siders noter med forklaringer på en masse smarte latinske udtryk, ikke rigtigt er blevet lagret i min langtidshukommelse. Derfor vil jeg nu forsøge at fremme læringsprocessen ved at skrive dette indlæg, der handler om hjernens opbygning, da det forhåbentligt kan resultere i, at jeg kommer til at kunne huske stoffet bedre, og at der måske er folk ude i verden, der kan lære noget af det.
Jeg har desuden besluttet, at jeg ligeså godt kan udnytte muligheden til at gøre det til en serie af indlæg, der alle kommer til at handle om forskellige psykologiske emner. Idéen til det udspringer af, at jeg har indset, at jeg er nødt til at minde mig selv om, hvad jeg kan bruge alt det, jeg lærer til, for ellers føles det ret meningsløst at læse 150-200 sider om ugen. Hvis jeg skal forblive motiveret, er jeg nødt til at føle, at jeg er i stand til at videreformidle det, jeg har lært, og forklare det så alle andre også kan forstå det og måske bruge det til noget. For hvad skulle meningen være med at studere psykologi, hvis jeg bare holder det, jeg lærer, inde i mit eget hoved?

(Uni på en vinterdag, næh hvor flot)

Men nu ikke mere snak og sjov, for nu bliver det alvorligt:

Ovenstående er en hjemmelavet model over hjernen set fra venstre side. Forrest (i det pink område) er pandelappen, frontal lobe, placeret. Ved siden af (i det blå område) ses isselappen, parietal lobe, mod højre (det lilla område) ses nakkelappen, occipital lobe, og herunder ses lillehjernen (cerebellum) og rygmarven (spinal cord). Til sammen udgør de fire lapper hjernebarken, cerebral cortex, som er det yderste lag, der beskytter de strukturer, der ligger gemt indenunder.
Pandelappen/frontallappen er vigtig for vores bevægelser og for kognition (tankeprocesser, følelser, indlæring mv.) på højt niveau. Isselappen modtager sensorisk information, og er vigtig for den såkaldte spatiale kognition, og altså vores fornemmelse for rum. Tindingelappen er derimod ansvarlig for lugtesansens, læring, hukommelse og lydindtryk, og hvis denne del af hjernen beskadiges vil det kunne ødelægge hørelsen. Til sidst er der nakkelappen, der modtager og processerer information fra øjnene og dermed er ansvarlig for synet.

Men før jeg forklarer yderligere om hjernens opbygning, opdelinger og disses funktioner, vil jeg forklare, hvad hjernen består af på celleniveau, da udgangspunktet for at forstå helheden er at have en forståelse for de enkelte dele.

Neuroner og synapser

Hjernen består af neuroner (et smart ord for hjerneceller/nerveceller). Det anslås, at den typiske menneskehjerne indeholder 80-90 billioner neuroner (en billion er tusinde milliarder, så det er en hel del). En neuron kan betragtes som en utroligt lille informations-processerings-enhed, der modtager input fra andre neuroner og bearbejder disse, hvorefter den processerede information sendes videre til andre neuroner.

Hver neuron har altså information i sig, som den ønsker at sende videre til andre neuroner, så det kan blive sendt til den rigtige del af hjernen, hvor det kan processeres. Derfor er der nødt til at være forbindelser imellem neuronerne, så de kan kommunikere med hinanden (denne kommunikation kaldes neurotransmission). Neuronforbindelser kaldes synapser, og er små mellemrum, der er mellem neuronerne, hvor neuronerne har kontakt til de omkringliggende neuroner. Eftersom der er 80-90 billioner neuroner i hjernen er der endnu flere synapser, faktisk op til tusinde billioner. Synapserne består af en presynaptisk membran, en synaptisk kløft og en postsynaptisk membran. Den presynaptiske membran transmitterer information ved at udløse en neurotransmitter til den synaptiske kløft, der er mellemrummet mellem to neuroner. Denne neurotransmitter indeholder et stof, der bidrager til kommunikation mellem neuronerne. Elektrisk aktivitet i den presynaptiske membran får neurotransmitteren til at blive udløst til den synaptiske kløft, og her bevæger den sig så over, indtil den når til de postsynaptiske receptorer, der står for at indfange og reagere på neurotransmitterens indhold. Det vil sige, at neurotransmitteren i sig selv aldrig kommer helt ind til den postsynaptiske membran, da den blot binder sig til receptorerne og derefter bliver udstødt igen, når den postsynaptiske membran har afgivet et svar og sendt det afsted (det er egentligt trist, men sådan er det at være en neurotransmitter).

Forskellige typer af neuroner og bestanddele

Neuronerne består af flere forskellige organeller, og hvis man har haft biologi for nylig vil man muligvis kunne huske, hvad mitokondrier, ribosomer og cellekerner er for noget. Hvis ikke kan jeg afsløre, at cellekernen er det sted i cellen, der indeholder generne/arvematerialet i form af DNA, imens mitokondrierne står for at producere energi i hver celle og ribosomerne står for proteinsyntesen, hvor information fra cellekernen bliver omsat til proteiner, der skal bruges i cellen.

Desuden har neuronerne fire strukturelle opdelinger, der hver er specialiseret i en form for informationsprocessering:

  1. Cellelegemet (soma), der indeholder cellekernen (nucleus). Den fungerer som en intergrationszone, hvor den information, neuronen modtager, bliver bearbejdet.
  2. Dendritter – disse modtager input i form af impulser fra andre neuroner, og derfor kaldes de også input zonen. Dendritterne er arrangeret som forgreninger, der udspringer fra cellelegemet, og som ligner træer lidt, hvilket er praktisk, da de dermed kan have flere kontaktpunkter med andre neuroner (dvs. flere synapser).
  3. Axoner – disse står for at bære informationer/impulser fra neuronens soma og ud (dette hedder anterograd (fremadrettet) transport), og axonerne kaldes derfor overføringszonen. Hver axon forgrener sig i underordnede axoner (axon collaterals). Axonerne står også for den retrograde transport, hvilket modsat den anterograde, vil sige en tilbagerettet axontransport, der bærer materiale langvejs fra og tilbage til cellelegemet.
  4. Axonpoler/terminaler – disse er små specialiserede “buler”, der sidder for enden af alle de underordnede axoner. Dette kaldes output zonen, fordi de står for at transmittere neuronens aktivitet på tværs af synapserne og videre til andre celler

Med andre ord, så foregår der en hel del transport til og fra neuronernes cellelegemer, neuronerne imellem og på både korte og lange afstande. Derfor er der brug for alle disse bestanddele.

Der findes flere forskellige former for neuroner, der har forskellige funktioner i kroppen, der som følge heraf har dendritter og axoner med forskellige størrelser og længder, alt afhængig af, hvilken form for informationsprocessering de skal udføre. Der findes bl.a. motorneuroner, der står for at styre bevægelserne, og som har lange axoner, der rækker ud til musklernes synapser og får dem til at trække sig sammen og på den måde reagere på hjernens kommandoer. Der findes også sensoriske neuroner, der står for at bære information fra det perifere nervesystem og tilbage til rygmarven og hjernen (centralnervesystemet/CNS). Det er altså neuroner, der fx detekterer lyd eller lys, og som skal videregive disse impulser til CNS.

Dog er langt de fleste af hjernens neuroner interneuroner, der bare står for at modtage informationer og sende disse videre til andre neuroner. Disse har korte axoner, fordi de ikke skal transportere impulser over lange afstande, da de bare kan videregive dem til de neuroner, som de ligger afstandsmæssigt tæt på. Derfor kan de siges at være de mest funktionelle neuroner.

Neuronerne har altså en stor diversitet, da de kan have mange former og størrelser. Det er ligesom den menneskelige population; nogle har meget store og lange kroppe, andre har brede og korte kroppe og andre har korte og smalle kroppe (og andre variationer er også mulige). Ingen af disse typer kan siges at være bedre end de andre, da det alt sammen afhænger af, hvilken funktion de hver især har. Fx er det fordelagtigt, at de neuroner, der forbinder rygmarven med resten af kroppen, har axoner, der kan være over en meter lange, da de skal transportere neuronens elektriske signaler væk fra cellelegemet og ud til fx hånden. Det ville ikke kunne lade sig gøre, hvis axonen var en millimeter lang. På den anden side er det mere adaptivt/fordelagtigt, at neuroner der ligger tæt op ad mange andre neuroner, har korte axoner, da de ikke skal transportere de elektriske signaler særligt langt. Det ville desuden blive noget værre rod, hvis alle neuronerne havde lange axoner, da de bare ville vikle sig sammen og alt ville blive træls. Neuronerne har forskellige opgaver og derfor er det praktisk, at de kan variere i størrelse og form.

Hjernens plasticitet

Noget andet, der er praktisk, kaldes neurogenesis. Det vil sige, at nye neuroner dannes i hjernen. Dette sker både rent udviklingsmæssigt hos børn for at muliggøre, at hjernen kan færdigudvikles, og det sker hos voksne, dog ikke i samme grad, da neurogenesis generelt aftager med alderen. I den voksne hjerne opstår neuronerne to steder i hjernen; i en del af hippocampus, der som bekendt er vigtig for læring og hukommelse, og i striatum, der er en del af forhjernen, der er væsentlig for belønningssystemet. Man kan selv gøre meget for at fremme neurogenesis-processerne i sin hjerne: helt overordnet fører læring til, at der i højere grad dannes nye hjerneceller, og dette er sådan set meget logisk. Men andre ting som fx den mad, man spiser, madens konsistens og ens stressniveau kan enten fremme eller hæmme neurogenesis. Dette er interessant, da det sådan set vil sige, at vi påvirker vores hjerner med den livsstil, vi fører.

Et andet begreb, der beskriver hvordan vores hjerner påvirkes af vores levevis, handler om neuroplasticitet. Dette henviser ikke til, at der dannes nye neuroner, men derimod at forbindelserne mellem neuronerne ændres, som følge af vores adfærd og stimuli fra omgivelserne. Dette foregår i praksis ved, at synapserne (mødepunkterne ml. neuronernes forgreninger) kan forsvinde eller opstå nye steder, som respons på en ændret synaptisk aktivitet. Denne forhøjede synaptiske aktivitet i bestemte netværk/nervebaner fører til kraftigere signaler, der fører til flere neuroner og dermed også flere synapser og forbindelser. Hjernen indretter sig dermed efter, hvordan vi bruger den. Neuroplasticiteten er altså nervesystemets evne til at ændre sig som respons på menneskets omgivelser og indkommende stimuli herfra. Derfor er der noget om snakken, når man siger, at hjernen bliver bedre af at blive brugt, og at den ligesom en muskel kræver træning, hvis den skal blive bedre og stærkere.

Hjernen set indefra (tværsnit)

Ovenfor ses endnu en hjemmelavet model af hjernen (encephalon på latin), som her er set indefra i et tværsnit, der viser de forskellige strukturer, der findes under hjernebarken.

Generelt kan det siges, at hjernen er opdelt i forhjernen, midthjernen og baghjernen, hvilket ovenstående model (som jeg har tegnet af efter, selvom jeg ikke har brugt de samme farver) viser på en meget fin måde. Desuden er der to hjernehalvdele, der begge er identiske, og på ovenstående model ses den højre hjernehalvdel.
Hele det blå område udgør storhjernen (cerebrum), der indeholder hjernebarken (cerebral cortex), der er hjernens yderste del, der er opdelt i de to hjernehalvdele og de fire lapper, som nævnt ovenfor. Neuronerne i hjernebarken er opdelt i seks lag i et væv, der kaldes neocortex, som jeg vender tilbage til senere. Det er i hjernebarken at de “højere kognitive funktioner” styres, og desuden gør hjernebarken os i stand til at være bevidste.  Hjernebarken er altså rimeligt vigtig, kort sagt.

En vigtig del af storhjernen, der befinder sig i forhjernen, er det limbiske system, der er et MEGET vigtigt system, og nu skal jeg fortælle hvorfor:

Det limbiske system

Det limbiske system er utroligt vigtigt for vores hukommelse, læring, instinktive adfærd og den emotionelle processering. Det er et udspredt område af nuclei (samlinger af neuroner) i hjernen, som tilsammen danner et netværk, og det er udviklingsmæssigt et af hjernens ældste områder. Det består af amygdala, der er en samling af neuroner, der er placeret i den mediale tindingelap, hvilket vil sige sådan ca. lige midt i hjernen, sagt på en mere upræcis måde. Amygdala styrer lugtesansen fordi området for de olfaktoriske sanser (lugtesansen) er placeret her, ligesom amygdala også står for regulation af, respons på og behandling af emotioner (et smart ord for følelser).

Det limbiske system indeholder desuden hippocampus, som er vældigt vigtig for vores indlæring, hukommelse og særligt evnen til at danne episodiske og selvbiografiske erindringer (altså at huske personlige begivenheder med større eller mindre personlig signifikans). Desuden spiller hippocampus ind for vores orienteringsevne (så når jeg farer vild gang på gang forskellige steder i Aarhus, er det altså specielt hippocampus, der er ansvarlig for dette). Begynder man at lide af Alzheimers er det i hippocampus, at de første ændringer kan ses.

To andre vigtige dele af det limbiske system er hypothalamus og thalamus. Hypothalamus ligger under thalamus og står for hormonregulering og regulation af sult, tørst, temperatur, vrede, frygt, seksuel adfærd og stofskifte. Den regulerer altså mange funktioner i kroppen og har derfor mange nerveforbindelser (dvs. neuroner og synapser). Generelt er hypothalamus den del af hjernen, der står for at reagere hormonalt på menneskets oplevelser, og derfor er den vigtig for vores valg og beslutningstagen. Desuden styrer hypothalamus hypofysen, der er den lille røde klump, der ligger nedenunder det karrygule område på figuren, som står for at producere og regulere hormoner, og som desuden har en tæt forbindelse til den primitive hjerne (den ældste del af hjernen), hvilket gør at den kan udøve stor kontrol over kroppens andre organer.
Ovenover hypothalamus, imellem midthjernen og hjernebarken, er thalamus som sagt placeret, og den står for at fordele og videresende information, i form af sensoriske og motoriske signaler, til resten af cortex. Desuden er bevidstheden placeret her (mere eller mindre).

Desuden findes hjernebjælken, corpus callosum, og ovenpå denne ligger cingulate gyrus, der også er en del af det limbiske system, og som er vigtig for dirigeringen af vores opmærksomhed. Den er placeret midt i hjernebarken og modtager input fra thalamus og neocortex (der ligger ovenpå det limbiske system), og sender output til den limbiske cortex, der omgiver det limbiske system.

Hypothalamus og andre limbiske strukturer, der ligger tæt på hjernens base, kobles til amygdala via såkaldte stria terminalerJeg kan umiddelbart intet huske om disse, men i mine noter har jeg skrevet at de: “deltager i det vi er meget motiverede for, fx sex og trusler, og står for at integrere hormonelle signaler”. Så det er jo interessant.

Diverse andre vigtige strukturer i hjernen

Under det limbiske system ligger krybdyrhjernen, der er den del af hjernen, der evolutionært set er blevet udviklet tidligst, og som derfor ligner dyrenes hjerner meget. Det skal dog ikke forstås sådan, at menneskets krybdyrhjerne er identisk med krybdyrenes hjerne, da de har udviklet sig i to forskellige retninger rent evolutionært.

En anden vigtig del af hjernen sidder i baghjernen og kaldes hjernestammen. Den forbinder cerebrum og cerebellum (stor- og lillehjernen) med rygmarven (som leder sensoriske informationer fra kroppen til hjernen og motoriske signaler fra hjernen til kroppen) hvorfor den er en vigtig del af CNS (centralnervesystemet). Den styrer nogle livsnødvendige funktioner såsom regulering af åndedræt og kredsløb. Hjernestammen består af medulla (den forlængede rygmarv, der er det nederste af hjernestammen), som er forbundet til hjernebroen (pons), der er en bro mellem storhjernens to hjernehalvdele, der desuden er vigtig for finmotorikken. Ovenover hjernebroen findes midthjernen, der er vigtig for sensoriske og motoriske indtryk. Desuden indeholder den øvre del af midthjernen de såkaldte øvre og nedre colliculus, der står for hhv. at modtage syns- og lydindtryk. Desuden indeholder midthjernen to vigtige motoriske centre, der hedder substantia nigra, som indeholder neuroner, der udløser neurotransmitteren dopamin, der er vigtig for vores fysiske og psykiske funktioner, indlæringsevne, hukommelse mv, og den røde nucleus, der kommunikerer med motorneuronerne i rygmarven, som er vigtige for vores bevægelser.

Desuden er der lillehjernen, cerebellum, der er placeret bagerst i hjernen under nakkelappen (occipital lobe), og er forbundet til cerebrum via hjernebroen, der ligger nedenunder den. Cerebellum står for at koordinere vores bevægelser og “udglatte” dem så de bliver mere sammenhængende. Den har desuden en funktion for bestemte kognitive aspekter (hvad det så end er) og nogle former for læring.

(Et forfærdeligt madbillede fra i sommer, som jeg føler for at sætte ind, selvom det ingen relevans har, andet end at det minder mig om et fremragende måltid).

Ventrikelsystemet

Hjernen flyder rundt i såkaldt hjernerygmarvsvæske, cerebrospinal fluid (CSF), hvilket er utroligt praktisk, da det beskytter den mod stød, at den ikke bare ligger og kan trille rundt indeni hovedet, når vi fx bukker os ned. Derudover er det via CSF at bestemte materialer kan udveksles, hvilket fx er næringstoffer mellem blodkarrene og hjernevævet. CSF dannes af choroid plexus, og består af filtreret blod. Det lyder ikke så rart, men det er funktionelt.

Og nu, hvor jeg har forklaret hvad CSF er, kan jeg næsten ikke komme udenom at forklare det ventrikulære system. Det er et system, der er forbundet med rygmarven, og som består af nogle hulrum (ventrikler) i CNS, der indeholder CSF væsken. Det består af fire ventrikler, hvoraf de to af disse ventrikler (de laterale ventrikler) er placeret i siden af hver sin hjernehalvdel, og går ud i alle fire lapper. Disse to ventrikler er omgivet af choroid plexus, der som sagt danner CSF.
Ventrikelsystemet fungerer således, at CSF flyder fra de laterale (sideliggende) ventrikler og hen til den tredje ventrikel, der er placeret i midthjernen. Herfra fortsætter det ad en “smal gang” hen til den fjerde ventrikel, som ligger mellem cerebellum (lillehjernen) og pons (hjernebroen). Under cerebellum findes tre små åbninger, hvoraf CSF kan slippe ud af det ventrikulære system og cirkulere op over hjernens ydre overflade og rygmarven. Herefter absorberes CSF tilbage i cirkulationssystemet igennem nogle store vener, der er placeret nedenunder kraniets top. Og så kan processen ellers fortsætte for evigt. Er det ikke smukt?

Hvad fanden skal jeg bruge dette til?

Det skal jeg sige dig! Du/vi skal bruge dette til at få en større forståelse for, hvad der er grundlaget for vores tanker, følelser, reaktioner og adfærd. For vores adfærd og kognitive evner kan i høj grad siges at være et resultat af, hvor funktionelle forbindelserne er imellem de forskellige hjerneområder, og hvor effektiv en kommunikation der er mellem de forskellige bestanddele, heriblandt neuronerne, der er små og uendeligt mange, og som hele hjernen er udgjort af. Der er næsten 100 BILLIONER neuroner, og ja, det er fandme mange. Men selvom vi fødes med så mange hjerneceller, kan vi som nævnt også selv påvirke forekomsten af nye neuroner, og vi kan påvirke de synaptiske forbindelser mellem de forskellige neuroner, ved at træne vores hjerner, så forbindelserne styrkes og antallet af dem forøges, så der kan sendes kraftigere signaler igennem dem. Vores adfærd og vores omgivelser har en betydning for vores hjerners opbygning, og selvom der ikke som sådan er kommet nogle nye strukturer til i mange, mange år, og vi har de samme hjerner, som de havde i stenalderen, er hjernen altså stadig i stand til at udvikle sig pga. sin neuroplasticitet, så vi dermed kan tilpasse os vores omgivelser. Det er fandme praktisk.
Hjernen er utroligt kompleks, og jeg kunne have lavet et indlæg på 300 sider og stadig ikke have forklaret alting grundigt nok. Men dette var en form for introduktion til hjernens opbygning, og selvom intentionen primært var at skrive dette for min egen lærings skyld, håber jeg, at nogle af jer kunne bruge det til noget og måske endda lære noget af det. Skriv en kommentar, hvis du har læst det hele (så giver jeg et stykke virtuel kage) og lad mig vide, om du forstod det eller om det hele var en stor gang pis. Og hvis du er en person, der allerede ved en masse om hjernen, så lad mig også vide, om det var en stor gang pis, eller om det var ok.

Hyg jer – og husk cykelhjelmen, for hjernen er for vigtig til at du kan tåle at få den ødelagt!

//A

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *