Future PLC Quay House, The Ambury, Bath, BA1 1UA
Bokmagasinets redaktion
Redaktör Charles Ginger Formgivare Andy Downes & Steve Dacombe Sammanställt av Philippa Grafton & Harriet Knight
Chef för konst och design Greg Whitaker
Redaktionell chef Jon White
Verkställande direktör Grainne McKenna
Tidningsredaktör
Redaktör Ben Biggs
Formgivare Duncan Crook
Fotografi
Alla upphovsrätter och varumärken erkänns och respekteras
Annonsering
Mediapaket finns tillgängliga på begäran
Kommersiell direktör Clare Dove
Internationell chef
Chef för Print Licensing Rachel Shaw
licensing@futurenet.com
www.futurecontenthub.com
Cirkulation
Chef för Newstrade Tim Mathers
Produktion
Chef för produktion Mark Constance
Projektledare för produktion Matthew Eglinton
Produktionschef för reklam Joanne Crosby
Controller för digitala utgåvor Jason Hudson
Produktionschefer Keely Miller, Nola Cokely, Vivienne Calvert, Fran Twentyman
Tryckt i Storbritannien
Distribueras av Marketforce - www.marketforce.co.uk För förfrågningar, vänligen maila: mfcommunications@futurenet.com
GPSR EU RP (endast för myndigheter) eucomply OÜ Pärnu mnt 139b-14 11317, Tallinn, Estland hello@eucompliancepartner.com, +3375690241
Inuti din hjärna sjätte upplagan (HIB6792) © 2025 Future Publishing Limited
Vi har åtagit oss att endast använda tidningspapper som härrör från ansvarsfullt skött, certifierat skogsbruk och klorfri tillverkning. Papperet i denna boktidning har anskaffats och producerats från hållbart förvaltade skogar som uppfyller strikta miljömässiga och socioekonomiska standarder.
Allt innehåll © 2025 Future Publishing Limited eller publicerat under licens. Alla rättigheter förbehållna. Ingen del av denna tidning får användas, lagras, överföras eller reproduceras på något sätt utan föregående skriftligt tillstånd från utgivaren. Future Publishing Limited (företagsnummer 2008885) är registrerat i England och Wales. Registrerat kontor: Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA. All information i denna publikation är endast avsedd som information och är, såvitt vi känner till, korrekt vid tidpunkten för tryckning. Future kan inte ta något ansvar för fel eller felaktigheter i sådan information. Du rekommenderas att kontakta tillverkare och återförsäljare direkt när det gäller priset på de produkter/tjänster som nämns i denna publikation. Appar och webbplatser som nämns i denna publikation är inte under vår kontroll. Vi ansvarar inte för deras innehåll eller andra ändringar eller uppdateringar av dem. Den här tidningen är helt oberoende och inte på något sätt knuten till de företag som nämns i den.

Future plc är ett publikt bolag noterat på London Stock Exchange (symbol: FUTR)
www.futureplc.com

Verkställande direktör Kevin Li Ying
Icke verkställande ordförande Richard Huntingford
Ekonomi- och finansdirektör Sharjeel Suleman

Telefon +44 (0)1225 442 244

En del av den

boktidningsserie

Wevälkomna till

inuti din

brai

Det är ingen hemlighet att den mänskliga hjärnan är en fantastisk sak. Från de rörelser du använder varje dag till de känslor du uttrycker, de drömmar som känns verkliga och de tankar som susar genom ditt huvud - hjärnan styr allt. Århundraden av studier har gett många svar på dess otaliga mysterier. Vi känner till synapserna och nervcellerna som hjärnan består av, och ledande kirurger kan nu kartlägga en persons hjärna och utföra operationer som tidigare var omöjliga. Men det finns fortfarande så mycket som vi inte förstår. Vad innebär det egentligen att vara medveten? Varför har vi kognitiva fördomar när fakta motsäger oss? Och varför är vissa människor psykopater som ser världen på ett helt annat sätt? I den här boken får du ta del av några av svaren på dessa frågor, följa en banbrytande neurokirurgs liv och återuppleva några av de mest bisarra experiment som någonsin genomförts i den oändliga strävan att förstå hjärnan.

INNEHÅLL

Hjärnans biologi

010	Hjärnans evolution
014	Vänster mot höger
016	Hjärnans celler
017	Blod-hjärnbarriären
020	Hypofysen
021	Självrengörande hjärna
022	Vetenskapen om känslor
028	Hur skapar vi minnen?

021

Självrengörande hjärna

032

Fantasins kraft

052

Xxxxxxxx

Neurovetenskap

050	Vad är medvetande?
056	Varför sover och drömmer vi?
060	Vetenskapen bakom att lyssna på musik
062	Studiet av neurovetenskap
064	Hjärnkirurgi
068	Harvey Cushing
070	Nervproteser

050

Vad är medvetande?

074

Mindtricks

Tankens knep

074	Mindtricks
082	Placeboeffekten
088	Kognitiva fördomar

Hjärnkraft

032	Fantasins kraft
036	Hur hjärnan ser
038	Ansiktsigenkänning
042	Förberedande timing
043	Beslutsfattande
044	Kamp eller flykt

00

088

Kognitiva fördomar

Skador och sjukdomar

096	Sjukdomar i hjärnan
100	10 berömda experiment
108	Psykopater: galna eller dåliga?

096

Sjukdom i hjärnan

122

Framtiden för hjärnkirurgi

100

10 berömda experiment

124

Nästa steg inom neurovetenskap

Framtiden för den mänskliga hjärnan

114	Hjärnteknologi
122	Framtiden för hjärnkirurgi
124	Nästa steg inom neurovetenskapen

010	Hjärnans evolution
Hur utvecklas våra hjärnor?
014	Vänster kontra höger
Förklaring till myten om den "kreativa" och den "logiska" hjärnan
016	Hjärnans celler
De viktigaste cellerna som gör att din hjärna kan fungera
017	Blod-hjärnbarriären
Ta reda på hur denna smarta kraniala kudde skyddar din hjärna samtidigt som den släpper in de näringsämnen du behöver för att överleva
020	Hypofysen och körteln
Alla bugar för den viktigaste körteln
021	Självrengörande hjärna
När du somnar förbereder sig hjärnan för en storstädning
022	Vetenskapen om känslor
Ta reda på kemin bakom dina många känslor
028	Hur skapar vi minnen
Lär dig hur hjärnan skapar och lagrar minnen i detta oförglömliga inslag

010

014

017

022

020

028

Den mänskliga

brain

Våra hjärnor, som beskrivs som det mest komplexa i universum, är verkligen häpnadsväckande

Tärnan utgör bara två procent av vår totala kroppsvikt, men i den finns cirka 86 miljarder nervceller, omgivna av 180.000 kilometer isolerade fibrer som är förbundna med 100 biljoner synapser. Det är en enorm biologisk superdator.
Cellerna i hjärnan kommunicerar med hjälp av elektriska signaler. När ett meddelande skickas öppnas tusentals mikroskopiska kanaler, så att positivt laddade joner kan strömma över membranet. Efteråt flyttar mer än 1 miljon miniatyrpumpar i varje cell tillbaka jonerna igen, redo för nästa impuls.
Neuronernas cellkroppar och deras kopplingar finns i den grå substansen, som förbrukar 94 procent av det syre som tillförs hjärnan. Olika områden ansvarar för olika funktioner, och de kopplas samman av ett fett nätverk av fibrer som kallas vit substans.
När en signal når ändan av en nervcell sprids små paket av kemiska signaler till de omgivande nervcellerna. Dessa kopplingar, som kallas synapser, gör att meddelanden kan skickas från en cell till en annan. Varje nervcell kan ta emot tusentals signaler och samordna dem i tid och rum och med olika typer av kemikalier för att bestämma vad som ska göras härnäst.
Forskare har stimulerat hjärnan elektriskt och kemiskt för att se hur den reagerar på olika signaler, registrerat elektrisk aktivitet för att kartlägga tankar och använt bildbehandling som funktionell MR för att spåra det ökade blodflödet som avslöjar när nervcellerna avfyras. Hjärnans celler kan också studeras i laboratoriet. Tack vare dessa undersökningar vet vi mer om denna otroliga struktur än någonsin tidigare, men vår förståelse är bara i sin linda. Det finns så mycket mer att lära.

Hjärnans utveckling

Från en enda cell till ett otroligt intrikat nätverk på bara nio månader

Några veckor efter befruktningen börjar neurala progenitorer att bildas; dessa stamceller kommer senare att bli alla celler i det centrala nervsystemet. De organiseras till ett neuralrör när embryot knappt är lika stort som en pennspets, och sedan börjar mönstringen som lägger grunden för hjärnans och ryggmärgens strukturella organisation. När hjärnan växer som snabbast kan den generera 250 000 nya nervceller varje minut. När ett barn föds är processen fortfarande inte avslutad. Men vid två års ålder är hjärnan 80 procent av sin vuxna storlek.

Bildning av hjärnan

Denna häpnadsväckande struktur formas och förfinas allt eftersom graviditeten fortskrider

Bakhjärna

Mellanhjärnan

Framhjärnan

Pyramidala nervceller, som dessa, finns i hippocampus, cortex och amygdala

20 watt
Din hjärna är otroligt effektiv och förbrukar mindre energi än en vanlig glödlampa.

Ryggmärg

4 veckor
Hjärnans utveckling startar bara tre veckor efter befruktningen. Den första strukturen är neuralröret, som delar upp sig i regioner som senare blir framhjärna, mellanhjärna, bakhjärna och ryggmärg.

6 veckor
Hjärnans och ryggmärgens mönster är nu utstakat och förfinas gradvis, styrt av gradienter av signalmolekyler som tilldelar olika områden olika funktioner.

Varför hjärnan är skrynklig

Hjärnan viker in sig för att få plats med mer processorkraft

Vecken och fickorna i våra hjärnor är en biologisk raritet som vi bara delar med ett fåtal andra arter, däribland delfiner, vissa primater och elefanter. Det är en smart evolutionär anpassning som gör det möjligt för intelligenta arter att pressa in en enorm mängd kortikal vävnad i ett litet utrymme, vilket gör att enorm hjärnkapacitet kan klämmas in i våra relativt små skallar.
Veckningen börjar under andra trimestern av graviditeten och skapar åsar (gyri) och sprickor (sulci), men biologin bakom de distinkta rynkorna är märkligare än du kanske tror. Hjärnans organisation bestäms av komplexa kaskader av kemiska signaler, men den övergripande formen verkar vara resultatet av enkel fysik. Den grå substansen sitter på utsidan av hjärnan och under utvecklingen växer den snabbare än den vita substansen på undersidan. Detta utsätter strukturen för mekanisk stress, vilket tvingar utsidan att böjas och krökas.

Mus

Makak

Katt

Schimpans

Elefant

Delfin

Människan

Mer skrynkliga hjärnor är förknippade med högre intelligens (hjärnstorlekar ej skalenliga)

11 veckor
I takt med att embryot blir större fortsätter hjärnan att öka i storlek och nervcellerna migrerar och organiseras. Hjärnans yta börjar gradvis vika sig. Vid den här tidpunkten är fostret bara cirka fem centimeter långt.

Hjärnan hjärnan kan förnyas
Forskning har visat att vissa delar av den vuxna hjärnan kan fortsätta att producera nya nervceller, en process som kallas neurogenes.

Födelse
Innan ett barn föds förloras cirka hälften av nervcellerna i hjärnan och förbindelserna beskärs så att bara de mest användbara blir kvar. Denna process fortsätter efter födseln.

"Våra hjärnor innehåller
86 miljarder nervceller och 180.000 kilometer fibrer"

© Thinkstock; Illustrationer av Jo Smolaga

Inuti din hjärna

Fördjupa dig i hur den mänskliga hjärnan är uppbyggd och upptäck vad dess viktigaste delar gör

Ien är en dator, en tankemaskin, ett fett rosa organ och en stor samling nervceller - men hur fungerar den egentligen? Den mänskliga hjärnan är otroligt komplex - faktiskt mer komplex än något annat i det kända universum. Hjärnan förbrukar kraft, lagrar minnen, bearbetar tankar och reagerar på faror utan ansträngning.
På sätt och vis är den mänskliga hjärnan som en bilmotor. Bränslet - som kan vara smörgåsen du åt till lunch eller en sockerdonut till frukost - får nervcellerna att avfyras i en logisk följd och att binda sig till andra nervceller. Denna kombination av nervceller sker otroligt snabbt, men kedjereaktionen kan hjälpa dig att komponera en symfoni eller minnas hela avsnitt i en bok, hjälpa dig att trampa på en cykel eller skriva ett mejl till en vän.
Forskarna har bara börjat förstå hur dessa hjärnneuroner fungerar - de har till exempel inte räknat ut hur de utlöser en reaktion när du rör vid en varm spis eller varför du kan återbilda hjärnceller när du tränar på gymmet.
Kopplingarna i hjärnan är mycket lika internet - kopplingarna utbyter ständigt information. Men även internet är ganska förenklat jämfört med neuroner.
Det finns cirka 10 000 olika typer av nervceller i hjärnan, och var och en av dem har tusentals kopplingar. Det är så hjärnan bearbetar information eller bestämmer hur man ska röra en arm och greppa en yta. Dessa beräkningar, uppfattningar, minnen och reaktioner sker nästan ögonblickligen, och inte bara några få gånger per minut utan miljontals. Enligt Jim Olds, forskningschef vid George Mason University, skulle hjärnan vara lika komplex som vår galax om internet var lika komplext som vårt solsystem. Med andra ord har vi mycket att lära. Vetenskapen har inte gett upp försöken och har gjort nya upptäckter om hur vi anpassar oss, lär oss ny information och faktiskt kan öka hjärnans kapacitet.
I den mest grundläggande bemärkelsen är vår hjärna centrum för all input och output i människokroppen. Dr Paula Tallal, Codirector of Neuroscience vid Rutgers University, säger att hjärnan ständigt bearbetar sensorisk information - redan från spädbarnsåldern. "Det är lättast att tänka på hjärnan i termer av in- och utgångar", säger Tallal. "Input är sensorisk information, output är hur vår hjärna organiserar informationen och styr våra motoriska system."
Tallal säger att en av hjärnans främsta funktioner är att lära sig att förutse vad som kommer härnäst. I sin forskning för Vetenskapligt lärandehar hon funnit att små barn tycker om att få samma bok uppläst för sig om och om igen eftersom det är så hjärnan registrerar akustiska signaler som bildar fonem (ljud) som blir till talade ord.
"Vi lär oss att sätta ihop saker så att de blir smidiga sekvenser", säger hon. Dessa smidiga sekvenser kan observeras i hjärnan, som tolkar omvärlden och skapar mening av den. Hjärnan är i själva verket en serie sammankopplade "motorvägar" som flyttar "data" från en del av kroppen till en annan.
Tallal säger att ett annat sätt att tänka på hjärnan är att dela in den i nedre och övre områden. Ryggmärgen förflyttar information upp till hjärnstammen och sedan vidare upp till hjärnbarken, som styr tankar och minnen. Intressant nog fungerar hjärnan verkligen som en kraftfull dator som inte bara bestämmer rörelser utan också registrerar minnen som snabbt kan återkallas.
Enligt Dr Robert Melillo, neurolog och grundare av Brain Balance Centers (www.brainbalancecenters.com), förutbestämmer hjärnan faktiskt handlingar och beräknar resultaten ungefär en halv sekund innan de utförs (eller ännu snabbare i vissa fall). Det innebär att när du sträcker ut handen för att öppna en dörr har din hjärna redan förutbestämt hur du ska röra armbågen och knyta handen - den kan till och med ha simulerat denna rörelse mer än en gång innan du ens utför handlingen.
En annan intressant aspekt av hjärnan är att det finns vissa frivilliga rörelser och vissa ofrivilliga. Vissa delar av hjärnan kan styra en frivillig rörelse, till exempel att klappa knät i takt. En annan del styr ofrivilliga rörelser, till exempel din gångstil, som du har ärvt från dina föräldrar.

Basala ganglierna (osynliga)
Reglerar ofrivilliga rörelser som hållning och gång när vi går och reglerar även skakningar och andra oregelbundenheter. Det är i den här delen av hjärnan som Parkinsons sjukdom kan utvecklas.

Hypotalamus
Styr metaboliska funktioner som kroppstemperatur, matsmältning, andning, blodtryck, törst, hunger, sexualdrift, smärtlindring och reglerar även vissa hormoner.

Delar av hjärnan

Vilka är då hjärnans olika delar? Enligt Olds finns det nästan för många för att räkna - kanske hundra eller fler, beroende på vem du frågar. Men det finns några nyckelområden som styr vissa funktioner och lagrar tankar och minnen.

Cerebral cortex
Den "grå substansen" i hjärnan styr kognition, motorik, känsel och andra funktioner på högre nivå. Den innehåller de associationsområden som hjälper till att bearbeta information. Dessa associationsområden är det som skiljer den mänskliga hjärnan från andra hjärnor.

Cerebrala cortexens funktioner

Frontalloben
Denna kontrollerar främst sinnen som smak, hörsel och lukt. Associationsområden kan hjälpa oss att avgöra språk och tonen i någons röst.

Hjärnbarken är den skrynkliga delen som syns när man ser bilder av hjärnan

Komplexa rörelser

Skelettets rörelse

Parietalloben
Det är här hjärnan känner av beröring och allt som interagerar med hudytan, vilket gör oss medvetna om hur vår kropp känns och var vi befinner oss.

Problemlösning

Beröring och hudkänslor

Lillhjärnan
Består av två hjärnhalvor som styr motorisk aktivitet, planering av rörelser, koordination och andra kroppsfunktioner. denna del av hjärnan väger ca 200 g (jämfört med 1.300 g för huvudbarken).

Limbiska systemet
Detta är den del som styr intuitivt tänkande, känslomässiga reaktioner, lukt- och smaksinne.

Tal

Hörsel

Prefrontala cortex
Denna kontrollerar exekutiva funktioner som komplex planering, memorering, sociala och verbala färdigheter och allt som kräver avancerat tänkande och interaktion. Hos vuxna hjälper den till att avgöra om en handling är vettig eller farlig.

Språk

Tar emot signaler från ögonen

Analys av signal från ögon

Analys av ljud

Temporal lobe
Det är detta som utmärker den mänskliga hjärnan - förmågan att bearbeta och tolka vad andra delar av hjärnan hör, känner eller smakar och sedan bestämma ett svar.

"På sätt och vis är hjärnans huvudsakliga funktion att ordna information - att tolka omvärlden och göra den begriplig."

Vänster- eller högerhjärna?

Egentligen är du varken eller. Upptäck sanningen bakom vårt sätt att tänka

Iet är sant att de olika sidorna av hjärnan utför olika uppgifter, men är det verkligen dessa anatomiska asymmetrier som definierar våra personligheter? Vissa psykologer hävdar att kreativa, konstnärliga personer har en mer utvecklad höger hjärnhalva, medan analytiska, logiska personer förlitar sig mer på den vänstra hjärnhalvan, men hittills har bevisen för denna tvåsidiga uppdelning varit bristfälliga.
Ett team vid University of Utah försökte besvara frågan genom att dela upp hjärnan i 7.000 regioner och analysera fMRI-scanningar av över 1.000 personer för att avgöra om nätverken på ena sidan av hjärnan var starkare än nätverken på den andra.
Trots att myten om vänster kontra höger hjärnhalva är populär, har teamet (som publicerade sina resultat i tidskriften PLOS ONE) ingen skillnad i styrkan hos nätverken i de olika hjärnhalvorna eller i hur mycket vi använder den ena eller andra sidan av hjärnan. Istället visade de att hjärnan är mer som ett nätverk av datorer. Lokala nerver kan kommunicera mer effektivt än avlägsna nerver, så i stället för att skicka alla signaler från den ena hjärnhalvan till den andra tenderar nervceller som behöver stå i ständig förbindelse att utvecklas till organiserade lokala nav.
Nav med relaterade funktioner samlas i kluster och utvecklas företrädesvis på samma sida av hjärnan, vilket gör det möjligt för nerverna att kommunicera snabbt på lokal nivå. Ett exempel är språkbearbetning - hos de flesta människor är de delar av hjärnan som är involverade i tal, kommunikation och verbala resonemang alla belägna på vänster sida.
Vissa delar av hjärnan är mindre symmetriska än andra, men båda hjärnhalvorna används relativt lika mycket, om än för olika saker. Det finns inget som säger att man inte kan vara en lysande vetenskapsman och en stor konstnär också - se bara på Leonardo da Vinci.

Undersökning av den mänskliga hjärnan

Vad gör egentligen de olika delarna av hjärnan?

Brocas område (tal)
Brocas område är ansvarigt för talförmågan och finns nästan alltid på vänster sida av hjärnan.

Parietalloben (tryck, smak)
Parietalloberna hanterar sensorisk information och är involverade i rumsuppfattning och navigering.

Frontalloben (planering, problemlösning)
Längst fram i varje hemisfär finns en frontallob. Den vänstra sidan är mer involverad i tal och verbala resonemang, medan den högra sidan hanterar uppmärksamhet.

Occipitalloben (syn)
Inkommande information från ögonen bearbetas i hjärnans bakre del i synbarken.

Auditiva cortex (hörsel)
Hörselbarken är ansvarig för att bearbeta information från öronen och finns på båda sidor av hjärnan i tinningloberna.

Temporalloben (hörsel, ansiktsigenkänning, minne)
Temporalloberna är involverade i språkbearbetning och visuellt minne.

Wernickes område (bearbetning av tal)
Denna del av hjärnan är ansvarig för talbearbetning och ligger på vänster sida.

En mikroskopisk bild av hjärnans extremt komplexa neurala nätverk

Den mänskliga hjärnan är så kraftfull att det tog 82.944 datorprocessorer 40 minuter att simulera bara en sekund av dess aktivitet

Mytomspunnen identitet

Myten om höger och vänster hjärnhalva bygger faktiskt på Nobelprisbelönad vetenskap. På 1940-talet prövades en radikal behandling av epilepsi; läkarna skar av corpus callosum på ett litet antal patienter, vilket i praktiken delade deras hjärnor i två delar. Om en patient fick se ett föremål i sitt högra synfält hade han inga svårigheter att namnge det, men om han fick se samma föremål från vänster kunde han inte beskriva det. Tal och språk bearbetas på vänster sida av hjärnan, men informationen från vänster öga bearbetas på höger sida. Patienterna kunde inte säga vad de såg, men de kunde rita det. Psykologer undrade om skillnaderna mellan de två hjärnhalvorna kunde skapa två distinkta personlighetstyper: vänster- och högerhjärnor.

Vänster

Rätt

Planerare

Impulsiv

Rationell

Känslomässigt

Kreativ

Exakt

Intuitiv

Logisk

Hundälskare

Andlig

Kattälskare

Ge din hjärna ett roligt träningspass

1 Förbättra ditt minne
Titta på den här listan med saker i en minut, täck sedan över sidan och se hur många du kan komma ihåg:
Svårt? Försök igen, men nu ska du hitta på en historia i ditt huvud och koppla ihop föremålen till en berättelse.
...Du förstår vad jag menar. Gör det så fånigt som du vill; konstiga saker är mycket mer minnesvärda än de vardagliga.
2 Långsamt åldrande av hjärnan
Att lära sig ett nytt språk är ett av de bästa sätten att hålla hjärnan aktiv. Här är fyra nya sätt att säga hej på:
- Polska: Czesc! (che-sh-ch)
- ryska:   Zdravstvuj
(zdrah-stvooy)
- Arabiska: Marhaba (mar-ha-ba)
- Swahili:   Hujambo (hud-yambo)

Mynt
Anka
Nyckel
Penna
Telefon
Potatis
Tekopp
Tändsticka
Druva
Kuddfodral
Cykel
Bord

upp och ner, det fanns tekoppar överallt"

"Duck öppnade sin ytterdörr och fann sitt bord

´

© Corbis; Thinkstock

Hjärnans celler

Ta reda på vad som verkligen pågår i ditt huvud

Yvår hjärna är en otrolig sak. Den är en av de mest komplexa strukturerna i det kända universum, och i årtionden har forskare plockat isär den för att ta reda på vad den består av och hur den fungerar.
Hjärnan är en elektrisk och kemisk krets, och nervcellerna, eller neuronerna, är komponenterna. De har alla en cellkropp som innehåller den genetiska koden, en axon som sänder elektriska impulser och dendriter som tar emot dem.
De är sammankopplade med varandra vid så kallade synapser. När en impuls kommer frigörs paket av molekyler som skickar meddelandet vidare. Varje neuron har tusentals kopplingar och skapar de komplicerade mönster som styr människans tänkande.
Det finns hundratals olika typer av neuroner i hjärnan, kategoriserade efter sin unika struktur och funktion, och fler upptäcks hela tiden. Men de kan inte fungera på egen hand. De stöds av ett nätverk av gliaceller - ett namn som bokstavligen betyder "lim".
Det finns tre huvudtyper av gliaceller. Oligodendrocyter har fettrika grenar som de lindar runt nervcellernas ledande axoner, precis som plastbeläggningen på elektriska ledningar. Detta ger isolering, förhindrar att signaler korsas och påskyndar deras överföring längs kedjan.
Mikroglia är en del av immunsystemet och fungerar som ett internt städteam som spårar upp patogener och rensar bort skräp från hjärnan. Sedan har vi de stjärnformade astrocyterna, som med sina långa, tunna armar sträcker sig mellan nervceller och blodkärl, transporterar näringsämnen, plockar upp avfallsprodukter och till och med deltar i kemisk signalering.

Under mikroskopet

Mikroglia
Detta är specialiserade immunceller som hjälper till att hålla hjärnan frisk och fri från sjukdomar.

En närmare titt på hjärnan avslöjar ett komplext nätverk av olika celler

Oligodendrocyt
Dessa celler fungerar som isolering och lindar fettmembran runt nervcellerna för att påskynda deras elektriska signaler.

Neuron
Detta är de nervceller som ansvarar för att sända och ta emot de elektriska och kemiska signalerna i hjärnan.

Dendrit
Dessa förgrenade processorer tar emot tusentals inkommande signaler från andra nervceller.

Hur många celler?

Det är svårt att veta exakt hur många celler det finns i hjärnan. Enskilda nervceller har långa, tunna axoner och förgrenade träd av dendriter som korsar sina grannar och bildar en trasslig massa som är nästan omöjlig att undersöka exakt. En av de vanligaste uppskattningarna är 100 miljarder nervceller, med mellan tre och tio gånger så många stödjande gliaceller, men den senaste forskningen tyder på att dessa siffror i själva verket är felaktiga.
Med hjälp av en ny teknik för att räkna celler har forskarna kommit fram till en annan siffra. Varje cell har en cellkärna och de kan färgas så att det är lätt att se om de tillhör en neuron eller en gliacell. I stället för att räkna dem i mikroskop öppnade forskarna cellerna och förvandlade dem till en "soppa" så att de snabbt kunde räknas med hjälp av en maskin. Med hjälp av denna teknik visade det sig att det finns närmare 86 miljarder neuroner och ungefär lika många gliaceller - betydligt färre än väntat.

Olika delar av hjärnan innehåller olika antal celler

|  Hur det fungerar

Denna mikroskopbild visar astrocyter som griper tag i blodkärl med sina "fötter

Astrocyt
Dessa stjärnformade celler stödjer nervcellerna genom att förse dem med näringsämnen, rensa bort avfall och bidra till signalering.

Axon
Denna del av neuronen överför elektriska signaler till närliggande celler.

Synaps
Kemiska signaler utbyts vid dessa övergångar och skickar meddelanden från en nervcell till nästa.

© Thinkstock; Shutterstock

Blod-hjärnbarriären

Skyddar hjärnan

Ta en närmare titt på den barriär som skyddar dina hjärnceller

Denna biologiska vägg håller din hjärna trygg och säker

Y vår hjärna är utan tvekan vårt viktigaste organ, och det är viktigt att den inte påverkas av kemikalier eller aggressiva infektioner. För att skydda nervcellerna bygger kroppen upp en biologisk vägg som kallas blod-hjärnbarriären.
Blodkärlen är människokroppens motorvägar, som transporterar näringsämnen och syre till vävnaderna och för bort avfallsprodukter, men tyvärr kan de också transportera skadliga kemikalier och infektioner. I de flesta delar av kroppen kan kemikalier passera fritt genom blodkärlens väggar och läcka mellan cellerna och ut i vävnaderna, men tack och lov sker detta inte i hjärnan.
För att förhindra att oönskade föroreningar kommer in är cellerna i blodkärlen tätt sammanbundna av strukturer som kallas "tight junctions". Nätliknande trådar fäster en cells membran vid nästa cells membran och bildar en tätning som förhindrar läckage genom sprickorna.
Runt dessa celler finns pericyter, som är celler som har förmågan att dra ihop sig som muskler, vilket styr mängden blod som passerar genom kärlen. Strax utanför pericyterna finns en tredje celltyp, astrocyterna, som skickar ut långa fötter som producerar kemikalier som hjälper till att upprätthålla barriären.
Vissa stora molekyler, som hormoner, behöver komma in och ut ur hjärnan, och det finns områden där barriären är svagare för att släppa igenom dessa. En sådan region, som kallas "area postrema", är särskilt viktig för att känna av gifter. Det kallas också för "kräkcentrum", och du kan säkert gissa vad som händer när det aktiveras!

Blodkärl
Blodet transporterar livsviktiga näringsämnen, men det kan också transportera ämnen som kan skada hjärnan.

Astrocyt
Dessa stödceller har fått sitt namn efter sin stjärnliknande form och har långa fötter som släpper ut kemikalier som hjälper till att upprätthålla barriären.

Transporterare
Specialiserade transportörer på ytan av blodkärlens celler transporterar viktiga molekyler, t.ex. glukos, över barriären.

Endotelial cell
Dessa celler bildar blodkärlens väggar och omsluter dem för att skapa de ihåliga rör som transporterar blod till och från hjärnan.

Hjärnan
Blod-hjärnbarriären bidrar till att upprätthålla den känsliga kemiska balans som gör att hjärnan fungerar normalt.

Läckage
Barriären kan inte hålla allt ute. Vatten, fettlösliga molekyler och vissa gaser kan passera.

Pericyt
Dessa celler kan dra ihop sig och hjälper till att reglera mängden blod som rör sig genom kapillärerna i hjärnan.

Tät vävnad
Cellerna i blodkärlen är tätt sammanfogade och hindrar molekyler från att ta sig igenom mellanrummen.

Överbrygga barriären

Om inget kunde ta sig igenom blod-hjärnbarriären skulle hjärncellerna snabbt dö. Faktum är att vatten och vissa gaser passerar lätt och cellerna kan ta upp viktiga molekyler, t.ex. sockerarter, och skicka dem vidare. Molekyler som löser sig i fett kan också passera, vilket gör att kemikalier som nikotin och alkohol lätt kan passera in i hjärnan. Det finns dock ett problem. De flesta läkemedel är för stora eller för laddade för att passera över, och om en patient har ett neurologiskt tillstånd som depression eller demens är det en verklig utmaning att behandla hjärnan direkt. Forskarna arbetar på olika sätt att bryta igenom barriären, bland annat genom att leverera behandlingar direkt in i vätskan runt hjärnan, störa barriären genom att göra blodkärlen läckande och till och med utforma molekyler som trojanska hästar för att smyga över behandlingar.

© SPL; Fototake

Briljant hjärna

Det här psykedeliska fotot är en färgstark tvärsnittsbild av en mänsklig hjärna.

© Getty Images

Hypofysen på nära håll

Vad gör den här hormonfabriken och varför kan vi inte leva utan den?

Ten ärtstora hypofysen ligger vid hjärnans bas, nära hypothalamus. Vid en första anblick ser den ut som en relativt obetydlig del av hjärnan, men den spelar faktiskt en roll i många vitala system.
Den kallas ofta för "huvudkörteln" och frisätter inte bara hormoner som styr olika funktioner, utan den stimulerar också aktiviteten i andra körtlar som äggstockarna och testiklarna.
Hypofysen består av tre delar som kallas lober: den främre, den bakre och den mellanliggande - varav den senare anses vara en del av den främre loben hos människor. Dessa arbetar tillsammans med hypotalamus, som övervakar hormonerna i blodet och stimulerar hypofysen att producera/frisätta rätt hormon(er) om nivåerna blir för låga.
Den främre loben producerar sju viktiga hormoner, bland annat sådana som reglerar tillväxt och fortplantning. Adrenokortikotropt hormon (ACTH) styr binjurarna till att producera kortisol och reglerar ämnesomsättningen, medan luteiniserande hormon utlöser ägglossning hos kvinnor och stimulerar testosteronproduktionen hos män. Den bakre loben, å andra sidan, genererar inte några hormoner i sig men lagrar två: antidiuretiskt hormon (ADH), som minskar urinproduktionen genom att få njurarna att återföra mer vatten till blodet, och oxytocin, som säger åt livmodern att dra ihop sig under förlossningen och även sätter igång mjölkproduktionen.

Mästerkörteln i sitt sammanhang

Var sitter denna mycket viktiga hormontillverkare i den mänskliga hjärnan?

Hypotalamus
Utsöndringen av hormoner från hypofysen styrs direkt av denna del av hjärnan, som länkar samman nervsystemet och det endokrina systemet.

Hypofysens stjälk
Det är den som förbinder hypofysloberna med hypotalamus.

Bakre loben
Denna lob producerar inga hormoner själv, men lagrar och frisätter vissa hormoner, t.ex. ADH, som tillverkas på andra ställen i hypotalamus.

Kapillärer
Hormoner utväxlas mellan framloben och hypotalamus via ett nätverk av kapillärer.

Gigantism i fokus

Hypofysen producerar också tillväxthormon, som hos vuxna kontrollerar mängden muskler och fett i kroppen och spelar en nyckelroll i immunsystemet. Hos barn har tillväxthormon en mycket märkbar effekt genom att öka längd och omfång fram till vuxen ålder. Ibland blir dock hypofysen hyperaktiv - ofta till följd av en godartad tumör - och producerar för mycket tillväxthormon. I dessa fall kan en person växa till en längd långt över genomsnittet, med händer, fötter och ansiktsdrag som växer proportionellt. Även om detta kanske inte verkar så illa, åtföljs gigantism nästan alltid av andra hälsoproblem, t.ex. skelettproblem, svår huvudvärk och mer livshotande tillstånd som hjärtfel. Om diagnosen ställs tidigt kan behandling med läkemedel som hämmar produktionen av tillväxthormon och kirurgiskt avlägsnande av tumören bidra till att avvärja de allvarligare tillstånden vid gigantism.

Främre loben
Denna är uppdelad i tre delar, inklusive den tunna mellanloben, och producerar sju typer av hormoner som var och en riktar sig till specifika organ.

Sköldkörteln
En av de största endokrina körtlarna som reglerar ämnesomsättningen regleras i sin tur av hypofysen.

© Alamy

Självrengörande hjärnor

Vi har ett inbyggt system för att rensa bort giftigt avfall mellan våra hjärnceller

Rengöringsprocessen

CSF sopar bort dagens smuts medan vi sover

Släckage är ett av hjärnans stora mysterier, men forskning har avslöjat ett spännande nattligt rengöringssystem.
Hjärnan skyddas av en barriär som skapas och upprätthålls av celler som kallas astrocyter. De omsluter blodkärlen och kontrollerar vad som släpps in och ut, och ett utrymme mellan kärlväggen och dessa celler verkar spela en avgörande roll för att hålla hjärnan ren.
På natten släpper astrocyterna sitt grepp och utrymmet fylls med en klar vätska som kallas cerebrospinalvätska (CSF). Vätskan drivs på av blodkärlens rörelser undertill och passerar upp genom astrocyterna och ut i utrymmena mellan hjärncellerna. När den passerar plockar den upp avfall och skräp och för partiklarna tillbaka till blodomloppet så att de kan avlägsnas från hjärnan.

Astrocyt
Dessa stjärnformade stödjeceller omger blodkärlen i hjärnan.

Fotens ände
Astrocyterna har långa utskott som kallas fötter och som tillsammans bildar kanaler runt blodkärlen.

Cerebrospinalvätska (CSF)
Hjärnan är omgiven av klar vätska som transporterar näringsämnen in och avfallsprodukter ut.

Flöde
På natten vidgas kanalerna runt blodkärlen, vilket gör att CSF kan svepa genom hjärnan.

Människor är inte ensamma om att ha CSF; alla ryggradsdjur - inklusive schimpanser - har det

Avfall
Hjärncellerna skapar ständigt avfallsprodukter som kan orsaka skada om de tillåts ansamlas.

Avlägsnande av avfall
När CSF flödar genom hjärnan transporteras avfallsprodukterna till kärl där de kan avlägsnas via blodomloppet.

© Illustration av Art Agency/Nick Sellers

The

science

av

emotioner

Hur våra uråldriga hjärnor utvecklade det perfekta sättet att hålla oss säkra genom att kontrollera kemikalierna i våra sinnen för att moderera vårt beteende

Ord av Charlie Evans

© Getty

Hur mår du just nu? Ligger du avslappnad i soffan och lyssnar till gryningskörens mjuka ljud utanför ditt fönster? Eller är du kanske spänd med axlarna hopdragna kring dig själv när du försöker få fem minuters lugn och ro på ett hektiskt kontor? Man skulle kunna tro att det är lätt att avgöra om vi är glada eller ledsna, arga eller lugna, men människor går igenom ett så stort antal känslor under hela livet att det kan vara svårt att skilja dem från varandra.
Känslor är inte en enkel upplevelse. Varje gång du känner något initierar din kropp en fysiologisk förändring, en kemisk frisättning och en beteendemässig reaktion. Denna process involverar flera processer som arbetar tillsammans, inklusive dina viktigaste organ,

www.howitworksdaily.com

neurotransmittorer och limbiska systemet. Det limbiska systemet är den mest ursprungliga delen av hjärnan och tros ha utvecklats först hos de tidiga däggdjuren. Det är fyllt med uråldriga nervbanor som aktiverar våra känslor som svar på stimuli och kontrollerar vår kamp-eller-flyktrespons genom det autonoma nervsystemet.
Detta svar utvecklades ur ett behov av att fatta beslut baserat på våra känslor. När vår kropp fylls med adrenalin och hjärtat börjar slå snabbare förbereder vi oss för att reagera. Ska vi stanna kvar och slåss mot björnen som har kommit för att leta efter mat, eller ska vi fly till en säker plats? Vi kan fortfarande känna effekterna av denna reaktion. När vi blir konfronterade för att vi inte har diskat kan vi känna samma kamp-eller-flykt-reaktion när adrenalinet börjar flöda i vårt system. Hjärtfrekvensen och andningen ökar, de fina hårstråna på armarna kanske reser sig och händerna känns fuktiga när vi bestämmer oss för om vi ska stanna kvar och gräla eller om vi ska fly till tryggheten i vårt sovrum.
De biologiska förnimmelserna i våra kroppar som svar på känslor kan kännas mycket lika varandra. Föreställ dig att du svettas i handflatorna, att dina kinder blir varma och röda och att ditt hjärta bultar i bröstet. Det kan vara för att du sitter nervöst i tandläkarens väntrum eller för att du är spänd på att träffa dina nära och kära efter att de kommit hem från semestern - den fysiologiska reaktionen är densamma. Tolkningen av känslor innebär att vår logiska hjärna rationaliserar dessa reaktioner och beskriver dem som känslor. Vi tar hänsyn till sammanhanget och etiketterar våra känslor i enlighet med detta. Men vi gör inte alla detta på samma sätt. Eftersom våra kroppar orsakar olika översvämningar av kemikalier som svar på olika miljöutlösare reagerar varje person naturligtvis på olika sätt på olika situationer.
Har du någonsin sett någon som blir utskälld på ett möte men som möter anstormningen med bara ett lätt höjt ögonbryn? Eller sett någon som får dåliga nyheter men behåller lugnet? Du är säker på att du skulle ha höjt rösten eller brustit ut i gråt, men våra reaktioner definieras av hur våra neuroner är

Känslornas kemi

Där två nervceller möts finns ett mycket litet mellanrum (synaps) mellan dem. Den elektriska impuls som färdas längs neuronets axon måste omvandlas till en kemisk signal för att överbrygga detta gap. De kemikalier som gör detta kallas neurotransmittorer. Dessa så kallade kemiska budbärare är inblandade i våra olika reaktioner på olika situationer.
Dina känslor beror på fluktuerande nivåer av neurotransmittorer, som orsakar aktivering av olika delar av hjärnan som ansvarar för olika sinnesstämningar, eller aktiverar delar av hjärnan som utlöser stimulering av det autonoma nervsystemet.

O

N

Adrenalin
Adrenalin utsöndras av binjurarna som sitter ovanpå varje njure och ökar blodflödet till musklerna, höjer hjärtfrekvensen och vidgar pupillerna. Det är avgörande för att vi ska kunna överleva när vi slåss eller flyr.

Noradrenalin
I likhet med adrenalin kan frisättningen av denna kemikalie leda till ökad vakenhetsgrad och hjälpa oss att förbereda oss för handling om det behövs. Det ökar också vårt blodtryck och vidgar våra luftvägar.

Dopamin
Detta är den beroendeframkallande belöningskemikalien som din hjärna längtar efter. Den motiverar dig att söka efter de saker du behöver för att överleva. Ibland kan vi känna oss förslavade av denna urgamla belöningsmekanism.

OH

H2N

S

H

HN

NH2

Oxytocin
Oxytocin, även känt som "myshormonet", frigörs när du är nära en annan person. Det är viktigt för att skapa starka sociala band, och det är också en viktig del av varför vi vill lita på människor.

GABA
Gamma-aminosmörsyra (GABA) är ansvarig för att reglera muskeltonus och reglerar också kommunikationen mellan hjärnceller. Den kan lugna ner oss genom att minska hastigheten med vilken våra nervceller avfyras.

Acetylkolin
Detta är den viktigaste signalsubstansen i det parasympatiska nervsystemet som sänker hjärtfrekvensen, drar ihop glatt muskulatur, vidgar blodkärlen och ökar kroppssekretionen.

R

"Vi känner våra känslor, och inte bara i vårt huvud och hjärta - vårt kroppsliga tillstånd förändras för att reagera på den kemiska stormen i vårt system"

Glutamat
Glutamat är den vanligaste signalsubstansen i ryggradsdjurens nervsystem och används av nervceller för att överföra signaler till andra celler. För mycket av det kan orsaka kognitiv försämring.

Endorfiner
Endorfiner utlöses av smärtkänslor och verkar genom att hämma överföringen av smärtsignaler. De kan ge en känsla av eufori och studier har visat att endorfiner också kan stimuleras av skratt.

Serotonin
Serotonin är kopplat till vårt välbefinnande och vår lycka, och våra nivåer av det påverkas av motion och exponering för solljus. Det bidrar också till att reglera humörbalansen, sömncykeln och matsmältningen.

Bakre cingulära cortex
Denna region är ansvarig för att återkalla känslomässiga minnen, och den stimuleras när vi dagdrömmer eller minns tidigare upplevelser.

Anteriora cingulära cortex
Detta område är involverat i att tilldela känslor till inre och yttre stimuli och är ansvarigt för de vokaliseringar som är förknippade med våra känslomässiga tillstånd.

Känslornas anatomi

Olika delar av hjärnan och kroppen stimuleras av olika känslor

Parahippocampala gyrus
Detta område ansvarar för lagring av känslomässiga minnen samt visuell och auditiv bearbetning. Det hjälper oss att tolka vad vi känner utifrån sammanhanget.

Hippocampus
Hippocampus är ansvarig för att skapa minnen. Den kan hjälpa oss att reglera våra känslor genom att vi kan jämföra händelser med liknande tidigare upplevelser.

Hypotalamus
Denna region reglerar hormoner och styr det autonoma nervsystemet som svar på stimuli. Det kan till exempel utlösa frisättning av insulin, öka hjärtfrekvensen eller omdirigera blodflödet.

Amygdala
Denna lilla struktur är ansvarig för att upptäcka rädsla och förbereda våra kroppar för en nödsituation. Stimulering av detta område orsakar ångest och försvarsbeteende.

Centrum för känslor
Hjärnan känner igen yttre stimuli och genererar en fysisk och känslomässig reaktion. Den kan göra detta även när vi inte är medvetna om själva stimulansen.

Septala kärnor (ej synliga)
Dessa strukturer (som ligger nära hypothalamus) är kopplade till känslor av social samhörighet. De är särskilt aktiva när vi har positiva känslor gentemot andra, t.ex. ovillkorlig tillit eller empati.

Fysiska reaktioner
Våra känslor kan leda till förändringar i våra kroppar, till exempel känslan av "fjärilar" i magen, hjärtklappning och så vidare.

Tänk på gapet
Neurotransmittorerna sprids över en klyfta som kallas synapsklyftan för att nå nästa nervcell via receptorer (beige).

Kemiska budbärare
När en nervimpuls når en synaps kan den inte hoppa direkt till nästa neuron. Istället triggar den vesiklarna (större rosa sfärer) att frisätta neurotransmittorer (små rosa sfärer).

Överföring
När signalsubstanserna binder till receptorerna får de nervcellens jonkanaler att öppna sig och släppa in joner (små gula sfärer), vilket utlöser nästa nervimpuls.

Hur det fungerar

De kemikalier som frigörs när vi är nära vår familj hjälper oss att bygga upp tillit och närhet

sammankopplade i ett nätverk. Våra tidigare erfarenheter och genetiska förutsättningar påverkar vår hjärnkemi och därmed våra fysiologiska reaktioner, som i sin tur avgör hur vi reagerar på olika situationer - som att någon ställer in i sista minuten eller att en vän överraskar oss genom att dyka upp oanmäld vid ytterdörren.
Ibland kan våra känslor verka som en irrationell reaktion, men våra hjärnor har noggrant utvecklat dessa mekanismer med bara ett mål - att hålla oss vid liv. Även om vi tolkar olika känslor som positiva eller negativa har de äldsta delarna av den mänskliga hjärnan utvecklat dem utifrån principen att vi måste överleva. Vi utvecklade känslor som ett sätt att kommunicera och för att hjälpa oss att navigera säkert i sociala interaktioner och i vår omgivning: de är utformade för att skydda oss. Våra rädslor var ursprungligen en överlevnadstaktik som varnade oss för potentiella faror, t.ex. vår medfödda oro för spindlar och ormar. Sedan har vi känslan av avsky, som varnar oss för mat eller andra ämnen som kan vara farliga.
Våra andra känslor är svar på sociala interaktioner som håller oss kvar i en grupp. Vi är i grunden en social art och har under hela vår evolution förlitat oss på att vår stam ska hjälpa oss att överleva genom att samarbeta för att hitta mat och skydd. Ilska är en reaktion på upplevda sociala hot eller en signal om dominans, stolthet kan hjälpa oss att höja vår sociala status, medan skam är avsedd att sänka vår status inom en grupp. Dessa känslor upprätthåller den sociala balansen i vår stam - vem vi följer, vem vi litar på och vem vi bryr oss om.
De grundläggande känslorna som motiverar oss individuellt är nästan alltid sorg och lycka. Sorg är resultatet av en förlust och har det biologiska syftet att motivera en person att återhämta sig från förlusten, oavsett om det handlar om ett litet barn som letar efter sin mamma i en stormarknad eller om att försöka få ett nytt jobb efter att ha blivit uppsagd. Men den ultimata mänskliga känslan är lycka, och vi är alla på jakt efter den.
När du sitter runt en lägereld, tryggt ute på landet med några nära vänner och god mat, känner du lycka eftersom du har hittat de resurser som din primitiva hjärna söker. Vår art dras så mycket till lycka eftersom denna känsla är vår hjärnas belöningssystem för att hitta miljöer där vi är fria från hot. En frisk mänsklig hjärna hanterar sorg när sociala band bryts, kommunicerar med våra nära och kära och kan känna igen och reglera våra känslor även när de inte känns särskilt positiva.
Nästa gång du sitter i en avgångshall på en flygplats ska du leta efter känslorna. Våra kroppar har skapat dessa upplevelser - tårarna när vi säger adjö, leendena och skratten när vi återförenas - i syfte att hålla oss vid liv. Våra känslor är i grunden det som gör oss mänskliga, men det innebär att vi får räkna med lite av en berg- och dalbana längs vägen.

Anger

rädsla

avsky

lycka

sorg

överraskning

neutral

Mer aktiv

ångest

kärlek

depression

förakt

stolthet

skam

avundsjuka

Mindre aktiv

Känslor som förnimmelser

Vi känner våra känslor, och inte bara i huvudet och hjärtat - vår kropp förändras för att reagera på den kemiska stormen i vårt system. Vi kan känna en stram knut i magen när vi fruktar att gå upp på en scen för att hålla ett tal, eller vi kan känna att kinderna rodnar när vi svarar fel på en fråga.
Forskare från Aalto-universitetet i Finland har undersökt hur människor fysiskt känner av sina känslor genom att kartlägga känslorna topografiskt. Deras resultat var konsekventa i västeuropeiska och östasiatiska kulturer, vilket tyder på att det sätt som människor känner sig under en känslomässig upplevelse härrör från en biologisk källa snarare än en kulturell tolkning. Studien visade också att känslor påverkar vårt kroppsliga tillstånd så att vi antingen förbereder oss fysiskt för att slåss eller fly eller för att uppmuntra oss att söka efter trevliga sociala reaktioner.
Studien omfattade över 700 deltagare från Finland, Sverige och Taiwan, och forskarna framkallade olika känslotillstånd innan de bad deltagarna att färglägga kroppsdelar på bilder av människokroppen för att beskriva i vilka områden de kände att aktiviteten ökade eller minskade.

De känslomässiga mekanismerna i våra kroppar har utvecklats för att hålla oss trygga och knyta oss till andra

"Att läsa av andras känslor är en viktig färdighet för att kunna navigera genom livet"

Universella uttryck

Att läsa av andras känslor är en viktig färdighet för att kunna navigera genom livet - det skulle vara pinsamt att missförstå att din vän är glad när han eller hon egentligen är arg på dig.
Det har länge funnits en etablerad uppfattning om att det sätt på vilket vi uttrycker våra känslor med hjälp av våra ansiktsuttryck är universellt och gäller i alla kulturer för sju grundläggande känslor: ilska, avsky, rädsla, glädje, sorg, överraskning och förakt. I över ett sekel har man utforskat teorin om universella uttryck genom att be människor tolka fotografier som visar olika känslor, även om det finns vissa kulturer runt om i världen som inte har samma uppfattning om vissa känslor.
En studie visade att människor som bodde på Trobriandöarna utanför Papua Nya Guinea inte tolkade bilder av människor som hade stora ögon och särade på läpparna när de flämtade som ett tecken på rädsla. Istället tolkade Trobriandborna denna känsla som ilska. Denna forskning är en av de första som tyder på att hur vi uttrycker våra känslor inte är universellt, utan kan skilja sig åt mellan olika samhällen.

Medan uttrycken för glädje och sorg i allmänhet är desamma över hela världen, kan förvåning och rädsla tolkas på olika sätt i olika kulturer

Hur många känslor har vi?

Det har länge ansetts att det bara finns sex olika känslor: ilska, avsky, rädsla, lycka, sorg och överraskning. Man har antagit att alla andra känslor bara är en kombination av dessa grundläggande känslor, till exempel att förväntan orsakas av en blandning av rädsla och lycka. En nyligen publicerad studie i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America från forskare vid UC Berkeley tyder dock på att vi kan ha många fler känslor som skiljer sig markant från varandra, men som ändå är relaterade.
I studien användes 2 185 korta videoklipp med avsikt att framkalla känslor hos de 853 deltagarna. Bland klippen fanns en söt bebis som leker med några fluffiga valpar, en man som håller en tarantel i munnen och ett lyckligt par som gifter sig. Deltagarna ombads att registrera hur videorna fick dem att känna sig och hur starkt de framkallade ett svar. Studien visar att det finns 27 olika känslor, bland annat vördnad, obekvämhet, lugn, förvirring, avsky, nostalgi, sorg, sympati, skräck och triumf.

Vi kan ha fler känslor än vi kan uttrycka på våra språk

© Getty; L Nummenmaa et al, Aalto-universitetet

Minne och att behålla information

Vi tar det för givet, men hur behåller och använder vi information från vår omgivning?

Områden i hjärnan som används för att minnas

Mminne är förmågan att lagra och behålla information och sedan återkalla den för användning när det behövs. Det används av de flesta organismer för att fungera så bra som möjligt i den unika miljö de lever i.
Det finns tre huvudtyper av minne: sensoriskt, korttids- och långtidsminne, även om långtidsminnet ofta delas upp i olika typer av minne. Sinnesminnet är en mycket kortvarig typ av minne som framkallas genom sinnena. Det varar i högst några sekunder och lagras inte.
Korttidsminnet är en något mer långvarig form - cirka 20 sekunder. Det är en registrering av minnen som används för tillfället - t.ex. att komma ihåg ett nummer som ska slås inom 30 sekunder. Men om informationen upprepas bildas det banor mellan nervcellerna i hjärnan och en frenologisk loop skapas, vilket gör att minnet lagras som ett långtidsminne. Om inte denna upprepade avfyrning av nervcellerna sker, vilket tvingas fram genom att upprepa informationen, går ett minne förlorat.
När vi inte kan minnas något beror det i allmänhet inte på att vi har utvecklat en degenererande hjärnsjukdom som Alzheimers - det är mycket mer sannolikt att det beror på att rätt stimuli inte har presenterats för att få fram minnet, eller att du inte registrerade eller behöll den ursprungliga informationen på rätt sätt. Om du till exempel inte minns var du ställde dina skor när du tog av dig dem, kan det bero på att du inte var uppmärksam när du ställde ifrån dig dem och därför inte har överfört minnet från korttidsminnet till långtidsminnet, snarare än att du har glömt det.
Så länge du har registrerat och behållit händelsen kommer rätt stimuli att leda till att de neuroner som skapade det ursprungliga minnet startar om, vilket gör att du framgångsrikt kan hämta fram den information som krävs. Beroende på vilken typ av minne det är lagras det i olika delar av hjärnan. Detta gör det lättare för människor att lagra relaterad information, eftersom den kan kopplas till tidigare lagrat relaterat material.

Frontalloben (inklusive prefrontala cortex)
Frontalloben spelar en avgörande roll när det gäller att lagra långtidsminnen, i synnerhet sådana som är relaterade till beteendemässiga och sociala normer och förväntningar.

Putamen
Denna del av hjärnan är mycket viktig för rörelseförmågan och är därför ett viktigt område för det procedurella långtidsminnet.

Amygdala
Dessa grupper av kärnor spelar en mycket viktig roll vid bildandet av känslomässiga minnen, t.ex. reaktion på rädsla.

Globus pallidus
och putamen

© Nephron

Temporal lobe
Denna del av hjärnan lagrar och bearbetar i första hand hörselinformation och spelar därför en särskilt viktig roll för tal och språk. Hippocampus sitter i temporalloben.

Hippocampus
Hippocampus är en av de viktigaste delarna av hjärnan för att överföra korttidsminnen till långtidsminnen. Skador på detta område kommer att hindra en individs förmåga att skapa nya minnen.

Hur vi skapar och lagrar långtidsminnen

0.2 sekunder

Uppmärksamhet

Om något fångar vår uppmärksamhet är det mycket mer sannolikt att vi kommer ihåg det. När vi fortsätter att fokusera avfyras nervceller som ser till att minnet flyttas från korttids- till långtidsminnet. Thalamus spelar en stor roll när det gäller att rikta uppmärksamheten.

Den tid det tar innan ett minne verkligen fastnar

0.25 sekunder

Känslor

Händelser eller saker som orsakar en känslomässig reaktion är mer benägna att bli ihågkomna eftersom de aktiverar förhöjda aktivitetsnivåer i amygdala, och denna upphetsning innebär att mer information tas in och bearbetas.

0.2-  0.5 sekunder

Förnimmelse

Det sensoriska minnet bygger på att vi tar emot information från våra sinnen - dvs. syn, lukt och känsel. Den kvardröjande känslan du har när någon rör vid din arm är det sensoriska minnet som bleknar, och denna första information från sinnena är startpunkten för alla minnen.

© DK Images

Parietalloben
Detta stora område i hjärnan spelar en avgörande roll när det gäller att sammanföra sensorisk information. Den är särskilt viktig för bearbetning av visuell information och rumsuppfattning.

Lillhjärnan
Detta är ett mycket viktigt område för motorisk kontroll och, i viss mån, kognitiva funktioner, inklusive språk. Skador i detta område orsakar problem med rörelseförmågan, vilket kan påverka allt från balans till tal och gång.

Kaudatkärnan
Den är en viktig del av människans minnessystem och är kopplad till bearbetning av feedback och respons och tros reglera aktiviteten i hjärnbarken.

Thalamus
Thalamus hjälper till att rikta hjärnans uppmärksamhet mot upplevelser eller händelser genom att skicka signaler till hjärnbarken. Den är viktig för känseln, motoriken och hjälper också till att reglera sömnen.

Hur lagrar vi minnen?

Minnen bildas i våra hjärnor genom elektroniska pulser som passerar mellan nervcellerna. När neuronerna avfyras mer än en gång stärks vägen och länken mellan neuronerna; om den första neuronen utlöses i framtiden är det mer sannolikt att de andra också gör det. Minnen lagras i olika delar av hjärnan, beroende på vad de är och vad de används till.

Ingång
Stimulansen för ett minne kan vara nästan vad som helst. Den kan vara relaterad eller orelaterad. Om du t.ex. ser en brevlåda kanske du kommer ihåg att du hade ett brev att posta och stimulerar därför ett minne genom en relaterad input. Vissa människor använder dock orelaterade stimuli, som ett snöre som de har knutit till fingret och som de har skapat en orelaterad länk till något annat med.

Ingång

Kärnan

Neuron

Befintlig synaps

Ökad aktivitet

Smidd ny länk

Ny synaps

Bildande av kretsar
När ett minne bildas kommer vissa nervceller att länkas samman i en krets för att lagra minnet. Den kopplar samman relaterade minnen, och upprepning av denna kretsbildning stärker minnet. Detta kallas för en frenologisk loop.

Ökad aktivitet
Upprepad avfyrning av de nervceller som är involverade i den första minnesbildningen (repetition för att minnas) kommer att stärka minnet, eftersom nervcellsbanan blir starkare och minnet kan hämtas fram och användas snabbare.

Regelbunden inmatning

Ny länk etablerad

Underlättad synaps

Olika typer av minne

De komplexa sätt vi minns på..

Sensoriskt minne
Det sensoriska minnet framkallas genom sinnena och är den första uppfattningen av något. Det är ett flyktigt minne och kommer inte att överföras till kort- eller långtidsminnet om vi inte fokuserar på att minnas händelsen.

Korttidsminne
Denna typ av minne lagras temporärt i upp till 20 sekunder. Det kan dock förväxlas med arbetsminnet, en annan typ av minne som gör det möjligt för en individ att hålla kvar information endast tillräckligt länge för att till exempel slutföra en uppgift. Om informationen inte upprepas flera gånger för att skapa en väg mellan nervcellerna kommer den att förfalla och gå förlorad.

Långtidsminne - procedurellt (implicit)
Det är den här typen av långtidsminne som gör att vi minns hur vi ska göra saker, till exempel cykla. Det är här vi lagrar våra "kroppsminnen" - våra motoriska färdigheter.

Långtidsminne - deklarativt (explicit)
Denna typ av minne är hur vi lagrar fakta för återvinning och består av saker som namn och datum.

Långtidsminnet - episodiskt
Det är här vi lagrar händelserelaterade minnen och kopplar ihop dem. Om du till exempel har varit på en middagsbjudning kommer du inte att minnas varje ögonblick, men du kommer att minnas en samling händelser, lukter och ljud som hänger ihop när du tänker på hela händelsen.

0.5 sekunder - 10 minuter

Arbetsminne

I arbetsminnet lagras information kortvarigt för att kunna användas inom en snar framtid. Det varar i några sekunder eller så, men om upprepning inträffar, uppfriskande tidsgränsen där den kan överleva, kommer den att behållas och kan flytta till kort- eller lång sikt.

Bearbetning i hippocampus

10 minuter - 2 år

Om vi behöver behålla en viss information, eller om den slår oss särskilt, kommer den att färdas från korttidsminnet, som är baserat i prefrontala cortex, till hippocampus, där den bearbetas och kan överföras till långtidsminnet.

Konsolidering

2 år + 1 år

Om du använder en viss information upprepade gånger förblir länkarna mellan nervcellerna starka. Dessa kommer sannolikt att finnas kvar under lång tid. Även om vägarna mellan nervcellerna förändras när vi tar emot, bearbetar och lagrar ny information, kan upprepning och återanvändning leda till att vägarna finns kvar och att minnet stannar kvar i hjärnan.

032	Fantasins kraft
Biologin bakom din fantasi och hur fantasin har hjälpt vår art att hitta på saker
036	Hur hjärnan ser
Det du ser genom ögonen är inte samma sak som den bild din hjärna tar emot
038	Ansiktsigenkänning
Vi kanske tar vår förmåga att identifiera ansikten för given, men det är en viktig förmåga
042	Förutseende timing
Ta reda på hur din hjärna "förutspår" framtiden
043	Beslutsfattande
Har vi alla verkligen en fri vilja?
044	Kämpa eller fly
Hur din hjärna håller dig vid liv i en nödsituation

036

0

038

042

044

Miljö

The powav fantasi

Den mänskliga hjärnan har en unik förmåga att ta det den känner till och drömma om något nytt

Ord av Laura Mears

Can du föreställa dig en lila drake som cyklar på en trehjulig cykel? Inget annat djur på planeten har den förmågan. Du har förmågan att ta mentala bilder av föremål som du har sett förut, bryta ner dem i sina beståndsdelar och bygga upp dem till något nytt.
Kombinera en reptil och en fågel och du har din drake. Minns du den lila färgen på en blomma kan du måla dess hud. Tänk på hur det går till att cykla och du kommer att kunna placera kroppen på ramen, frambenen på styret och bakbenen på pedalerna. Nu behöver du bara bestämma dig för var du vill placera det tredje hjulet. Den här förmågan är otrolig och den har format mänsklighetens historia. Kultur, ingenjörskonst, konst, vetenskap, musik, teknik - allt detta är möjligt bara för att vi kan hitta på saker. Men förmågan att föreställa sig har inte alltid funnits där.
När den moderna människan började vandra ut från Afrika för cirka 100 000 år sedan använde hon fortfarande samma enkla verktyg som sina förfäder. Det dröjde ytterligare 60 000 år innan den mänskliga kreativiteten verkligen började explodera.
Mellan uppkomsten av den moderna människan och den "kreativa explosionen" bromsade mutationer i våra gener utvecklingen av hjärnans processor, prefrontala cortex. Detta gjorde att den tänkande delen av vår hjärna kunde bli mycket större, vilket i sin tur gjorde att vår förmåga till visuell bearbetning och språk kunde kombineras. Neurovetenskapsmannen Andrey Vyshedskiy vid Boston University menar att detta var katalysatorn för fantasin.
Naturligtvis kan även andra djur kommunicera och bearbeta visuell information, men vårt sätt att göra det är unikt.
Forskare tror att förmågan att skapa mentala bilder finns i hela djurriket. Det är ett fenomen som kallas "imagery". Men det är inte samma sak som fantasi. Ta cyklar, till exempel. När vi ser en cykel aktiveras nätverk av nervceller i de visuella bearbetningsregionerna i våra hjärnor. För att lagra ett minne av hur cykeln ser ut måste hjärnan komma ihåg vilka neuroner som tändes. För att göra detta stärker den kopplingarna mellan dem. Detta är en princip som kallas hebbisk inlärning - "nerver som tänds tillsammans, kopplas samman".
Resultatet blir att hjärnan bildar ett nät av sammankopplade nervceller som föreställer en cykel, tillsammans en så kallad neuronal ensemble. För att få tillbaka den mentala bilden av cykeln behöver hjärnan bara återaktivera samma kopplingar. Det finns bevis för att råttor kan göra detta för att fylla i tomrum när något händer utanför deras synfält; de använder mentala bilder för att hantera saknad information. Men vi kan ta det ett steg längre.
I stället för att bara minnas mönster som vi redan har sett kan vi använda gamla mönster för att uppfinna något helt nytt. För att göra detta lånar vi färdigheter från vårt sätt att kommunicera.
Andra djur har också språk, men inget som liknar vårt eget. I större delen av det övriga djurriket är språket icke-syntaktiskt. Det innebär att djuren pratar om hela situationer på en gång. Lite som att återaktivera hela den mentala bilden av cykeln. Det vi kan göra annorlunda är att bryta ner situationer och prata om dem i delar, så kallat syntaktiskt språk. Det ger oss utrymme att sätta ihop delarna i en annan ordning eller ta delar av olika idéer och kombinera dem.
Det är kombinationen av syntaktiskt språk och mentala bilder som gör fantasin möjlig. Tillsammans möjliggör de "mental syntes": förmågan att bryta isär visuella idéer och sätta ihop dem igen för att frammana föremål som aldrig har existerat.
För att föreställa oss en drake som cyklar måste vi koppla samman de mentala ensemblerna för de olika begreppen och aktivera dem tillsammans. För att detta ska fungera måste signalerna från olika delar av hjärnan komma samtidigt, och det kräver en viss samordning.
Det är nervtrådar som kopplar samman prefrontala cortex med occipitalloberna. Olika neurala fibrer har olika längd, so för att fantasin ska fungera måste hjärnan ändra hastigheten med vilken de skickar sina meddelanden. Detta bidrar till att säkerställa att meddelandena kommer fram tillsammans. Hjärnan gör detta genom att linda in fibrerna i olika tjock myelinisolering: ju tjockare isolering, desto snabbare överföring.
Förändringar i nervfiberns isolering sker under barndomen, då hjärnan är som mest plastisk. När vi är unga beskär och förfinar våra hjärnor också kopplingarna mellan olika hjärnregioner. Detta gör barndomen till en kritisk tid för att utveckla förmågan att föreställa sig, och det är något vi övar mycket på. Medan andra unga djur kan slåss,

© Alla bilder: Getty

Bakhuvud- och pannloberna är viktiga för fantasin

"Kultur, teknik,
konst, vetenskap, musik
och teknik:
dessa saker är bara
möjligt eftersom vi
kan hitta på saker"

Människans livliga fantasi kan trolla fram fantasivarelser ur tomma intet

Din hjärna har lagrat ett mönster av nervcellsaktivitet som betyder "cykel

Genom att öva på att föreställa oss som barn kan vi använda denna kraftfulla hjärnförmåga som vuxna

Kan djuren föreställa sig det?

Schimpanser är våra närmaste levande släktingar, men de verkar inte ha samma förmåga att föreställa sig som vi har

Djur kan skapa mentala bilder av saker som de har sett förut. De verkar drömma, och delar av deras hjärnor lyser upp i samma mönster som de gjorde under dagen. De kanske till och med kan frammana mentala bilder av potentiella framtida händelser, vilket gör att de kan planera framåt. Men frågan är om de kan göra det vi kan göra och blanda ihop olika idéer för att uppfinna något helt oväntat? Kanske inte.
Sökandet efter djurens fantasi har lett forskarna till våra närmaste levande släktingar, schimpanserna, och precis som människobarn verkar de kunna leka fantasilekar. I ett berömt exempel låtsades en schimpans vid namn Viki dra i en leksak på ett snöre och verkade till och med stanna för att frigöra den när den fastnade på ett imaginärt hinder. En annan schimpans, Kanzi, låtsades gömma mat i buskar och låtsades sedan äta den. Han delade även med sig av sin låtsasmat till andra och tittade på om de också skulle äta den. Men i båda fallen föreställde sig schimpanserna beteenden som de hade upplevt tidigare.
Det som djur inte verkar kunna, såvitt vi vet, är att föreställa sig helt nya saker. Denna förmåga verkar vara unik för vår art.

Schimpanser leker fantasilekar, men kan de föreställa sig något nytt?

Myelinisolering runt nervceller förändrar hur snabbt de skickar meddelanden

klättrar och springer för att öva upp de färdigheter de behöver som vuxna, är vår art den enda som verkar ägna sig åt att låtsas. Fantasivänner finns inte någon annanstans i djurriket; vi verkar ha en unik gåva för fiktion.
Kraften i vår fantasi sträcker sig långt bortom mentala bilder av cyklande drakar. I våra hjärnor finns "spegelkretsar" som aktiveras inte bara när vi gör eller upplever något, utan också när vi ser någon annan göra eller uppleva samma sak. När vi till exempel ser någon cykla lyser de centra i hjärnan som styr rörelserna upp. När vi ser någon ramla av cykeln aktiveras de delar av hjärnan som hanterar känslor. Dessa spår gör att vi kan föreställa oss en upplevelse för vårt inre öga. Och precis som med mentala bilder kan vi bryta ner dem och kombinera dem igen för att föreställa oss något nytt.
När barn är runt fyra eller fem år gamla utvecklar de också en komplex föreställningsförmåga som kallas theory of mind. Det är förmågan att förstå att mentala tillstånd - som kunskap, önskningar och känslor - kan tillhöra oss eller tillhöra andra. Det gör att vi kan identifiera målen för vår omgivning, förstå deras övertygelser och förstå att det som människor säger och det de menar inte nödvändigtvis är samma sak.
De neuronala ensembler som vi bygger upp har många komplexa och sammanlänkade komponenter. Det är förmågan att ta all denna lagrade information, bryta ner den i delar och sätta ihop den igen som gör vår fantasi så kraftfull.
När vi når vuxen ålder har vi en sofistikerad förmåga att planera framåt. Vi kan gå igenom potentiella scenarier i huvudet och försöka lösa problem innan de uppstår. Detta gör att vi kan förbereda oss i förväg. Vi kan jämföra mer än ett möjligt utfall, förbereda oss för båda eller väga vilket som är mest troligt. Vi kan föreställa oss saker som aldrig har existerat och som aldrig kommer att existera. Och vi kan köra simuleringar för att ta reda på hur det känns att uppleva saker som vi aldrig har upplevt förut.
För att få tillgång till dessa fantasins superkrafter använder vi två stora nätverk av hjärnceller som kallas "det exekutiva uppmärksamhetsnätverket" och "standardnätverket".
Det exekutiva uppmärksamhetsnätverket sitter mellan de yttre delarna av prefrontala cortex och parietalloben. Det utnyttjar ditt korttidsminne och är särskilt aktivt när du är fokuserad på att lösa ett problem. Denna del av din fantasi är laserfokuserad, men dess kreativa krafter har gränser.
En så enkel uppgift som att rotera en form i ditt inre öga involverar minst 12 separata regioner i hjärnan. Hjärncellerna kommunicerar mellan dessa olika platser och skapar det som forskarna kallar en "mental arbetsyta". Men för att skapa det fokus som krävs för att lösa svåra problem som detta gör det exekutiva uppmärksamhetsnätverket sitt bästa för att stänga ute distraktioner från andra områden. Detta hjälper till att få jobbet gjort, men det ger inte utrymme för slumpmässiga tankar, och det är slumpmässigheten som gör fantasin så kraftfull.
För att komma åt din fulla kreativa kapacitet måste du koppla av i standardnätverket. Det är den del av hjärnan som tänds upp när du börjar tänka på något annat.
De viktigaste områdena som är involverade i standardnätverket är den mediala prefrontala cortex och den bakre cingulära cortex. Tillsammans hanterar de minne, beslutsfattande, belöning och känslor.
När vår uppmärksamhet är tyst och hjärnan går in i ett vilotillstånd tar standardnätverket över kontrollen. Det vandrande sinnet kan skapa och förändra mentala bilder, återkalla episodiska minnen och återuppleva tankar och idéer, och genom att låta många hjärnområden vara aktiva samtidigt frigörs vår unika mänskliga förmåga att integrera information.
En enskild människas fantasi är kraftfull, men det är hela mänsklighetens kombinerade fantasi som har gjort vår art så framgångsrik. Den gör att vi kan samarbeta med andra människor i en skala som är mycket större än någon annan organism på planeten, bryta ner och kombinera om våra gemensamma erfarenheter för att återuppfinna världen omkring oss.
Albert Einstein uttryckte det kanske bäst när han skrev: "Fantasi är viktigare än kunskap. För kunskap är begränsad, medan fantasi omfattar hela världen, stimulerar framsteg och ger upphov till evolution."

Fantasi gör det möjligt för människor att uppfinna komplexa sociala kontrakt, som att byta varor och tjänster mot pengar

Dagdrömmar gör det möjligt för hjärnan att hitta kopplingar mellan olika idéer

Fantasivänner kan vara unikt mänskliga

"Vi kan föreställa oss saker som aldrig har existerat
och som aldrig kommer att existera. Och vi kan köra
simuleringar för att ta reda på hur det känns att uppleva
uppleva saker som vi aldrig har upplevt"

Ögonen har utvecklats från enkla kluster av sinnesceller till komplexa system

Hur  thjärnan ser

Ögon liknas ofta vid fönster, men deras roll i vår uppfattning av världen är lite mer komplex

Anär ljus reflekteras från föremål kommer vågor in i ögat genom pupillen. De bryts av linsen och hornhinnan så att de når näthinnan längst bak i ögat. Näthinnan är ett sensoriskt membran som består av miljontals ljuskänsliga nervceller som avger elektriska signaler längs synnerven till hjärnan när de stimuleras av ljusvågor.
Eftersom ljuset färdas i raka linjer och kommer in i ögat genom en liten, krökt öppning, träffar vågor som reflekteras från föremål ovanför ögat näthinnans nedre del och vice versa. Detta skapar en inverterad bild av världen, men hjärnan bearbetar dessa signaler för att producera en slutlig bild som matchar landskapets verkliga orientering.
Eftersom vi tillhör en rovdjursart är våra ögon placerade ganska nära varandra på framsidan av huvudet, vilket innebär att det ena ögats synfält överlappar det andra ögats synfält och att vi - till skillnad från många bytesdjur - kan se rakt framför oss. Hjärnan kombinerar de separata bilderna för att skapa en sömlös vy.
Denna överlappning i bilderna, i kombination med information från t.ex. skuggor, gör att vi kan uppfatta tredimensionella former, djup och avstånd med relativ noggrannhet. Det innebär också att vi ofta tittar på våra egna näsor från flera vinklar, men det är något vi sällan lägger märke till. Eftersom den alltid finns där mitt i synfältet och inte är något som du verkligen behöver titta på, ignorerar hjärnan näsan och skapar en tydlig vy med hjälp av information från varje öga.
Att bearbeta information kräver energi, så hjärnan ägnar olika grad av "visuell uppmärksamhet" i olika situationer. Ibland arbetar den snabbt för att få en allmän uppfattning om omgivningen och förhindra att en person faller eller går in i något. Endast små, viktiga bitar av information filtreras för att spara energi och förhindra att hjärnan bombarderas med värdelösa signaler. Men när något intressant fångar din blick börjar den samla in mer information och relatera den till befintlig kunskap och minnen för att få en mer fullständig förståelse av en viss scen.

Våra framåtriktade ögon ger oss en bredare överlappningsregion än många bytesdjur

"Endast små, viktiga bitar av information filtreras för att spara energi"

Sänder signaler

Ögonen och hjärnan arbetar tillsammans för att skapa bilder av vår omgivning

I själva ögonen bildas inga bilder, utan de tar bara in ljusvågor och skickar vidare information. När ljusvågorna träffar näthinnan aktiveras vissa celler som skickar elektriska signaler längs synnerven. Synnerverna möts och korsas vid en punkt vid basen av hypotalamus som kallas optiska chiasmen, så att varje hjärnhalva kan kombinera information från båda ögonen om en halva av synfältet. Signalerna, som sorteras i vänster och höger, fortsätter längs de optiska kanalerna tills de slutar i thalamus. Härifrån vidarebefordras de till occipitalloben, som innehåller visuella cortex som kan bearbeta, tolka och känna igen visuella signaler.
Många nervceller i hjärnans visuella region reagerar på kontraster och kanter. Kanter och övergripande former är mer användbara än små detaljer när hjärnan inledningsvis bygger upp information om ett objekt. När en form har identifierats analyserar andra delar av occipitalloben egenskaper på objektets yta för att få mer specifik information. Du kan till exempel se på långt håll när en person går mot dig, men det är först när personen kommer närmare och du kan se personens drag som du kan känna igen vem du tittar på.

Optisk chiasma

Thalamus

I en hektisk miljö är det bara en bråkdel av den information som når ögonen som bearbetas och lagras av hjärnan

Vänster öga

Optisk nerv

Optisk tractus

Membran

Occipital
lober

Fyll i ämnena

Hjärnan använder sin enorma kraft för att ge oss möjlighet att se det osynliga

Hjärnan filtrerar bort mycket visuell information för att spara energi och för att vi ska kunna fokusera på viktiga föremål och rörelser, men den fyller också i luckorna för att hjälpa oss att förstå världen. En hund som står bakom ett staket känns till exempel fortfarande igen som en hel hund snarare än små delar av en hund, även om delar av den är dolda.
Det här fenomenet, som kallas visuell mönsterkomplettering, bygger på hjärnans förmåga att skapa kopplingar och hitta mönster. När en till synes ofullständig bild bearbetas av hjärnans visuella region söker den efter ett mönster för att reda ut vad som saknas och gräver i sina lager av långtidsminnen. Med hjälp av minnen som matchar pusslar den ihop en tillfredsställande bild.
Även om visuell mönsterigenkänning är användbar för att förstå vår omgivning kan den också få oss att "se" saker som inte finns där. Detaljer på ett livlöst föremål kan se ut som ett ansikte, medan former i skuggorna ibland ser ut som konturerna av en människa tills man vänder sig om och tittar direkt på dem. Smart ritade illusioner förlitar sig på hjärnans kärlek till mönster och skapar idén om former där det inte finns några former och rörelse när bilden är stilla.

Bilder: Anatomografi; OpenStax

Glöm aldrig ett ansikte

Ansiktsigenkänning hjälper människor att skapa och upprätthålla starka sociala band

Vi har ansiktsigenkänning att tacka för våra breda sociala cirklar

Hmänniskan är ett mycket socialt djur som förlitar sig på andra för att känna sig trygg och lycklig. Vi lever i stora grupper och har ofta ytterligare kontakter utanför vår närmaste krets, och vi kan göra detta delvis för att vi har förmågan att minnas och identifiera ansikten. Ansikten på personer som är viktiga för oss - oavsett om det är av positiva eller negativa skäl - lagras i våra hjärnor och är redo för nästa gång vi möter dem. Även efter många år kan gamla vänner känna igen varandra på andra sidan gatan, medan ansiktet på en främling som går förbi försvinner ur minnet nästan omedelbart.
En del av hjärnan som kallas fusiform gyrus är ofta nära förknippad med ansikts- och kroppsigenkänning. Den utgör en del av ventrala temporala cortex, som är en serie strukturer som är involverade i bearbetningen av högnivåseende och objektigenkänning. En liten del på den laterala sidan, som kallas fusiforma ansiktsområdet, verkar spela flera roller i igenkänningen, inklusive förmågan att skilja mellan objekt som har mycket liknande egenskaper.
Ansiktsigenkänning är inte en förmåga som vi föds med - dålig syn och en hjärna som fortfarande har mycket kvar att utveckla gör att spädbarn inte kan lära sig och identifiera ansikten direkt. Forskarna diskuterar när de börjar känna igen bekanta ansikten, och uppskattningarna varierar mellan två dagar och två månader. Självigenkänning är mer komplicerat, och det brukar ta omkring 18 månader för barn att förstå att de ser sitt eget ansikte i en spegel.
Men det är inte alla som kan plocka ut ett bekant ansikte i en folkmassa. Vissa människor lider av prosopagnosi, eller "ansiktsblindhet", en störning som gör att de inte kan minnas och känna igen enskilda ansikten. Även förmågan att känna igen sitt eget ansikte i en spegel eller på ett foto försämras. Störningen kan uppkomma till följd av en hjärnskada, men hos vissa människor utvecklas aldrig förmågan att känna igen ansikten från början. Det finns för närvarande inget botemedel eller någon effektiv behandling, så prosopagnosiker förlitar sig ofta på andra kännetecken som röst, gångstil och kläder för att skilja människor åt.

Pappersgetingar minns ansikten med häpnadsväckande noggrannhet

Har jag sett dig någonstans förut?

Vi är inte de enda som kan känna igen ett bekant ansikte

Många sociala djur kan skilja släktingar från främlingar, och precis som vi använder de denna förmåga för att upprätthålla band med familjemedlemmar och komma ihåg fiender. För varelser som pappersgetingar är ansiktsigenkänning ett viktigt verktyg som används tillsammans med andra egenskaper som feromoner för att snabbt identifiera en inkräktare.
Hundar, som härstammar från sociala vargar, kan känna igen varandra och sina ägare och till och med identifiera olika känslor i människors ansikten. Hästar kan också tolka hur både deras hästar och människor mår genom att titta på deras ansiktsuttryck. Katter verkar däremot inte kunna skilja mellan människors ansikten, utan förlitar sig på andra ledtrådar som doft och röstläge.
Får har ofta ansetts ha låg intelligens, men nyligen visade det sig att de kan känna igen mänskliga ansikten. När de fick se ett fotografi av en person kunde de välja ut det när det senare visades tillsammans med ett annat porträtt. Ännu mer imponerande var att de korrekt valde ut sin skötares ansikte utan någon träning.
Att känna igen släktingar och till och med medlemmar av andra arter är inte ovanligt i djurriket, men självigenkänning är en sällsynthet. Förutom människor är det bara delfiner, människoapor, späckhuggare, skator och elefanter som har visat att de förstår vem de ser när de tittar i en spegel.

"Dålig syn och en hjärna
en hjärna som fortfarande har mycket
att utveckla innebär att
att bebisar inte kan lära sig och
identifiera ansikten direkt"

Teknik för ansiktsigenkänning

Programvaran kan nu plocka ut ansikten åt oss

Vi förlitar oss starkt på vår förmåga att känna igen ansikten, både av sociala skäl och av säkerhetsskäl. Det är så viktigt att människan har utvecklat teknik som efterliknar våra naturliga förmågor. Ansiktsigenkänningsteknik använder algoritmer för att leta efter utmärkande drag eller analysera storleken, positionen och formen på drag i ett ansikte som fångats i en bild eller video innan de söker i databaser efter kända ansikten som matchar denna information.
Sedan ansiktsigenkänning utvecklades har det använts för att förhindra valfusk, söka efter brottslingar i folkmassor, underlätta FBI:s utredningar och jämföra resenärers ansikten med deras passfoton. Många telefoner och datorer erbjuder ansiktsigenkänning som ett säkrare alternativ till ett lösenord eller en kod. All teknik för ansiktsigenkänning används inte för säkerhetsfokuserade uppgifter; programvara kan också användas för att kartlägga ett ansiktes form så att drag kan ändras eller animerade filter användas i appar för sociala medier.

Teknik för ansiktsigenkänning kartlägger och mäter ansiktsdrag

Teknisk färgsinne

Denna fantastiska färgexplosion visar resultatet av en fullständig hjärnspårning.

Förväntad tidpunkt

Processen som gör att din hjärna kan förutse framtiden

Tärnan är en kraftfull inlärningsmaskin; den har förmågan att lära sig av tidigare erfarenheter för att kunna "förutsäga" framtida händelser. Detta kallas för anticipatorisk timing och det är det som gör det möjligt för människor att framgångsrikt navigera i den värld vi lever i och som också spelar en nyckelroll när det gäller att hjälpa oss att koncentrera oss. Men hur gör hjärnan detta?
Forskarna tror att två olika regioner är ansvariga för förmågan att "förutsäga" framtiden. Dessa regioner är kända som de basala ganglierna, en grupp strukturer som finns djupt inne i hjärnhalvan, och lillhjärnan, som ligger längst bak i hjärnan. Båda strukturerna är förknippade med kognition och rörelse. Basala ganglierna är förknippade med uppgifter som involverar rytm - som att sjunga med i sin favoritlåt - medan lillhjärnan är kopplad till tidigare minnen - till exempel att kunna förutsäga när ett trafikljus kommer att växla från rött till grönt. Forskarna fann också att om ett av dessa områden skadas har det andra området förmågan att kompensera, vilket är viktigt för att förstå neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons sjukdom. Forskningen utmanar tidigare teorier om att ett enda hjärnsystem skulle vara ansvarigt för alla våra tidsbehov.
Framför allt är förmågan att förutse framtiden viktig för professionella idrottare - det tar längre tid att utföra en sving än den tid en slagman har på sig att se bollen komma emot sig.
I en annan studie fann forskarna dessutom att hjärnan kunde förutse händelser dubbelt så snabbt som de faktiskt inträffade i realtid. Denna förmåga att förutse framtiden kan vara orsaken till vår arts framgång - och överlevnad - eftersom vi kan förutse de möjliga konsekvenserna av en handling.

Lillhjärnan
Lillhjärnan är förknippad med intervalltiming, där hjärnan använder tidigare minnen för att förutse framtida händelser.

Basala ganglierna
Basala ganglierna förlitar sig på rytm för att förutse framtiden.

Parkinsons sjukdom orsakas av förlust av nervceller i en struktur i de basala ganglierna som kallas substantia nigra

Byggd för sport

Det är viktigt för professionella idrottsutövare som cricketspelare att kunna förutsäga bollens framtida bana

Idrottarnas kroppar är inte bara finstämda maskiner, utan även deras hjärnor

I den professionella idrottsvärlden kan den snabbhet och precision med vilken idrottare fattar beslut vara skillnaden mellan framgång och misslyckande. Men det är inte bara deras kroppar som är byggda för idrott - det är deras hjärnor också. Studier tyder på att vissa områden i idrottares hjärnor är större än hos deras mindre fysiskt kapabla motsvarigheter.
Forskare vid Chinese Academy of Sciences jämförde hjärnan hos professionella dykare med hjärnan hos dem som inte deltog i professionell träning. Forskarna fann att tre regioner - vänster superior temporal sulcus, höger orbitofrontal cortex och höger parahippocampal gyrus - i de professionella dykarnas hjärnor var betydligt tjockare än i gruppen som inte var idrottare.
En annan studie visade att professionella cricketspelare kunde förutse bollens bana betydligt tidigare och med större noggrannhet än icke-professionella spelare - en förmåga som är avgörande för att lyckas i en match och som också har visats i andra bollsporter, bland annat basket, fotboll, tennis och hockey.

Styr vår hjärna omedvetet våra beslut?

Vetenskapen om att fatta beslut

Att göra eller inte göra?

Wi fattar hundratals beslut varje dag; en del är triviala, som att bestämma vad vi ska äta till frukost, andra är mer komplicerade - och får konsekvenser - som att bestämma om vi ska söka det där jobbet eller inte. Att fatta ett beslut är ett av de mest grundläggande mänskliga beteendena, men hur går det egentligen till när hjärnan fattar ett beslut?
Beslutsfattande är en komplex process, och även om den har studerats i åratal är det en process som vi bara delvis förstår. Vad vi vet är att det inte finns en enda beslutsfattande region i hjärnan utan snarare olika hjärnregioner - inklusive främre cingulära cortex, orbitofrontala cortex (en region i prefrontala cortex) och ventromediala prefrontala cortex - som samarbetar för att fatta ett beslut. Forskarna tror att förmågan att stoppa eller modifiera ett beslut styrs av två individuella platser i prefrontala cortex och det frontala ögonfältet som kräver ultrasnabb kommunikation mellan de två områdena. Man tror också att känslor kan spela en roll i beslutsprocessen.
Det har länge funnits misstankar om att skador på främre cingulate cortex eller ventromediala prefrontala cortex kan påverka en persons förmåga att fatta beslut. År 1848 drabbades den amerikanske järnvägsarbetaren Phineas Gage av en allvarlig hjärnskada när en meterlång järnstång spetsades genom hans skalle. Även om Gage överlevde upplevde han stora förändringar i sitt beteende och sin personlighet, och sedan dess har man trott att orbitofrontala cortex spelar en nyckelroll i beslutsfattandet.
I en studie från 2004 fann forskarna att olika delar av hjärnan är aktiva beroende på om deltagarna blev tillsagda att göra något eller om de kunde utöva autonomi. En annan studie visade att det är mindre sannolikt att hjärnan kan fatta viktiga beslut senare på dagen för att spara energi.

Är den fria viljan bara en illusion?

Hur hjärnan bestämmer sig innan du ens inser det

Vi tror att vi först måste ha en tanke som vi sedan reagerar på. Men på 1980-talet utförde den amerikanske forskaren Benjamin Libet ett experiment som tydde på att hjärnan uppvisar elektrisk aktivitet innan ett medvetet beslut fattas. Resultaten av detta experiment visade sig vara kontroversiella och metoden vidareutvecklades av professor John-Dylan Haynes från Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Science i Leipzig, Tyskland.
Haynes forskargrupp bad 14 frivilliga att genomföra en uppgift som handlade om beslutsfattande. Uppgiften var att trycka på en av två knappar med antingen höger eller vänster hand, men de var tvungna att komma ihåg när de fattade sitt beslut. Forskarna fann att det var möjligt att förutsäga volontärernas beslut genom att övervaka hjärnaktiviteten i frontopolar cortex upp till sju sekunder innan - möjligen tio sekunder innan på grund av fördröjningen i avbildningen - de rapporterade sitt beslut. Andra studier sedan dess har också gett liknande resultat, vilket väcker några mycket intressanta frågor om begreppet fri vilja och om vi verkligen har kontroll över alla de beslut vi fattar.
År 2002 testade två psykologer i USA idén om att den fria viljan skulle vara en illusion genom att placera två grupper av frivilliga i separata rum och be dem läsa två mycket olika artiklar i ämnet: den ena hävdade att den fria viljan är en myt medan den andra var neutral i ämnet.
När båda grupperna hade läst färdigt ombads de att göra ett matteprov och uppmanades att fuska. Talande nog var gruppen som hade läst om den fria viljans falskhet mycket mer benägna att fuska. Resultatet blev detsamma när båda grupperna senare uppmuntrades att "stjäla" i en annan del av experimentet. Det verkar som att när människor slutar tro på den fria viljan så slutar de också att se sig själva som klandervärda. De potentiella konsekvenserna av att samhället förlorar sin tro på tankefrihet är tydliga.

Hjärnaktivitet kan upptäckas upp till tio sekunder innan du fattar ett beslut

© Getty; Alamy

Fight flight

eller

Hjärnans uråldriga system för att upptäcka hot får oss blixtsnabbt att klara oss undan faror, men till vilket pris?

Thkamp- eller flyktreaktionen är allt uppslukande. Hjärtat slår snabbare, andningen blir snabb och djup, handflatorna svettas och munnen blir torr. Med bråkdelar av sekunder på dig att reagera inför en fara är det detta som får dig att ta dig ur farozonen innan du ens har hunnit tänka. Det är en uråldrig självförsvarsmekanism som är hårt kopplad till nervsystemet - din kropps sätt att göra dig redo för strid.
Kroppens panikknapp är en valnötsstor del av hjärnvävnaden som kallas amygdala, och dess uppgift är att övervaka inkommande sensoriska signaler efter tecken på hot. Den är kopplad till ett större hjärnområde som kallas thalamus, som fungerar som hjärnans sensoriska relä. Thalamus samlar in signaler från hjärnans sensoriska processområden och från de inre organen, och amygdala lyssnar. När något inte ser helt rätt ut har amygdala bara några sekunder på sig att göra kroppen redo att slåss eller fly, vilket innebär att synkronisera alla organsystem för att styra om resurser till musklerna. Det snabbaste sättet att göra detta är att prata med kroppens huvudkontrollant, hypotalamus.
Hypotalamus sitter mitt i hjärnan och övervakar och justerar allt från temperatur och törst till aptit och sömncykler. Den är kopplad till det autonoma nervsystemet, som skickar elektriska impulser ner genom ryggmärgen och ut i kroppen. Det har också en direktlinje till hypofysen, en långväga hormonsignalering som pumpar ut kemiska meddelanden i blodet.
Det autonoma nervsystemet består av två delar som ger motsatta instruktioner till organen. Det sympatiska nervsystemet får kroppen att gå upp i varv och det parasympatiska nervsystemet får den att lugna ner sig.
Nervsignaler rör sig snabbare än hormoner, så den första delen av kamp eller flykt sätter igång detta system. När hypotalamus får en farosignal från amygdala kopplar den på det sympatiska nervsystemet, som sedan sätter igång en kaskad av elektriska meddelanden som leder till att signalsubstansen noradrenalin frigörs. Musklerna och organen är i ständig beredskap för denna signal - de har adrenerga receptorer som kan upptäcka när noradrenalin frigörs från närliggande nerver. När signalen äntligen kommer börjar organen reagera.
Hjärtat slår snabbare och blodkärlen drar ihop sig, vilket ökar blodtillförseln till musklerna och hjärnan. Luftvägarna slappnar av, så att mer syre kan passera in i blodomloppet, och levern släpper ut glukos för extra bränsle. Pupillerna vidgas för att släppa in så mycket ljus som möjligt, vilket skärper den centrala synen, och händer och fötter blir svettiga, vilket förbättrar greppet. För en kort stund blir du övermänsklig. För att allt detta ska kunna ske måste icke-essentiella system sakta ner. Blodkärlen till matsmältningssystemet, huden och njurarna blir trängre och leder bort viktiga näringsämnen. Saliven torkar ut, aptiten försvinner och magen slutar kurra.
Noradrenalin är kraftfullt, men kroppen har ett andra kemiskt meddelande som tar kamp- eller flyktreaktionen till nästa nivå: adrenalin.

Kamp- eller flyktreaktionen utvecklades för att hjälpa oss att hantera överhängande fara

"Hjärtat slår snabbare
och blodkärlen
drar ihop sig, vilket ökar
blodtillförseln till
muskler och hjärna"

Binjurarna fyller kroppen med adrenalin, en kraftfull aktivator av kamp- eller flyktreaktionen

Hjärtat står i centrum för kamp- eller flyktreaktionen

Det sympatiska nervsystemet sänder farosignaler till binjurarna. Dessa små organ, som är placerade strax ovanför njurarna, är hormonfabriker och deras uppgift är att fylla blodet med adrenalin. Djupt inne i mitten av var och en av dem, i en del av körteln som kallas binjuremärgen, startar kromaffincellerna adrenalinproduktionen. Dessa celler står i förbindelse med sina grannar via små hål som kallas gap junctions, så när en av dem får en farosignal reagerar de andra också.
Binjurarna har bland den bästa blodtillförseln i kroppen, vilket bidrar till att adrenalinet förs ut i systemet med blixtens hastighet. Meddelanden passerar så snabbt att hjärnbarken kanske inte ens har uppfattat hotet när adrenalinproduktionen startar.
När vi måste väja för en bil som kör för fort har vi inte tid att tänka medvetet. Det tar cirka två minuter för adrenalinproduktionen att slå på fullt ut, och då har hjärnbarken hunnit ikapp. Den medvetna bearbetningen kommer igång igen och de kraftfulla, problemlösande delarna av hjärnan kan hjälpa till med beslut om vad vi ska göra härnäst.
Har vi en chans om vi stannar kvar och slåss, eller är det bättre att vända om och springa? Oavsett vilket medvetet val vi gör har kamp- eller flyktreaktionen redan sett till att kroppen är redo.
Ibland är svaret varken kamp eller flykt, och kroppens inbyggda försvarssystem har en lösning även för det. Om ett rovdjur är i närheten men inte har sett dig än kan det vara bättre att frysa för att undvika upptäckt. Prefrontala cortex och främre cingulära cortex talar tillbaka till amygdala och hypotalamus. De kan åsidosätta det sympatiska nervsystemet med parasympatiska signaler, vilket sänker hjärtfrekvensen och lugnar ner kroppen i hopp om att faran ska passera.
Det finns en gräns för hur länge kroppen kan upprätthålla en fullfjädrad kamp- eller flyktreaktion. Vi kan inte avleda blod från matsmältningssystemet hela dagen, så det finns en andra fas av responsen som startar senare om faran fortfarande inte har avtagit. Detta är stressreaktionen.
Stressignalerna kommer via samma väg, från hypotalamus till binjurarna, men de färdas på ett annat sätt. Den här gången talar hypotalamus med hypofysen och säger åt den att frisätta det adrenokortikotropa hormonet, ATCH, i blodet. Detta går sedan till den yttre delen av binjurarna, binjurebarken, som sedan sätter igång produktionen av stresshormonet kortisol.
Kortisol backar upp kamp- eller flyktreaktionerna för mer långsiktig överlevnad genom att förändra kroppens ämnesomsättning. Det släpper ut socker i blodet som bränsle och dämpar icke-essentiella system som reproduktion, immunförsvar, tillväxt och matsmältning.
Kamp- eller flyktreaktionen har hjälpt vår art att blomstra inför några av de farligaste situationerna på planeten, men den är inte unik för människor. Förmågan att anpassa sig till faror i miljön, eller att fly om det inte går att anpassa sig, är en grundläggande del av djurens överlevnad.
Vissa kampreaktioner är otroligt enkla. Bakterier kan till exempel känna av faror i sin omgivning och reagera genom att slå av och på gener (kamp) eller flytta på sig (flykt). Men i takt med att organismerna blir större blir reaktionerna mer komplexa.
Ett kamp- eller flyktsystem för en komplex kropp som vår är beroende av ett nervsystem. Vi måste kunna få hjärtat att slå snabbare eller långsammare på begäran för att ge våra muskler den stimulans de behöver när vi är i fara. Ryggradslösa djur kan göra detta i viss utsträckning, men för den fulla upplevelsen verkar det som om du behöver en ryggrad.
Nejonögon är några av de äldsta levande ryggradsdjuren, nära besläktade med de förfäder som gav upphov till alla moderna fiskar, amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur. Deras nervsystem är enklare än våra, men de har ändå de komponenter som behövs för att bygga upp kamp- eller flyktreaktionen.
En titt på det evolutionära trädet visar att enklare ryggradsdjur förlitar sig mer på adrenalin för sina kamp- eller flyktreaktioner, och när ryggradsdjuren blev mer komplexa gav förändringar i nervsystemet deras hjärnor finare kontroll. Det sympatiska och parasympatiska nervsystemet började fungera som ett par för att kontrollera hjärtfrekvensen och avleda blod från tarmen, och vi använder alla kortisol för att hantera stress.
Även om kamp- eller flyktreaktionen verkar vara urgammal finns det några unika saker med det sätt på vilket människor reagerar på fara. Vi är en av endast två arter i hela djurriket som deltar i krig - grupper av människor, och grupper av schimpanser, går samman för att döda andra medlemmar av sin egen art i storskaliga konflikter. Det verkar som om detta kan ha något att göra med hur våra specifika kamp- eller flyktsystem har utvecklats.
När forskarna tittade på en av kamp- eller flyktgenerna i våra hjärnor fann de något annat. Det finns ett protein som kallas Adrenoceptor Alpha 2C (ADRA2C), som sitter inuti hjärnbarken och lyssnar efter kamp- eller flyktsignaler. I laboratorieexperiment blir möss som fötts utan genen mer lättskrämda och går snabbare till attack, vilket visar att dess normala uppgift är att dämpa kamp- eller flyktreaktionen.
En titt på genen hos människor och schimpanser visade på en naturlig förändring i ADRA2C som innebär att våra hjärnor gör mindre av den. Om vi är som möss finns det en risk att denna förändring kan göra oss mer flyktiga när vi reagerar på kamp- eller flyktsignaler.
Vår kamp- eller flyktreaktion verkar dock ha ett pris. Den kanske ursprungligen utvecklades för att få oss ur fara, men den kan lika gärna få oss in i fara också.

"Har vi en chans
om vi stannar och slåss, eller
skulle det vara bättre för
att vända och springa?"

Moderna påfrestningar skiljer sig mycket från de hot som våra förfäder stod inför

Pupillerna drar ihop sig, vilket skärper den centrala synen och gör allt i periferin suddigt

För mycket av det goda

Vad händer om kamp- eller flyktsystemet inte stängs av?

Kamp- eller flyktreaktionen utvecklades för att snabbt få oss ur knepiga situationer. Men det är bara tänkt att fungera på korta tidsskalor. För att öka muskelkraften i en krissituation måste kroppen låna resurser från andra områden; när krisen är över behöver dessa områden få tillbaka sin blodtillförsel. Men vad händer när hotet inte försvinner?
Kamp- eller flyktreaktionen ger vika för stressreaktionen. Det sympatiska nervsystemet lugnar ner sig och adrenalinproduktionen avstannar, vilket gör att hjärtfrekvensen och blodflödet återgår till det normala. I stället sätts kortisol in. Kortisol är känt som stresshormonet och kan prata med nästan alla celler i kroppen. Dess huvuduppgift är att förändra ämnesomsättningen och dämpa aktiviteter med lägre prioritet, som tillväxt, reproduktion och immunitet. Det gör det genom att förändra frisättningen av reproduktionshormoner, störa molekyler som används för att bekämpa infektioner och förändra hur cellerna reagerar på tillväxtfaktorer. Detta bidrar till att säkerställa att det finns energi tillgänglig för att hantera den stressiga situationen, men det kan orsaka biverkningar och förändra matsmältningen, sömnmönstren och den mentala hälsan. Det är först när stressen avtar som kroppen återgår till det normala.

50	Vad är medvetande?
Möjliga svar på en fråga som har förbryllat filosofer i tusentals år
56	Varför sover och drömmer vi?
Fördjupa dig i vetenskapen om vad som egentligen händer medan du snoozar
60	Vetenskapen bakom att lyssna på musik
Inuti ditt sinne när rytmen går
62	Studiet av neurovetenskap
Kartlägg historien om mänsklighetens försök att förstå hjärnan
64	Hjärnkirurgi
Operationerna som räddar liv
68	Harvey Cushing
Möt neurovetenskapens fader
70	Neurala proteser
Hur fungerar de?

058

056

060

064

062

068

070

WHUR ÄR

MEDVETENHET?

Ord av Josie Clarkson

För att kunna ta ställning till denna fråga måste du vara medveten om - det är en Inception-koncept som har sysselsatt vetenskapsmän och filosofer i årtusenden

Tör att visa hur komplext ämnet medvetande är, låt oss utforska det stora utbudet av definitioner som ges av auktoriteter. I Oxford English Dictionary ger inte bara en utan tre definitioner av medvetande: "Tillståndet att vara medveten om och reagera på sin omgivning", "en persons medvetenhet om eller uppfattning av något" och "sinnets medvetenhet om sig självt och om världen". Den engelske filosofen John Locke sade: "Medvetande är uppfattningen av vad som sker i en människas eget sinne." Dr Giulio Tononi, neurovetenskapsman, psykiater och ledande auktoritet på hjärnan under sömn, definierar medvetande som det som "motsvarar ett systems förmåga att integrera information". Den berömde filosofen Descartes sa: "Jag tänker, därför är jag." Och psykologen och filosofen William Davidson behövde sex sidor för att definiera det i sin artikel Definition av medvetande, publicerad i tidskriften Sinne.
De många olika definitionerna väcker frågan om vad som ens skulle räcka som förklaring till medvetandet. Detta måste klarläggas innan frågan "vad är medvetande?" kan besvaras.

Filosofernas tankar

Många stora tänkare har funderat över sinnets mysterier

För att belysa medvetandets komplexitet använder den australiensiske filosofen David Chalmers begreppen "lätt" och "svårt" och delar in medvetandet i delar som är mer eller mindre utmanande att förstå och studera. Ett exempel på lätt medvetande är om en person är vaken eller sover, eftersom det kan mätas objektivt. Svårt medvetande innefattar saker som medvetenheten om subjektiva upplevelser.
Filosofer har utvecklat många teorier, men det finns två huvudsakliga sätt att se på medvetandet. Det första kallas dualism och beskriver medvetandet som ett abstrakt fenomen som inte är fysiskt. Den motsatta teorin är att medvetandet är en fysisk process som baseras på hjärnans aktivitet och kallas materialism eller fysikalism.
Bland de särskilt häpnadsväckande idéer som filosofin har gett oss kan nämnas teorier om högre ordning. Dessa försöker förklara hur tankar rör sig från det omedvetna till det medvetna. Med "ordning" menas en kedja av tankar som handlar om varandra. Till exempel kan en person känna sig hungrig - detta kallas för ett mentalt tillstånd - och det åtföljs av tanken på att känna sig hungrig. När tanken gör personen medveten om det mentala tillståndet blir det medvetet. Tanken är att hunger är en omedveten känsla tills det finns en "högre ordning" tanke om den. Det finns alltså en kedja, eller ordning, av tankar i hela hjärnan som alla relaterar till varandra och som gör att de blir medvetna. En kritik mot teorierna om högre ordning är att de är cykliska; de pågår i all evighet eftersom det alltid finns en högre tanke i kedjan.
En annan teori är att det mänskliga medvetandet existerar på tre nivåer. Den nedersta nivån (C0) innehåller omedveten bearbetning, t.ex. att tyda känslor från andras ansiktsuttryck. En nivå högre upp (C1) sker sammanställning och utvärdering av information för att åstadkomma en vald reaktion. På den översta nivån (C2) finns självmedvetenhet och förmågan att utvärdera sina egna tankar och handlingar.
Filosofer har inte möjlighet att bevisa sina idéer. Det är här vetenskapen kommer in och testar filosofernas teorier genom att försöka mäta medvetandet på ett objektivt sätt.

Tänkaren av Auguste Rodin, en symbol för filosofi

"Oxford English Dictionary
ger inte bara en utan tre olika
definitioner av medvetande"

Att tänka på hjärnan är känt som metakognition

Forskares tankar

Hur forskning avslöjar känslighetens hemligheter

Forskarna försöker mäta medvetandet med hjälp av specialutrustning som hjärnskannrar. Dessa registrerar en persons hjärnaktivitet medan de tänker på olika saker eller tar emot olika stimuli. Forskarna kan sedan analysera denna aktivitet för att hitta mönster som kan förklara vissa beteenden.
De flesta neurovetenskapsmän är överens om att medvetandet handlar om att kombinera information från olika delar av hjärnan. Det finns allt fler bevis som tyder på att det är i ett område som kallas claustrum som denna information kombineras. Neuronerna i claustrum är kopplade till de flesta andra områden i hjärnan, framför allt till cortex. Cortex är den yttre delen av hjärnan hos däggdjur och ansvarar för många uppgifter, t.ex. att ta emot och tolka sensorisk information (t.ex. ljud och syn). Klaustrum kan länka samman alla dessa processområden och kombinera deras produkter för att producera en enda medveten tanke i hjärnan. De starkaste kopplingarna (de som innehåller flest neuroner) ses mellan claustrum och visuella cortex, vilket tyder på att det skulle kunna göra en person medveten om sin omgivning.
År 2017 fann ett team under ledning av neurovetenskapsmannen Christof Koch tre mycket stora nervceller som lindade sig runt hjärnan på möss. Neuronerna började i claustrum och hade långa, tunna grenar som sträckte sig djupt genom hela hjärnan. Detta är fysiska bevis på att information från hela hjärnan smälter samman till bara tre neuroner.
Det är viktigt att komma ihåg att dessa bevis bara är observationer. Även om dessa kopplingar har hittats har forskarna hittills varit tvungna att förutsäga deras funktion. För att bevisa denna hypotes måste forskarna visa att något direkt orsakar något annat. Detta har ännu inte gjorts för claustrum, så dess verkliga funktion förblir okänd.
Det främsta sättet för forskare att påvisa hjärnområdens funktion är att titta på vad som händer när området saknas. Det kan bero på att det har skadats genom skada eller sjukdom, avlägsnats kirurgiskt eller helt enkelt för att en person föddes utan det. Om man till exempel tar bort synavdelningen i hjärnan blir individen blind trots att ögonen är intakta. För att visa detta måste endast ett område i hjärnan saknas, annars finns det inget sätt att veta vilken saknad del som är ansvarig för varje förlorad funktion. Det har hittills varit omöjligt att förstöra eller avlägsna enbart claustrum på grund av de många förbindelser som finns i det, och det skulle orsaka omfattande skador även på den omgivande hjärnan.
Vissa studier har undersökt claustrum hos katter, men resultaten visade att hjärncellerna bara reagerade på enskilda funktioner snarare än att kombinera information. Detta motsäger teorin om att claustrum sammanför flera informationsbitar. Djuren i denna studie var dock medvetslösa, så resultaten kan tolkas som att claustrum faktiskt är involverat i medvetandet, eftersom det inte fungerar som det ska när individen inte är vaken.
Den holländske neurovetenskapsmannen Bernard Baars använder analogin med en teaterscen för att illustrera medvetandet. Om en mörk scen representerar det omedvetna, så är medvetandet som en strålkastare som riktar uppmärksamheten mot scenen. Han ser medvetandet som en skala från långtidsminnet till det omedelbara minnet (eller "arbetsminnet"), som bara finns kvar i några sekunder medan hjärnan är medveten om ämnet. Strålkastarljuset är riktat mot det omedelbara minnet medan resten av hjärnans bearbetning sker i de mörka delarna av scenen som personen inte är medveten om.
Minnen skapas och förstärks genom upprepad kommunikation mellan vissa nervceller. Det har föreslagits att den kontinuerliga användningen av samma nervceller vid en viss tidpunkt visar att personen får tillgång till vissa minnen och därför blir medveten om dem. Vissa hjärnforskare tror att det nätverk av hjärnceller som är involverat i arbetsminnet håller information i det omedvetna och att aktiviteten i dessa hjärnceller gör att informationen kommer upp till medvetandet.

Är djur kännande?

Bevis tyder på att vi kanske underskattar andra djurs sinnen

Den 7 juli 2012 publicerade tre välkända neurovetenskapsmän Cambridge Declaration on Consciousness. I denna deklaration står det: "Bevisens tyngd tyder på att människor inte är unika när det gäller att besitta de neurologiska substrat som genererar medvetande." I huvudsak berättade tre experter inom området för världen att djur är medvetna.
Deklarationen fortsätter med att säga att icke-mänskliga djur har de biologiska egenskaper som krävs för medvetande. Till exempel de flesta - om inte alla - om detta är det område i hjärnan som styr medvetandet måste alla däggdjur vara medvetna. Storleken och komplexiteten hos claustrum (och motsvarande strukturer hos icke-däggdjur) varierar avsevärt mellan olika arter, vilket skulle kunna förklara eventuella skillnader i medvetande mellan djur. Dessutom kan många arter, allt från fåglar till apor, känna igen sig själva i en spegel, vilket visar på den självmedvetenhet som ingår i vissa definitioner av medvetande.
Trots att det finns bevis för medvetande hos djur är det fortfarande många som ifrågasätter det. Det kan bero på att det faktum att vi erkänner att de har tankar och känslor som vi själva gör vår behandling av djur (t.ex. inom kött- och mejeriindustrin eller vid djurförsök) mycket mer oetisk och omoralisk. Det är lättare att slippa moraliska dilemman som detta genom att förneka att djur är kännande varelser.

Förmågan att känna igen sin egen spegelbild är ett tecken på självmedvetenhet

Forskare kan lära sig mer om hur hjärnan fungerar genom att analysera skanningar

"Om en mörk scen representerar
det omedvetna sinnet,
så är medvetandet som
en strålkastare av uppmärksamhet"

En MRI-scanner används som ett icke-invasivt sätt att titta in i hjärnan medan en person är vid medvetande

Vikten av att förstå medvetandet

Kunskap är makt, och medvetande är inget undantag. Att lära sig mer om medvetandet skulle gynna många människor

Många psykiska tillstånd bygger på medvetna och undermedvetna tankar. Till exempel kan personer med tvångssyndrom (OCD) - ett brett tillstånd som involverar repetitiva beteenden och rutiner - kan uppleva påträngande tankar. Det är negativa eller olämpliga tankar som upptar det medvetna sinnet. Tankar som "Har jag låst ytterdörren?" eller "Lämnade jag spisen på?" kan överväldiga personen, vilket innebär att den inte kan tänka på något annat i det ögonblicket.
Posttraumatiskt stressyndrom (PTSD) och personlighetsstörningar kan uppstå genom att människor tvingar bort vissa plågsamma tankar från sitt medvetande. Detta resulterar i ohälsosamma copingbeteenden och leder till obehagliga upplevelser som flash-backs, där de upprörande tankarna och bilderna plötsligt kommer in i personens medvetande. Att ha en större förståelse för vad medvetna tankar är och hur de uppstår skulle utan tvekan vara användbart för terapeuter och kunna hjälpa dem att behandla psykiska tillstånd mer effektivt.
Kunskapen om sömn är så bristfällig att det inte finns några effektiva behandlingar mot sömnlöshet. De läkemedel som finns är starkt beroendeframkallande och ger baksmälleliknande effekter hos användarna. Dessa läkemedel söver patienterna snarare än att framkalla äkta sömn. Forskarna kan inte riktigt förstå sömnen så länge det omedvetna förblir ett mysterium.
Många studier har visat att människor kan lära sig undermedvetet, men orsakerna bakom detta är ännu inte kända. När forskarna väl har kommit underfund med grunderna för omedveten inlärning skulle det kunna användas för att förbättra utbildningssystemet. Det skulle också kunna innebära stora fördelar för barn och vuxna med inlärningssvårigheter.

En bättre förståelse av medvetandet kan bidra till att behandla psykiska sjukdomar som OCD och PTSD

Vad är drömmar?

Under sömnen är hjärnan tillräckligt aktiv för att frammana de konstiga och underbara saker som vi kallar drömmar

Alla djur sover, och de flesta drömmer också när de sover. Levande hjärnskanningar av människor som drömmer visar aktivitet främst i de delar av hjärnan som kontrollerar syn, minne, rörelse och känslor.
Forskare har bevisat att drömmar inte bara är en biprodukt av sömnen utan faktiskt har flera syften. En funktion är att cementera minnen i hjärnan genom att återuppleva dem. Intressant nog spelas dessa minnen upp utan närvaro av ångesthormonet noradrenalin. Det innebär att minnenas känslomässiga påverkan tas bort, så att de kan återkallas utan att utlösa en negativ känslomässig reaktion. Drömmar bidrar därför till vår psykiska hälsa genom att göra våra minnen mindre smärtsamma.
Drömmar kalibrerar också om hjärnan. När processcentren återställs till standardinställningarna kan de nästa dag fungera mer exakt vid uppgifter som ansiktsigenkänning. I drömmen ser man dessutom tillbaka på all kunskap man har lärt sig och försöker hitta regler och mönster i den. Det är på detta sätt som barn lär sig att använda grammatik utan att kunna definiera vad grammatikreglerna är. Drömmar ser på information med ett kreativt öga för att tolka den annorlunda - detta förklarar varför människor ofta vaknar upp med lösningar på problem som deras vakna hjärna inte har kunnat lösa.

Hjärnaktiviteten hos denna kvinna mäts med hjälp av elektroder medan hon sover

Att skapa verkligt intelligenta maskiner skulle väcka många etiska frågor

Artificiell medvetande

Vi tillverkar maskiner som kan gå och prata som vi... men kan de någonsin tänka som vi?

Medveten artificiell intelligens kan bli verklighet inom en inte alltför avlägsen framtid

Inlärning är inte längre något som är unikt för levande varelser. Artificiell intelligens (AI) är maskiners förmåga att utföra uppgifter som normalt kräver mänsklig intelligens, t.ex. att känna igen ansikten eller räkna ut summor. AI har redan visat sig vara ovärderlig när det gäller t.ex. cybersäkerhet.
Intelligens, artificiell eller naturlig, skapas genom inlärning. Maskiner lärs upp på ungefär samma sätt som hundar lär sig nya tricks: med bestraffning och belöning. Datorn får lära sig konceptet med bestraffning och belöning och sedan får den virtuella belöningar för korrekta svar istället för benformade kex. Men om ett system kan förstå begreppet bestraffning, kan det då känna lidande? Om en maskin inte gillade vad som gjordes mot den och hade tillräcklig inlärningsförmåga, skulle den då kunna bryta sig loss och söka hämnd? Skulle skaparna av AI vara ansvariga för dess välbefinnande på samma sätt som en förälder är ansvarig för sitt barns välbefinnande? Om AI kan lida, förtjänar det då att ha rättigheter?
AI används redan i personliga assistenter i hemmet, som Amazons Alexa, som fungerar som följeslagare för många människor. Till exempel använder vissa demenssjuka personer system som Alexa för att hjälpa dem att utföra dagliga sysslor och svara på deras upprepade frågor. Detta kan ge viktig avlastning och en känsla av trygghet för dem som tar hand om dem. Medveten AI skulle kunna ge dessa människor en ännu mer interaktiv och personlig upplevelse. Skulle du neka någon som är socialt isolerad chansen att få en följeslagare på grund av etiken hos vad som i huvudsak är en elektronisk slav? NHS klassificerar demens som en "medvetandestörning", så vem prioriteras: den delvis medvetna människan eller den fullt medvetna maskinen?
Dessa frågor har debatterats flitigt av både yrkesverksamma och allmänheten, men än så länge är de rent hypotetiska. Även om AI fortfarande programmeras av människor snarare än att fatta sina egna beslut, anses den inte vara medveten. Om man tänker tillbaka på medvetandenivåerna kan AI för närvarande bara fungera på den mest grundläggande nivån, C0, vilket är bearbetning som sker undermedvetet hos människor. Eftersom forskarna ännu inte helt förstår medvetandet kan de inte replikera det i maskiner, även om denna verklighet inte är långt borta. När forskarna väl har kommit fram till hur det mänskliga medvetandet uppnås kan samma ekvationer som redan används i enklare AI-uppgifter överföras till att skapa medvetande. Därför måste de potentiella fördelar och risker som är förknippade med en kännande form av AI balanseras innan den utvecklas och frågorna är över oss, vid vilken tidpunkt det kommer att vara för sent att vända tillbaka.

Dissekering av våra drömmar

Våra hjärnor arbetar hårt medan vi sover, långt ifrån att vila

After en lång dag finns det inget som är så inbjudande som en mysig säng. Efter lite sömn natten innan, en dag full av aktiviteter eller timmar av koncentration kan det bli en utmaning att bara hålla ögonen öppna. De flesta människor har turen att kunna sova bekvämt och säkert, men att bli medvetslös och förlamad utsatte våra förfäder för risken att attackeras av fiender och djur. Fördelarna måste ha uppvägt farorna, men varför utvecklades människan till att tillbringa så stor del av sitt liv sovande från första början?
Det verkliga svaret är att ingen är helt säker. Även om vi har gått vidare från Lucretius teori om olycksbådande luftpartiklar som attackerar anden varje natt, är många av de exakta detaljerna om vår tid med sömn fortfarande ett mysterium. Vad vi vet är att sömnen är livsviktig för vår hälsa och att en total brist på sömn är farlig och kan leda till hallucinationer och i slutändan döden.
Vi tänker ofta på sömn som en tid då hjärnan och kroppen är vilande och stilla, men det är mycket som händer medan vi snoozar. En av sömnens viktigaste funktioner är att ge hjärnan tid att bearbeta information. Även under en till synes tråkig dag tar du in enorma mängder information, och hjärnan måste sortera data, skapa kopplingar, kasta bort allt oviktigt och arkivera resten prydligt. Sömnen ger hjärnan en chans att omvandla eller konsolidera korttidsminnen och bitar av användbar information till långtidsminnen genom att stärka nervförbindelserna.
All denna bearbetning är en del av förklaringen till varför barn - och djurungar av de flesta arter för den delen - behöver så mycket mer sömn än vuxna. Förutom att de behöver mycket energi för sin fysiska tillväxt ställs de ständigt inför ny information och saker som de måste komma ihåg. För att fungera och utvecklas optimalt behöver ett ettårigt barn sova 11-14 timmar per natt.
Vuxna bör sikta på sju till nio timmars sömn, men många människor sover i genomsnitt mycket mindre. Bieffekter av sömnbrist är t.ex. grinighet, klumpighet, koncentrationssvårigheter och glömska. När hjärnan försöker återhämta sig kan delar av den bli inaktiv och falla i en lokal sömn medan personen är vaken. Personer med extrem sömnbrist kan till och med hamna i mikrosömn, som varar i ungefär en sekund och ofta går obemärkt förbi.

Under REM-sömn är hjärnaktiviteten nästan lika hög som under vakenhet

Medan deras hjärnor växer och lär sig behöver spädbarn tillbringa mycket tid i sömn

10 vanligaste drömmarna

Enligt vissa avslöjar sovande hjärnor hemligheter om våra vakna liv

Att falla
Rädsla för misslyckande eller förändring, ompröva ett val, klamra sig fast för hårt.

Att flyga
Att känna sig fri och trygg eller att vilja fly från en viss situation.

Att bli jagad
En önskan att fly från en situation, en känsla, ett minne eller en person.

Tänder som ramlar ut
Oroa sig för utseende, avvisande, maktlöshet eller att säga fel saker.

Graviditet
Personlig utveckling, nya idéer eller rädsla för nya ansvarsområden.

Naken på allmän plats
Otrygghet, oro för att det sanna jaget eller brister ska exponeras.

Att misslyckas med en tentamen
Låg tilltro till sin egen förmåga, rädsla för nästa stora steg, stress på jobbet.

Fordon utom kontroll
Att inte vara på rätt spår i livet, att tappa kontrollen.

Hitta ett oanvänt rum
Upptäcka en ny sida hos dig själv eller en ny talang.

Att inte kunna hitta en toalett
Att inte kunna uttrycka eller tillgodose sina egna behov.

Varför drömmer vi?

Människor älskar att dela med sig av och tolka sina drömmar, men deras syfte är omdiskuterat

Drömmar kan vara allt från vardagliga till fantastiska. En genomsnittlig person har mellan tre och sex drömmar per natt, men minns bara cirka fem procent av dem. De kan inträffa under alla de fem sömnstadierna, men de mest livfulla och detaljerade drömmarna inträffar under REM-sömnen (rapid-eye movement), när hjärnan är som mest aktiv.
Under REM-sömnen är det vanligtvis bara ögonmusklerna som rör sig, vilket kan leda till att människor känner sig förlamade och fångade i särskilt livfulla mardrömmar eller stressiga drömmar. Personer med vissa sjukdomar eller som drömmer under andra sömnstadier kan däremot prata eller röra sig i sömnen och ibland till och med leva ut sina drömmar.
Det finns olika teorier om drömmarnas syfte (eller brist på syfte). Bland annat kan hjärnan använda drömmar för att koppla ihop upplevelser från dagen med befintliga minnen, eller som ett utrymme för att ta itu med tankar och känslor som är för överväldigande för att hantera under dagen. Det kan också vara så att den sovande hjärnan slumpmässigt tolkar elektriska signaler eller att drömmar avslöjar hemliga tankar som undertrycks när en person är vaken.
En annan idé är att drömmar förbereder oss för framtiden. Genom att kombinera olika minnen kan hjärnan pussla ihop ett simulerat scenario som en person ännu inte har upplevt för att hantera potentiella faror eller komma fram till vad man ska göra i den tänkta situationen.

Drömmar som upplevs under REM-sömn kan kännas anmärkningsvärt verkliga

Dold skada

Denna sagittala MR-undersökning av en hjärna avslöjar en hypofysär atrofi (vävnadsförlust i ett nätverk av blodkärl som ligger vid hjärnans bas).

Musik har en stark påverkan på hjärnan

Bearbetning av musik

Olika delar av hjärnan samverkar för att hantera rytm, melodi, text och känsla

Parietalloben
Denna region kopplar samman inkommande ljudinformation med andra sinnen, t.ex. synen.

Planum temporale
Detta område dechiffrerar komplexa ljud och urskiljer rytm, klangfärg och mönster.

Auditiva cortex
Den här delen av hjärnan tar emot ljudet från öronen och räknar ut tonhöjden.

Frontalloben
Den främre delen av hjärnan samordnar din känslomässiga och beteendemässiga respons på musiken.

Din hjärna om musik

Vad händer i ditt huvud när du lyssnar på dina favoritlåtar?

Brainer är komplexa, precis som musik, så det är något av en utmaning att reda ut det neurologiska svaret på melodier, men forskare över hela världen har arbetat för att avmystifiera den förbryllande vetenskapen bakom den.
De första komponenterna i musik som bearbetas av hjärnan är de grundläggande ljuden - tonhöjd, längd och volym. Utifrån detta plockar hjärnan sedan fram melodin och skiljer mellan olika instrument. Denna information jämförs sedan med minnen, varvid det fastställs om det inkommande ljudet är bekant och avslöjar eventuella kopplade känslor. Sammantaget leder bearbetningen till ett svar, oavsett om det är att stänga av låten eller börja dansa. Och om du rör dig återkopplas detta till hjärnan igen, vilket påverkar upplevelsen ytterligare.
En del av komplexiteten i hjärnans respons på musik kan avslöjas av personer med hjärnskador eller skador på hjärnan. Genom att se vad som händer med förmågan att bearbeta musik efter att hjärnan skadats på ett visst ställe, och genom att observera hur den förbättras när hjärnan läker, kan forskarna börja pussla ihop vilka delar av hjärnan som är inblandade. Detta underlättas av avancerad bildteknik, t.ex. funktionella MR-skannrar, som kan övervaka aktiviteten i olika delar av hjärnan som svar på musik.
En viktig insikt från denna typ av arbete är att musik är skilt från språk. Afasi är den medicinska termen för en neurologisk störning som leder till svårigheter att tala. Det kan uppstå till följd av en hjärnskada, t.ex. en stroke, och gör det svårt för människor att hitta de ord de behöver för att uttrycka sig, men märkligt nog påverkar det inte alltid deras förmåga att sjunga. På samma sätt kan personer som stammar ha svårt att tala, men ibland kan de sjunga en sång utan att tveka.
Omkring en av 20 personer är tondöv eller "amusical" och har svårt att identifiera tonerna i en melodi. Hjärnskanningar har visat att den vita substansen i det område som bearbetar ljud är tunnare hos dessa personer, vilket tyder på att det kan vara sämre kopplat än samma banor hos deras musikaliska motsvarigheter.

Gyrus temporalis superior
Denna region är specialiserad på att sätta samman ljudinformation och hålla reda på text och melodi.

Limbiska kretsen
Hippocampus, amygdala och andra centrala strukturer hanterar minne och känslomässiga reaktioner på musik.

Insula
Insula är en del av hjärnbarken och används för att känna igen kända melodier.

Musiken som når dina öron är bara början

Varför ger musik dig "rysningar"?

Bra låtar kan få dina hårstrån att resa sig, och detta tros utlösas av det sätt som våra hjärnor är kopplade på. Musik påverkar de delar av hjärnan som är involverade i känslor och belöning, och att lyssna på vissa låtar kan tända samma områden som kittlas av mat och till och med droger. Samtidigt verkar musik minska aktiviteten i de delar av hjärnan som är involverade i rädsla. Att få gåshud är kopplat till att det autonoma nervsystemet aktiveras, vilket går hand i hand med ökad hjärtfrekvens och djupare andning. Forskare som undersöker exakt vad som utlöser detta tror att det kan ha något att göra med överraskning; oväntade skiftningar i musiken är särskilt bra på att sätta igång denna respons.

Varför klappar vi med fötterna till musik?

Lusten att knacka med foten i takt till ett starkt beat är ofta oemotståndlig. Tidigare trodde man att våra rörelser i samband med musik återspeglar hur vi uppfattar att musiken skapades - en knackande fot imiterar till exempel en trummis pedal - eller vårt humör när vi hörde musiken. Nyare forskning tyder dock på att knackningar med foten kan påverka hur du uppfattar musiken och hjälpa din hjärna att bearbeta det du hör.

Vad är det som gör låtar så medryckande?

Forskarna har ett intressant sätt att beskriva detta fenomen - de kallar det ibland för "hjärnklåda" eller "öronmask". Vissa låtar verkar fastna i folks huvuden oftare än andra, men det finns ingen enkel formel som avgör hur medryckande en låt är. Forskare som arbetar inom området har lagt märke till att medryckande låtar tenderar att ha korta, repetitiva avsnitt, och de har också ofta någon koppling till lyssnaren. En likhet med en låt som du redan känner till, eller en kulturell koppling - till exempel en text som du kan relatera till - bidrar båda till att få en låt att fastna i huvudet. Men i slutändan kanske en låt som är medryckande för en person inte är det för en annan.

Varför låter din sång bättre i duschen?

Detta beror på akustiken. Om du sjunger i ett stort rum med putsade väggar färdas ljudet långt innan det når ett hinder, och mycket av vibrationerna absorberas. I ett badrum är rummet mindre och kaklet eller glaset reflekterar ljudet tillbaka i alla riktningar. Detta skapar efterklang. Resultatet blir att ljudet blir högre och de många reflektionerna hjälper till att jämna ut eventuella små fel i rösten. Duschkabinens storlek har också betydelse - lägre frekvenser tenderar att förstärkas mer än högre, vilket gör att rösten låter fylligare.

"Ungefär en av 20 personer är tondöv"

Vad är musikens ursprung?

Människor har musicerat i årtusenden, och de äldsta kända instrumenten är 42.000 år gamla. Det rör sig om flöjter av ben och elfenben som hittades i en grotta i Tyskland tillsammans med andra konstverk och prydnadsföremål från den tidiga mänskligheten. Det är dock allmänt känt att musik fanns långt innan de första instrumenten, eftersom människor använde sina röster för att skapa melodier. Att kunna producera musik kan ha bidragit till att skapa sociala band, en idé som ibland beskrivs som "vokal grooming". Den här typen av kulturella framsteg tros ha gett vår art ett försprång framför våra människoliknande kusiner, inklusive neandertalarna.

Musik har varit en del av den mänskliga kulturen i tusentals år

© Thinkstock; Illustration av Rebekka Hearl; Getty

Spjutspetsforskning inom neurovetenskap

Ten mänskliga hjärnan är en av de mest komplexa strukturer som finns i det kända universum och att förstå hur den fungerar är ett enormt vetenskapligt åtagande. Modern neurovetenskap samlar experter från en mängd olika områden, och genom att använda en kombination av den mest avancerade tekniken, medicinska tekniker, biologisk forskning och beräkningsmodellering börjar forskarna äntligen lösa hjärnans många djupa mysterier.

Att bygga en hjärna

Hur tankekontroll fungerar

Storskaliga projekt syftar till att simulera den mänskliga hjärnan på alla nivåer

Enkel utrustning och komplex datorprogrammering gör att våra tankar kan överföras via internet

DNA och neurotransmittorer
På molekylär nivå kan forskarna manipulera proteinernas 3D-strukturer med hjälp av datorprogram och modellera de effekter som förändringarna kan få. Sådana tekniker är till stor nytta vid läkemedelsdesign.
Nerver och stödjeceller
För att få en ordentlig förståelse för hur hjärnan fungerar förespråkar många forskare en bottom-up-strategi. Genom att skapa digitala neuroner baserade på biologins underliggande regler och principer hoppas man att hjärnans komplexa nätverk en dag ska kunna simuleras.
Neurala vägar
Vissa projekt syftar till att kartlägga alla kopplingar i den mänskliga hjärnan och skapa en 3D-representation av de invecklade ledningarna. Andra syftar till att simulera processen, så att datorn kan skapa sina egna kopplingar baserat på biologiska regler.
Lobber och strukturer
Simuleringar kommer att göra det möjligt att integrera information om olika strukturer i hjärnan, vilket gör det möjligt för forskare att närmare undersöka interaktionen mellan olika områden eller till och med att ta bort ett område och studera det isolerat.
Hela hjärnan
År 2013 genomförde K Computer i Japan en sekunds simulering av mänsklig hjärnaktivitet. Med 705.024 processorkärnor tog det 40 minuter för maskinen att simulera ett nätverk som bara är en procent av den mänskliga hjärnans storlek. Avancerade processorer som kommer under de närmaste tio åren kommer att öka denna kapacitet avsevärt.

EEG-inspelning
När avsändaren tittar på spelet bestämmer han sig för att avfyra kanonen, vilket genererar en igenkännbar EEG-signal.

Analys av signaler
Signalen skickas till en dator där den jämförs med ett känt mönster. Om det är en matchning överförs den.

INTERNET

TMS
Med hjälp av transkraniell magnetstimulering levereras en elektrisk signal genom mottagarens skalp.

Trådlös överföring
De två hjärnorna behöver inte vara fysiskt anslutna, utan den digitala signalen överförs via internet.

Tryck på knappen
De artificiella signalerna får mottagaren att trycka på knappen. Knapptryckningen skickas tillbaka till den första datorn, som vinner spelet.

Mind control

I ett banbrytande experiment 2013 lyckades forskare vid University of Washington koppla ihop två mänskliga hjärnor och bevisade sin princip med ett videospel.
En stad attackeras av pirater och spelare ett, avsändaren, måste fånga upp deras raketer. Han kan se skärmen och är beväpnad med en kanon, men han har inget tangentbord och kan inte trycka på "eld". Spelare två, mottagaren, sitter i ett annat rum, han kan inte se spelet men har ett tangentbord. Spelare ett tänker på att avfyra kanonen, och bråkdelar av en sekund senare trycker spelare två på knappen, räddar staden och vinner spelet.
Spelare ett var kopplad till ett elektroencefalogram (EEG) och hans hjärnaktivitet övervakades. När han tänkte på att trycka på knappen uppstod en karakteristisk signal i EEG:ets "mu-band", vilket triggade programmet att skicka en trådlös signal till spelare två.
Spelare två bar en specialdesignad spole på skalpen som genererade ett magnetfält, placerat över den del av hjärnan som styr sammandragningen i höger hand. Signalen från spelare ett omvandlades till magnetisk stimulering, som i sin tur utlöste elektrisk aktivitet i hjärnan, vilket fick spelare två att ofrivilligt avfyra kanonen.

viktiga datum

1700 F.KR

130-200 CE

En egyptisk kirurg registrerar uppgifter om sina patienter, vilket ger det första skriftliga exemplet på ordet "hjärna".

Den grekiske kirurgen Galen menar att hjärnan är ansvarig för sinnesförnimmelser och rörelsekontroll.

Neurovetenskapens historia

1837

1861

Tjeckiske Johannes Purkinje beskriver för första gången en nervcell; de stora, förgrenade nervcellerna i lillhjärnan.

Pierre Paul Broca identifierar det område i hjärnan som är ansvarigt för tal, numera känt som "Brocas område".

1906

Camillo Golgi och Santiago Ramón Y Cajal delar Nobelpriset för att ha visat att hjärnan är ett nätverk av nervceller.

Avkodning av hjärnan

Datorprogram kan lära sig att avkoda hjärnskanningsdata och i princip läsa våra tankar

Träning av bilder
Programmet tränas med hjälp av en serie bilder, tillsammans med deras motsvarande fMRI-mönster.

fMRI-skanning
Funktionell magnetisk resonanstomografi används för att identifiera de delar av hjärnan som aktiveras av olika visuell stimulering.

Voxel-mönster
FMRI-data lagras som voxelmönster, tredimensionella rutnät av information.

Testbild
När försökspersonen visas en ny bild söker programmet igenom sin träningsdatabas för att hitta den närmaste matchningen.

Identifiering
Om programmet inte kan hitta en exakt matchning använder det sina träningsdata för att hitta en bästa uppskattning.

En maskin som kan läsa dina tankar

Har du någonsin önskat att någon annan kunde se vad du kan se? Ett team vid University of California, Berkley, har utvecklat ett program som kan berätta vilken film du tittar på bara genom att läsa av din hjärnaktivitet. Programmet kan till och med läsa av exakt den bild du ser och visa de rörliga mentala bilderna på en skärm.
Frivilliga fick se timmar av videoklipp och för varje videoklipp kartlades deras hjärnaktivitet med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI). Programmet tränades sedan att associera mönster av hjärnaktivitet med motsvarande bilder.
Med denna datauppsättning som referens fick programmet sedan se nya fMRI-data som spelats in när människor tittade på okända klipp. Programmet kunde jämföra den nya datan med sin träningsdata och gissa vad testpersonen tittade på genom att sammanställa och beräkna medelvärdet av de närmaste matchningarna till rörliga collage. De resulterande bilderna var kusligt nära originalklippen.

Att odla en hjärna

År 2013 lyckades forskare vid Österrikes vetenskapsakademi med något otroligt: de odlade fram en del av en mänsklig hjärna i en petriskål. Med hjälp av en kombination av embryonala stamceller och stamceller från vuxen hud återskapade teamet neuroektodermet, den embryonala struktur som sedan bildar hjärnan och ryggmärgen.
Cellerna placerades i tredimensionella byggnadsställningar för att ge dem något att växa runt, och sedan gavs de näring och syre och fick utvecklas. Otroligt nog organiserade sig strukturerna till något som liknade hjärnan hos ett nio veckor gammalt foster. Vissa innehöll de pigmenterade cellerna i en näthinna, andra utvecklade en hjärnbark och vissa hade till och med en hippocampus. Dessa minihjärnor var ungefär lika stora som en ärta och kunde inte tänka, men de utgjorde ett värdefullt verktyg för forskarna.

Engagera dig i EyeWire

Medborgarforskare behövs för att hjälpa till att reda ut neuronerna i människans näthinna

Det webbläsarbaserade spelet EyeWire har utvecklats av Seung Lab vid MIT och är ett projekt som syftar till att kartlägga näthinnans nervceller. Vem som helst kan spela, allt du behöver är en dator och en internetuppkoppling.
EyeWire är ett 3D-pusselspel som är baserat inuti en kub. Kuben är uppdelad i skivor och i dem döljer sig en neurons väg. Allt du behöver göra är att bläddra igenom och koppla ihop skivorna och på så sätt spåra nervcellens väg genom kuben.
När du arbetar visas en 3D-modell av dina framsteg vid sidan av skärmen och du kan tjäna poäng baserat på hur väl din modell matchar de modeller som andra spelare har gjort. Du kan tjäna poäng, gå upp i nivå och till och med delta i veckotävlingar.
Varje gång du spelar kartlägger du faktiska neuroner från den mänskliga näthinnan och bidrar på så sätt till den vetenskapliga forskningen.

Den koreanska forskaren Sebastian Seung är pionjären bakom EyeWire

© Thinkstock; Dreamstime; Science Photo Library; Madeline A. Lancaster; University of Washington

Hjärnkirurgi

Om du trodde att raketforskare måste vara noga med detaljerna, vänta tills du träffar den här..

Tet är fortfarande så mycket vi inte vet om den mänskliga hjärnan. Men om något går fel och hjärnan behöver opereras kommer du att behöva hjälp av en neurokirurg. De här killarna kan operera det stora antalet strukturer i hjärnan och ryggmärgen och har en hel arsenal av tekniker och - bokstavligen - spjutspetsteknologi till hands.
En neurokirurgs arbetsbelastning kommer i två huvudformer. Det akuta arbetet är ofta ett resultat av trafikolyckor eller slagsmål och drabbar ofta unga män med skallskador. Dessa patienter kan ha blödningar i skallen som utövar ett tryck på hjärnan - neurokirurgen måste avlasta detta tryck. Det finns också det planerade arbetet, där neurokirurgerna försöker avlägsna tumörer utan att orsaka skador på omgivande strukturer.
Tekniken börjar långt före operationen. Avancerade CT- och MR-undersökningar möjliggör 3D-rekonstruktioner och bilder som vi inte ens kunde drömma om för några år sedan. Detta gör det möjligt för neurokirurger att planera den exakta tidpunkten för och typen av kirurgi - var man ska skära och hur djupt snittet ska vara. Bilddiagnostiken ingår i en teamstrategi för att ta hand om dessa patienter, eftersom teamet är lika viktigt som tekniken.
Kirurgin blir med tiden allt mindre invasiv. Fördelarna med detta är mindre snitt, mindre störning av omgivande vävnader, mindre smärta och kortare sjukhusvistelser. Kirurger använder numera ofta kraftfulla mikroskop med starka lampor för att kunna arbeta så exakt som möjligt. Dessa mikroskopiska tekniker kräver en enorm mängd

Låt oss titta in i skallen..

Skallen
Skallen är en stel, benig låda som omger och skyddar hjärnan. Den sträcker sig dock inte för att ta emot eventuella tryckökningar inuti, så blödningar kan snabbt komprimera hjärnan.

Hypofysen
Hypofysen är en körtel som hjälper till att reglera hormonerna i din kropp. Om den producerar för mycket hormoner och inte vill lugna sig kan man operera den... via näsan.

Den berömde amerikanske neurokirurgen Sanjay Gupta på jobbet

Hjärnhinnorna
Hjärnhinnorna är de tre lager som omger hjärnan och ryggmärgen. De hjälper till att transportera blod och näringsämnen till och från hjärnan, men de kan också gå fel - tumörer kan utvecklas på deras yta.

Hjärnstammen
Hjärnstammen är avgörande för att lungorna ska kunna andas och hjärtat slå. Det är mycket svårt att operera här eftersom det är så otillgängligt.

"CT- och MR-undersökningar möjliggör 3D-rekonstruktioner som vi inte kunde drömma om för några år sedan"

Den grå substansen
Den grå substansen innehåller komplexa områden för minne, personlighet och funktion. Kirurgi här kan ha små effekter eller förödande effekter, som att ta bort dina minnen eller förändra din personlighet.

Ventriklarna
Ventriklarna gör det möjligt för en speciell vätska - cerebrospinalvätska - att cirkulera runt hjärnan. Om de blockeras kan hjärnan svälla snabbt och trycket kan orsaka huvudvärk när hjärnhinnorna töjs ut.

Lillhjärnan
Lillhjärnan styr dina fina rörelser. En operation här kan ge dig balansproblem.

Skikt som omger hjärnan

Arachnoid mater

Hud

Bindväv

Dura mater

Pia mater

Kranium - skallens ben

Blodkärl i subaraknoidalrummet

Hjärnans vita och grå substans

Varför behöver du hjärnkirurgi?

Några av de vanligaste anledningarna till att utföra hjärnkirurgi

Trauman
Skallskador är vanliga efter trafikolyckor eller slagsmål - särskilt hos unga män. De kan vara allt från lindriga till livshotande. Ibland hjälper det inte med kirurgi, men om blödningen kan stoppas i tid behöver du en neurokirurg.
Lämpligt ingrepp: Kraniotomi
Procedurens längd: 1-4 timmar
Återhämtningstid: Veckor till månader
Effektivitet av ingreppet: Om ingreppet görs tillräckligt tidigt är det helt effektivt. Om det sker sent kan det vara förödande.

Tillståndets svårighetsgrad:

Svårighet att genomföra operationen:

Tumörer
Hjärntumörer yttrar sig på många olika sätt - vissa har huvudvärk, andra har koordinationsproblem och vissa har inga symtom alls. Metastaserande tumörer, där tillväxten sker från en annan källa (t.ex. bröst eller tarm), är den vanligaste typen.
Lämpligt förfarande: Kraniotomi eller stereotaktisk kirurgi
Procedurens längd: 2-12 timmar
Återhämtningstid: Veckor
Effektivitet av proceduren: Från inga effekter till allvarliga effekter.

Cerebrala aneurysm
Svullnader i de fina blodkärlen i hjärnan kan brista och leda till förödande blödningar. Här gäller det att förhindra blödningen.
Lämpligt förfarande: Endovaskulär coiling
Procedurens längd: 1-3 timmar
Återhämtningstid: Dagar
Procedurens effektivitet: Om den lindas före en större blödning kommer den sannolikt att ge ett utmärkt resultat.

Epilepsi
Kirurgi mot epilepsi är inte för alla. I vissa fall, när läkemedel inte kan kontrollera anfallen, kan kirurgi vara lämpligt om anfallen kommer från ett område.
Lämpligt ingrepp: Temporallobektomi
Procedurens längd: 2-4 timmar
Tid för återhämtning: Dagar
Procedurens effektivitet: Det finns en 95-procentig chans att lyckas hos utvalda patienter.

Parkinsons sjukdom
Vissa patienter med Parkinsons sjukdom har nytta av extra stimulering av nerverna. Det är inte lätt att implantera en speciell nervpacemaker, men denna djupa hjärnstimulering kan ge starkare signaler.
Lämpligt förfarande: Djup hjärnstimulering
Procedurens längd: 2-4 timmar
Tid för återhämtning: Dagar
Effektivitet av proceduren: Medel till god.

Rätt verktyg för jobbet..

Upptäck den utrustning som används av hjärnkirurger

© Marvin 101 2009

Guglielmi avtagbar spole
Dessa platinatrådar förs in i små aneurysmer (förstorade artärer) i hjärnan via en artär i ljumsken. När de har lindats upp inuti aneurysm-säcken stoppar de blodflödet och förhindrar därmed blödning.

Kirurgiska mikroklämmor
Dessa små klämmor kan användas för att gripa tag i tumörer för att hjälpa kirurgen att dissekera bort dem från omgivande strukturer.

Högpresterande mikroskop
Dessa kraftfulla mikroskop med starka ljuskällor gör det möjligt för kirurger att operera genom små snitt eller nyckelhål, vilket förhindrar skador på de viktiga omgivande strukturerna.

skicklighet, fingerfärdighet och hand-öga-koordination som skulle imponera på till och med en stridspilot.
Nya tekniker för neuronavigation och robotkirurgi kan hjälpa kirurgerna att komma åt svåråtkomliga ställen som tidigare skulle ha varit oåtkomliga. Under operationen används speciella skanningskameror och datorer som matchas med en redan befintlig skanning för att styra kirurgens hand - ungefär som de satellitnavigeringssystem som används av bilister. Neuroendoskopi, som innebär att man använder små kameror för att komma åt hjärnan, öppnar upp många nya möjligheter inom hjärnkirurgin. Otroligt nog är det möjligt att komma åt hjärnan via ett litet snitt i näsryggen.
Hjärnan är människokroppens nätverksnav, som samordnar alla de förnimmelser vi känner och sedan ger instruktioner för de komplexa rörelser vi utför. Även om den tar emot alla smärtsignaler från kroppen har hjärnan i sig inga smärtreceptorer. Detta innebär att neurokirurgi kan utföras med patienten vaken. Det finns dock smärtreceptorer i huden, musklerna och slemhinnorna som omger hjärnan, så det är verkligen inte en metod som passar alla och som inte utförs överallt.
Otroligt nog finns det delar av hjärnan som du kan överleva utan - och du kanske inte ens märker någon skillnad. Det beror helt på vilken del av hjärnan som tas bort - om man till exempel tar bort en liten del av hjärnstammen dör man omedelbart. Om man däremot tar bort eller skär bort större delar av huvudhjärnan kan det bara ge några få effekter, till exempel minnesproblem. Dessa upptäckter gjordes dock ofta på bekostnad av kirurger som opererade och experimenterade på patienter under gångna år, vilket nu är lektioner som är förpassade till historieböckerna.

Insättning av en elektrod under operation för Parkinsons sjukdom

© Thomasbg

Spjutspetsteknik

Att ta bort hjärntumörer är en fråga om planering. Att faktiskt ta bort dem är enkelt - att lämna kvar det som är viktigt är det svåra. Att veta exakt var man ska skära är skillnaden mellan ett bra och ett dåligt funktionellt resultat för patienten. Särskilt hos unga människor är det lika viktigt att ha goda fysiska färdigheter och minnen som att hålla sig vid liv. CT-undersökningar använder flera röntgenstrålar för att bygga upp bilder och är bra för att leta efter blödningar. MR-undersökningar använder magneter och ändrar riktningen på atomerna i cellerna; dessa är bäst på att leta efter tumörer. Den senaste tekniken kombinerar MRI med kraftfulla datorer för att bygga upp 3D-modeller av enskilda nervfibrer baserat på vattnets rörelseriktning i fibrerna - diffusions-MRI.

Vattnets rörelse fångas upp av moderna diffusionstekniker för MRT.

Den här hjärntumören måste tas bort.

En vägkarta över nervfibrernas riktning skapas.

3D-rekonstruktion hjälper kirurgen att planera en rutt.

Friska fibrer kan undvikas.

Konventionella MRI-bilder.

Transnasal hjärnkirurgi

En banbrytande teknik som ökar operabiliteten

Åtkomst
Kirurgerna kommer åt genom att gå igenom bakre delen av näsan och bihålorna.

Vi rör oss framåt
Dessa minimalt invasiva tekniker gör det möjligt för kirurgerna att komma åt områden som tidigare var omöjliga att operera.

Var?
Denna teknik kan användas för att få bort tumörer runt skallbasen och översta delen av ryggraden.

Rätt utrustning för jobbet
En superspecialiserad liten kamera och lampa förs in via baksidan av näsan för att komma åt.

Tidskritiskt!

En blödning kräver omedelbar vård för att rädda liv

Hårbotten

Blodpropp
Ett blodkärl har gått sönder och bildat en blodpropp (hematom).

Under tryck
Blodproppen orsakar ett ökat tryck i skallen som pressar ihop hjärnan.

Skallen
Eftersom skallen är stel tvingas hjärnan nedåt mot den enda utgången - in i ryggraden. Detta leder snabbt till döden om det inte behandlas, eftersom den livsviktiga hjärnstammen skadas.

Livräddande
Vid en verkligt livräddande operation skär kirurgen bort en liten bit av skallbenet (kraniotomi), rensar bort blodproppen och stoppar blödningen.

Utan ärr
Små tumörer och tumörer upp till tennisbollsstorlek kan behandlas på detta sätt - men patienten förblir ändå ärrfri!

© Vetenskapligt fotobibliotek

Araknoid

System för navigering
Detta avancerade datorsystem kombinerar preoperativa CT- och MR-undersökningar med intraoperativ information som samlas in med hjälp av laser och infraröd strålning. Resultatet blir en "karta" som kirurgerna sedan kan följa för att på ett säkert sätt navigera till tumörer som ligger på svåråtkomliga ställen.

Borr för borrhål
Även om den inte används så mycket längre i västvärlden används en borr för att avlägsna blodproppar som bildas runt hjärnan efter olyckor. De används fortfarande i vissa delar av världen.

Hemostat
En hemostat är ett viktigt kirurgiskt verktyg och en saxformad anordning som används för att kontrollera blödningar. De låses på plats med hjälp av en serie sammankopplade tänder, som kan varieras beroende på hur mycket tryck som behövs.

Harvey Cushing - pionjär inom neurovetenskap

Asom den moderna neurologiska kirurgins fader var Harvey Cushing en pionjär inom läkaryrket och inspirerade framtida generationer att skörda frukterna av hans insiktsfulla studier och djupgående upptäckter.
Han föddes i Cleveland, Ohio, 1869 och var nästa generation i en lång rad av läkare, efter sin far, farfar och farfars far. Cushing ärvde en törst efter kunskap och en fallenhet för vetenskap och utexaminerades från det prestigefyllda Yale University 1891. Hans första äventyr i den medicinska världen inleddes när han studerade vid Harvard Medical School och han tog sin examen fyra år senare.
Denna skola, som än i dag ses som navet för kirurgisk excellens, flyttade Cushing till Baltimore för att utbilda sig till kirurg vid Johns Hopkins Hospital. Under William S Halsteds vakande öga, en kirurgisk pionjär i sin egen rätt, blomstrade han och intresserade sig särskilt för människokroppens nervsystem och den växande specialiseringen neurologi. Under början av 1900-talet publicerade Cushing flera akademiska artiklar i ämnet och definierade till och med dess omfattning i en med titeln Det speciella området neurologisk kirurgi.
Vid tiden för hans kirurgiska framgångar var de traditionella metoderna för att utforska hjärnan och extrahera tumörer i kraniet minst sagt rudimentära. De flesta kirurger valde att bryta sönder en stor del av skallen för att ta sig in i hjärnan, medan Cushing istället utvecklade en metod för att avlägsna en liten bit ben från skallen och försiktigt manövrera sig genom den grå substansen till tumörens plats. Detta begränsade tillvägagångssätt utvecklades sedan med hjälp av den revolutionerande nya tekniken röntgenavbildning. Som den förste kirurgen någonsin att avbilda en hjärntumör hade Cushing banat väg för tumördiagnostik utan kirurgiskt ingrepp.
Detta var inte Cushings enda bedrift - under en karriär som sträckte sig över mer än 40 år utmärkte sig hans arbete med den mänskliga hjärnan när han arbetade med att utveckla kirurgiska tekniker, förbättra diagnostiken och göra många upptäckter. Hans många prestationer bär hans namn, inklusive upptäckten av Cushings sjukdom och Cushingreflexen, definierad som kroppens fysiologiska svar på intrakraniellt tryck.
Cushing lade dock ständigt märke till en del av hjärnan, hypofysen, och särskilt de tumörer som kunde växa runt den. Som en central punkt i sin fortsatta forskning förvarade han prover av bortopererade hypofystumörer i formaldehydfyllda burkar för framtida bruk. Med tiden växte det fram en hel samling av hjärnor på flaska och detaljerade patientanteckningar, men när ett av hans prover "försvann" bestämde sig Cushing för att formellt katalogisera dem alla. I Cushings hjärntumörregister, som numera är känt som Cushing Brain Tumour Registry, registrerades över 2.200 fallstudier mellan slutet av 1800-talet och 1936, vilket dokumenterar den neurologiska medicinens historia och resa från dess barndom.
Cushing gick i pension från kirurgin 1932 och ett år senare började han en ny roll som Sterling Professor of Medicine in Neurology vid Yale University. Cushing förmedlade sin visdom till nästa generation neurokirurger och tillbringade de sista sex åren av sitt liv med att undervisa innan han avled i en hjärtattack.

Geni i arbete

Cushings resa för att definiera neurokirurgi och öka vår kunskap om hjärnan

Kirurger och studenter tittar på när dr Harvey Cushing och William Halsted utför hjärnoperationer vid John Hopkins University 1910

© WIKI: Ragesoss

Cushing/Whitney Medical Library, som ritades av Cushing, byggdes 1940 i hjärtat av Yale Medical School

1869

Harvey Cushing föddes den 8 april som son till Bessie Williams och Kirke Cushing och var yngst av tio barn.

1891

Cushing tar en kandidatexamen vid Yale University i Connecticut, USA.

1985

Cushing inleder sin karriär som läkare och tar examen vid Harvard Medical School.

1896

Han flyttar till Johns Hopkins Hospital för att utbilda sig till kirurg under den respekterade William S Halsted.

1902

Cushing definierar kroppens reaktion på intrakraniellt tryck orsakat av en hjärnskada.

Bakom mannen

Avslöja sanningen om den extraordinära kirurgen

Han var en arbetsnarkoman
Mellan 1918 och 1928 publicerade Cushing sex böcker och nästan 100 vetenskapliga artiklar och rapporter. För att uppnå detta uppskattas det att han skrev mer än 10 000 ord per dag.

Han var också krigsläkare
Under första världskriget reste Cushing till Frankrike och tillbringade över tre månader med att behandla cirka 133 soldater med hjärnskador.

Under sin livstid utförde Cushing över 2.000 hjärnoperationer

Han var en prisbelönt författare
År 1926 vann Cushing det prestigefyllda litterära Pulitzerpriset för biografin om Sir William Osler, en kanadensisk läkare och en av grundarna av Johns Hopkins Hospital.

Han hade bara nio tår
Cushing led av Buergers sjukdom, en blodpropp som hade gjort att en av hans tår hade blivit gangränös. År 1935 amputerades den mittersta tån på hans vänstra fot.

Han hade kontakt med Vita huset
Cushings dotter Betsy blev 1930 den första hustrun till James Roosevelt, son till USA:s 32:a president Franklin D Roosevelt.

Den stora idén

Först beskriven i en artikel 1912 med titeln Hypofysen och dess sjukdomarskisserade Cushing vetenskapen bakom det som senare skulle bli känt som Cushings sjukdom. Cushing blev en vanlig bekantskap med den mänskliga hypofysen och avslöjade dess effekt på det försvagande tillståndet. Cushings sjukdom, som visar symtom på överdriven inflammation, är resultatet av hypofysens överproduktion av adrenokortikotropt hormon (ACTH). Detta hormon utlöser i sin tur frisättningen av ett annat steroidhormon som kallas kortisol. Vid normala nivåer reglerar kortisol t.ex. blodsockernivån och ämnesomsättningen, men vid överproduktion kan det vara skadligt för kroppen. Cushing upptäckte att en tumör som växer på hypofysen kan påskynda produktionen av kortisol i kroppen och därmed ge upphov till mer ACTH, vilket kan leda till skadliga effekter.

Idag kan man se hjärntumörer tack vare MRT, men Cushing var tvungen att förlita sig på röntgenstrålar

1912

Efter att ha identifierat sambandet mellan hypofysen och kortisolproduktionen upptäcks Cushings sjukdom.

1913

Cushing tillträder som Chief of Surgery på Peter Bent Brigham Hospital.

1931

Cushing uppnår en medicinsk milstolpe och genomför sin 2.000:e verifierade tumöroperation.

1932

Cushing går i pension som chefskirurg på Peter Bent Brigham Hospital.

1939

Efter att ha drabbats av en hjärtattack avled Cushing den 7 oktober 1939, 70 år gammal.

Där moderna proteser kan göra skillnad

De senaste proteserna är en kombination av biologi, teknik och toppmodern design

Ryggmärgsstimulator
En pulsgenerator kan skicka signaler till patientens ryggmärgsnerver, vilket kan användas för att minska smärta eller hjälpa till att skapa rörelse.

Mikroprocessor
Mikroprocessorn sänder en elektrisk signal till en elektrodpanel som är implanterad i bakre delen av ögat på näthinnan.

Implantat för näthinnan
Implantatet skickar en elektrisk signal till patientens egen synnerv, som hjärnan tolkar som områden med ljus och mörker.

En patient utför funktionstester med DARPA:s Proto 1-arm

Signaler från hjärnan
Mikroprocessorer som styr rörelserna i extremiteterna kan implanteras nära hjärnan för att upptäcka tidiga signaler.

Hur hjärnan kan styra proteser

Lär dig hur forskare använder hjärnan för att manipulera teknik som förändrar livet

Sforskare undersöker olika sätt att koppla den mänskliga hjärnan till moderna proteser (t.ex. konstgjorda lemmar) eller via datorer för att utöka våra funktioner. Förhoppningen är att patienterna ska dra nytta av detta, särskilt de som har förlorat sina lemmar.
Motoriska proteser tolkar de naturliga signaler som skickas från hjärnan. De elektriska signaler som skickas detekteras med hjälp av mikroelektroder, som kan implanteras under huden eller till och med begravas i nerver. Hjärnsignalerna för varje enskild rörelse är unika och skiljer sig något åt, och målet är att detektera dessa individuellt för att ge patienterna möjlighet att utföra fina rörelser. Forskningen utvecklas dock fortfarande för att mer exakt kunna känna igen dessa signaler, och den perfekta protesen finns ännu inte.
Den ursprungliga tekniken utvecklades med apor och har kommit långt sedan dess. Tekniken har fått en rejäl skjuts framåt under de senaste åren, då militären har börjat finansiera forskning för att förbättra skadade soldaters livskvalitet. De första primitiva apparaterna ersätts nu med tekniskt avancerad utrustning. De modernaste enheterna använder hundratals sensorer för att fastställa de exakta rörelser som hjärnan styr och överför dem till några av de mest komplexa och sofistikerade proteserna någonsin.
Med detta sagt är denna teknik fortfarande ett pågående arbete. Rörelserna är fortfarande begränsade och kräver förfining. Det krävs också arbete för att förbättra återkopplingen till patienten från protesen (ungefär som när du känner vad du rör vid med fingrarna), så att rörelserna kan bli ännu mer realistiska. I takt med att både livslängden och kvaliteten på mikroprocessorerna förbättras kommer protesernas rörelser och funktioner att bli allt mer verklighetstrogna.

Bioniskt öga
För patienter som har en skadad näthinna skickar en kamera i ett par glasögon en bild till mikroprocessorn.

Moderna bioproteser
Dessa är kombinationer av modern dator- och ingenjörsteknik som ger så lätta men ändå realistiskt funktionella rörelser som möjligt.

Fina rörelser
Att utveckla fingrarnas finmotorik är ett av de yttersta målen inom detta område, eftersom det kommer att göra det möjligt för patienterna att skriva, äta själva och utföra andra vardagssysslor som vi tar för givna.

2009 moduluppbyggd protes Denna protes har utvecklats av amerikanska Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) och erbjuder 22 graders rörelse med oberoende rörelse för varje finger. Proto-protesen är fortfarande under utveckling.

2008 aporna Två apor lär sig att mata sig själva med marshmallows med hjälp av en robotarm som styrs av en dator som är kopplad till deras hjärnor.

2002 cybernetik för mediannerven En mikroelektrodgrupp implanteras i en frisk frivillig persons medianusnerv i armen, vilket gör det möjligt för honom att styra handfunktioner.

1990s cAT-CAM Den breda introduktionen av den moderna passande benprotesen - den konturerade adducerade trokantära kontrollerade inriktningsmetoden (CAT-CAM) - banar väg för utvecklingen av dagens sofistikerade proteser.

Myoelektriska proteser

Denna toppmoderna protes kombinerar bästa möjliga funktion med en tilltalande estetisk finish. I stället för att använda kablar och trissor som äldre proteser använder den batterier och mikroprocessorer för att tolka hjärnans elektriska aktivitet. De största nackdelarna är den nuvarande vikten och kostnaden, även om båda minskar snabbt.

Denna myoelektriskt drivna grepprotes, känd som Michelangelo-handen, tillverkas av Ottobock

1957 första cochleaimplantatet Det första cochleaimplantatet omvandlar ljudvågor till starka elektriska impulser. De ger än idag förbättrad hörsel till många människor runt om i världen.

Protesernas historia

En titt på några av de mest omvälvande utvecklingarna inom protesvärlden

© Thinkstock; Corbis

074	Mindtricks
Din hjärna är på väg att bli lurad
082	Placeboeffekten
Hur får låtsasdroger oss att tro att vi är bättre?
088	Kognitiva fördomar
De evolutionära osanningar som vi alla tror på

080

082

Mind  tricks

Upptäck de häpnadsväckande illusioner som bevisar att du inte alltid ska tro på vad du ser eller känner

© Thinkstock; Getty; WIKI; Illustration av Art Agency

Aedan du lever ditt dagliga liv uppfattar din hjärna kontinuerligt världen omkring dig med hjälp av dina sinnen. Den ständiga strömmen av information som den tar emot är överväldigande, så den tar regelbundet genvägar för att förenkla det du ser eller känner och väljer de mest sannolika tolkningarna. Detta hjälper den att koncentrera sig på det som är viktigt, snarare än att fokusera på allt på en gång. Hjärnan är också mycket bra på att förutse framtiden, vilket hjälper den att kompensera för den lilla fördröjning som uppstår mellan det att du fysiskt ser eller rör vid något och det att du tar emot och bearbetar signalerna från dina ögon eller lemmar. Men dessa genvägar och förutsägelser gör det också möjligt för din hjärna att bli lurad.
Människan har upptäckt sätt att lura hjärnan i årtusenden, och exempel på optiska illusioner finns i grottmålningar från stenåldern. Den grekiske filosofen Aristoteles konstaterade att "våra sinnen är pålitliga, men de kan lätt luras" med en illusion som idag kallas vattenfallseffekten. När han tittade på ett vattenfall märkte han att om han flyttade blicken från det rörliga vattnet till de statiska stenarna verkade stenarna röra sig i motsatt riktning mot vattenflödet. Denna effekt, som numera kallas "motion aftereffect", orsakas av att vissa nervceller i hjärnan slits ut när de uppfattar rörelse. När du rör dig för att titta på stenarna överkompenserar konkurrerande nervceller för de som är utslitna, vilket skapar en illusion av rörelse.
Att studera hur hjärnan reagerar på illusioner har blivit mycket enklare sedan Aristoteles dagar. Med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) kan forskarna analysera de processer som pågår i våra huvuden när vi upplever vissa bilder eller situationer och undersöka hur hjärnan reagerar i realtid. Det finns dock fortfarande mycket mer att utforska, eftersom våra reaktioner på vissa illusioner fortfarande är ett mysterium.

Ljuset kommer in
Linsen i ditt öga fokuserar ljus som studsar från ett föremål till näthinnan.

Hur vi ser

Dina ögonbollar är ditt fönster mot världen och gör det möjligt för din hjärna att skapa färgglada tredimensionella rörliga bilder av din omgivning med fantastiska detaljer. Ögonen fungerar ungefär som en kamera och släpper in ljus genom en lins som sedan fokuserar ljuset på en sorts sensor som kallas näthinnan. Dina ögon kan till och med zooma som en kamera, eftersom musklerna hjälper till att platta till linsen för att se avlägsna föremål, eller förtjocka den för att se saker på nära håll.
När ljuset träffar näthinnan detekteras det av ljuskänsliga celler som kallas stavar och tappar. Stavarna är ansvariga för vår syn i mörka förhållanden och gör att vi kan se i svartvitt, medan tapparna gör att vi kan se färg och detaljer i ljusare förhållanden. När ljuset träffar dem förändras kemikalierna i stavarna och tapparna, vilket skapar en elektrisk signal som skickas till hjärnan.
Där kombineras och jämförs informationen från varje öga så att en korrekt bild av omgivningen kan rekonstrueras med gott om djup och kontrast. Hela processen tar ungefär en hundradel av en sekund, vilket gör att du kan se världen nästan i realtid.

Sänder signaler
Ljuskänsliga celler i näthinnan omvandlar ljussignalerna till elektriska signaler.

Till hjärnan
De elektriska signalerna färdas längs synnerven mot hjärnan.

Nerverna möts
När de två synnerverna korsar varandra kombineras signalerna från båda ögonen.

Det mänskliga ögat

Fel väg upp
De ljussignaler som näthinnan tar emot är upp och ner.

Hur förvandlar vi ljusvågor till bilder av vår omgivning?

Böjning av ljuset
Den krökta linsen i ögongloben böjer ljuset när det kommer in.

Signaler
Signaler från vänster sida av båda ögonen går till vänster sida av hjärnan och vice versa.

Hjärnans kraft
Hjärnan översätter de elektriska signalerna till en bild och vänder den åt rätt håll.

"Människor har upptäckt sätt att
lura sinnet i årtusenden"

Illusioner om storlek

Upptäck hur sammanhanget kan dölja ett objekts verkliga storlek

När du tittar på två föremål bredvid varandra är du förmodligen ganska säker på att du kan avgöra om de är lika stora eller om det ena är större än det andra. Det finns dock vissa optiska illusioner som bevisar att du kanske inte alltid får rätt. Det beror på att våra hjärnor ofta gör bedömningar om storleken på ett föremål baserat på andra föremål som finns i närheten, och därför lätt kan luras av sammanhanget.
Ta till exempel Ebbinghaus-illusionen längst upp till höger på den här sidan. Många skulle anse att den orangea cirkeln till höger är större än den till vänster, men i själva verket är de båda exakt lika stora. Hjärnan använder de blå cirklarna för att bedöma de orangea cirklarnas storlek, och eftersom de blå cirklarna till vänster är större verkar den vänstra orangea cirkeln mindre i jämförelse.
Kontexten kan också påverka hjärnans djupseende och få föremål att verka närmare eller längre bort än de egentligen är. Detta kan i sin tur påverka hur vi uppfattar deras storlek, vilket illustreras av Ponzo-illusionen som visas här. Det är just detta tanketrick som får månen att verka större när den befinner sig nära horisonten.

© WIKI; Thinkstock

Flimmer på skärmen

Om en LCD-skärm filmas med en videokamera ser det ofta ut som om skärmen flimrar. Det beror på att skärmen faktiskt flimrar i verkligheten, och det är våra ögon som luras att se en kontinuerlig bild. När en kamera fångar en scen tar den en serie snabba bilder som sedan sätts ihop till en rörlig bild. Om kamerans bildfrekvens inte stämmer överens med bildfrekvensen på den skärm som den filmar uppfattar den därför flimret. Våra ögon, å andra sidan, skickar ständigt information till våra hjärnor och håller därför fast vid en efterbild av ljuset från skärmen för att fylla i de luckor som orsakas av flimret.

LCD-skärmar slår snabbt av och på strömmen för att reglera ljusstyrkan

Ponzo-illusionen

Vilken av de gula linjerna är längst?

Beräkning av storlek
Hjärnan tänker sig att det avlägsna objektet måste vara längre för att det ska upplevas som lika stort som det nära objektet.

Ebbinghaus-illusionen illustrerar hur sammanhanget påverkar storleksuppfattningen

Hjärnan lurad
Hjärnan överkompenserar och får den översta raden att se längre ut.

På avstånd
De konvergerande parallella linjerna lurar hjärnan att tro att den översta linjen är längre bort.

I verkligheten
De två gula linjerna är faktiskt lika långa.

Kontrast illusioner

Förutom att förändra hur vi uppfattar ett objekts storlek kan sammanhanget också påverka hur vi uppfattar dess färg. I den här bilden har alla de gröna rutorna exakt samma nyans, men de till vänster ser mörkare ut än de till höger. Det beror på att de gröna rutorna till vänster har en ljusare bakgrund, vilket skapar mer kontrast och får dem att framstå som mörkare i jämförelse med omgivningen. Denna simultankontrastillusion tros orsakas av det sätt på vilket näthinnans ljuskänsliga celler behandlar två olika färger bredvid varandra. När ljuset som reflekteras från en ljusare bakgrund träffar en av dessa celler, hämmas alla intilliggande celler från att avge signaler. Detta gör att ljuset som reflekteras från de gröna rutorna till vänster aktiverar en starkare signal, vilket gör att de ser mörkare ut.

I den här kontrastillusionen är rutorna A och B faktiskt i samma grå nyans

De gröna rutorna på den gula bakgrunden ser mörkare ut än de på den blå bakgrunden

"Våra hjärnor kan lätt
luras av sammanhang"

Rörelseillusioner

Hur kan din hjärna luras att tro att en stillbild rör sig?

När du fokuserar på en liten del av den här bilden ser du förmodligen bara ett stillastående mönster, men när du tittar på bilden som helhet verkar den pulsera och bli levande. Denna perifera driftillusion är ett resultat av hur vi uppfattar ljus och mörker samt av våra ögons snabba rörelser.
Kombinationen av ljusa och mörka färgsegment i bilden överväldigar hjärnan och lurar dess rörelsekänsliga områden att reagera som de skulle göra på verklig rörelse. Eftersom våra hjärnor kan uppfatta ljusare färger snabbare än mörkare färger, verkar mönstret röra sig i riktning mot de ljusare nyanserna i mitten.
Denna effekt förstärks ytterligare av snabba och omärkbara ögonrörelser som kallas sackader. Varje gång ögat gör en av dessa små rörelser uppdateras den bild som skickas till näthinnan, vilket gör att den överväldigas på nytt. Om du stoppar sackaderna får hjärnan tid att anpassa sig och illusionen av rörelse försvinner.

Att lura din kropp

Att lura hjärnan kan bidra till att minska fysisk smärta och till och med skapa smärta när det inte finns någon

Illusion av gummihand

Lura din hjärna att tro att en falsk hand är din egen

Tro dina ögon
Hjärnan prioriterar visuella intryck framför taktila, och tror därför att den hand den ser är din.

Horisontella linjer på kläder påverkar hur våra ögon ser på människors kroppsform

1 Göm din hand
Lägg en uppslagen bok på bordet framför dig och sitt sedan med ena handen under boken så att du inte kan se den. Placera gummihanden framför dig så att den är i linje med din axel. Om du täcker din arm och den falska handens "arm" med en trasa underlättas illusionen.

2 Börja smeka
Låt en vän smeka långfingret på din riktiga hand och långfingret på den falska handen samtidigt. Efter en eller två minuter kommer det att kännas som om den falska handen är din egen och att din riktiga hand inte längre finns.

Förlamning av extremiteter
De elektriska impulser i hjärnan som styr handens rörelser försvagas, vilket gör att det känns som om handen inte längre finns där.

3 Tillfoga lite smärta
Be din vän att sedan slå på gummihanden med en hammare. Du ska känna en kort smärtkänsla när din hjärna kombinerar visuell och fysisk information för att skapa en känsla av ägande över den falska handen.

Kroppsillusioner kan användas för att hjälpa amputerade att lindra fantomsmärta

Spegelterapi

Förmågan att lura hjärnan att uppleva äganderätt till en falsk kroppsdel visar sig vara användbar för att hjälpa patienter med fantomsmärta - känslan av smärta i en amputerad eller förlamad kroppsdel. Genom att placera den drabbade extremiteten bakom en spegel och sedan flytta den motsatta, opåverkade extremiteten framför spegeln kan hjärnan luras att tro att reflektionen är en verklig kroppsdel som rör sig. Detta gör det möjligt för patienten att mentalt flytta sin fantomlem, kanske lossa den från en smärtsam position för att ge lindring. Illusionen fungerar eftersom hjärnan prioriterar visuell återkoppling framför taktil återkoppling, vilket gör att observationen av rörelse ändå lyckas stimulera de processer i hjärnan som är involverade i verklig rörelse.

Spegelterapi lurar hjärnan att tro att en reflekterad kroppsdel är verklig

Krympande smärta

Hjärnans tendens att prioritera visuella intryck framför taktila gör det möjligt att manipulera upplevelsen av smärta. I en studie som genomfördes av forskare vid Oxford University ombads deltagare som led av kronisk smärta i höger arm att röra på armen samtidigt som de tittade på den genom en kikare. De ombads sedan att göra samma sak igen, men samtidigt som de tittade genom den andra änden av kikaren. När de fick se en förstorad bild av armen rapporterade alla deltagare att de upplevde en ökad smärta, men när armen såg mindre ut eller längre bort ökade smärtan och till och med svullnaden betydligt mindre. Exakt hur denna illusion fungerar är fortfarande oklart. En teori är att förstoringen av armen förstärker känslan av beröring, medan en annan teori är att hjärnans känsla av att äga armen minskar genom att den "förminskas", vilket gör att hjärnan blir okänslig för smärtan.

Kikare har visat sig bidra till att minska fysisk smärta

Pinocchio-illusionen

Upplev känslan av att ha en extremt lång näsa. Det är ingen lögn!

3 Håll i näsan
Lägg ena handen på din egen näsa och den andra på näsan på personen framför dig.

5 Vilken näsa?
Efter en minut ska det kännas som om båda händerna rör vid samma näsa.

Framgångsgrad
Denna illusion fungerar för över 50 procent av alla människor, så det är inte säkert att du känner någon effekt.

En lång näsa
Eftersom din arm är utsträckt tänker hjärnan att din näsa måste vara väldigt lång.

1 Ta på dig en ögonbindel
Sätt dig på en stol och täck för ögonen med en ögonbindel så att du inte kan se.

2 Skaffa en assistent
Be en vän eller familjemedlem att sätta sig i en stol rakt framför dig.

4 Börja stryka
Stryk försiktigt båda näsorna samtidigt med en likadan rörelse.

Hjärnan lurad
Utan visuell input bestämmer hjärnan näsans placering enbart baserat på beröring.

Illusionen med gummihanden kan lura våra hjärnor att "anta" en extra, konstgjord extremitet som vår egen

Müller Lyer-illusionen består av tre pilar som är lika långa, men vissa ser längre ut än andra

© WIKI; Thinkstock; Getty; Illustrationer av Art Agency

"Hjärnan prioriterar visuell
visuell feedback framför
taktil återkoppling"

Vy bakifrån

Detta är en färglagd MR-undersökning av hjärnans bakre del.

VISSTE DU ATT?

placeboeffekt

Hur lurar sockerpiller och saltvatteninjektioner
sinnet till att läka kroppen?

Sugarpiller lindrar depression, färgstarka krämer bedövar huden och saltinjektioner får smärtan att smälta bort. Placeboeffekten är en kraftfull helare, men hur fungerar den egentligen?
På 1890-talet upptäckte Ivan Pavlov den klassiska betingningen. Hans berömda experiment gick ut på att lära hundar att associera ljudet av en klocka med att det kom mat. När de hörde ljudet började de dregla i förväntan. Samma sak kan hända oss när det gäller medicin. Vi gör associationer baserade på våra erfarenheter. Om människor tar aspirin mot huvudvärk börjar de associera tabletternas form och smak med smärtlindring. Om man ersätter tabletterna med placebo kommer smärtan ändå att minska.
Placebo, som också kallas "dummy" eller "inaktiv" behandling, är tillverkade av inerta ämnen som saltlösning, stärkelse eller socker. De ser ut och känns som den riktiga behandlingen, men utan några kemiska effekter.
Hela upplevelsen av att få en behandling kan

hjälper oss att må bättre. I en studie gav man människor en smärtstillande kräm i två dagar och ersatte den sedan med placebo. Deltagarna hade upplevt att krämen fungerade, så de förväntade sig att den skulle fortsätta att hjälpa. Även vårdpersonalens tonfall och den information de ger om vad man kan förvänta sig under behandlingen kan förändra hur människor reagerar. I det här fallet var det så att om personalen försäkrade att den nya krämen skulle fungera, så gjorde den det. Men om personalen berättade att krämen skulle öka smärtan blev det faktiskt värre.
Läkemedlens utseende kan också förändra våra förväntningar. Vi förknippar starka färger som rött, orange och gult med en stimulerande effekt och blått och grönt med lugnande. Om man ändrar färgen på en tablett ändras också förväntningarna på vad den ska göra. På samma sätt förväntar vi oss att ett piller som kostar mer eller kommer i en märkesförpackning ska vara bättre än dess billigare eller generiska motsvarighet. Även namnet på behandlingen har en inverkan. En studie visade att ordet "placebo" på en migränmedicin som kallas rizatriptan minskade dess effekt. Att kalla placebo för "rizatriptan" gjorde att det fungerade bättre. Det är inte förvånande att det fungerade bäst av allt att kalla den riktiga medicinen vid dess rätta namn.
Placeboeffekten fungerar även vid kirurgi. Processen att skära upp huden och sy ihop den igen kan hjälpa människor med knäsmärta, och fejkade operationer kan till och med lindra hjärtsmärta orsakad av kärlkramp. Ingenting behöver egentligen hända inne i kroppen: synen och lukten av sjukhuset och proceduren vid en operation kan lura hjärnan.
De första neurobiologiska bevisen för hur placeboeffekten fungerar kom på 1970-talet. En berömd studie som publicerades 1978 i tidskriften Lancet undersöktes vad som hände när människor fick en smärtstillande placeboläkemedel efter att ha fått en tand borttagen. För att ta reda på hur placeboeffekten fungerade fick hälften av deltagarna också ett läkemedel som heter naloxon, som blockerar aktiviteten hos naturliga smärtstillande medel som kallas endorfiner.
I den här studien hindrade naloxon placebotabletterna från att fungera, men bara när deltagarna förväntade sig att placebotabletterna skulle hjälpa dem mot deras smärta. När vi förväntar oss att en tablett ska ta bort smärtan tillverkar hjärnan sina egna smärtstillande medel.
Aktuella bevis tyder nu på att denna effekt börjar i en del av hjärnan som kallas prefrontala cortex. Denna region hanterar komplexa beteenden och planering. När vi förväntar oss att må bättre ökar aktiviteten i nervbanor som sträcker sig ner i ryggmärgen. MR-undersökningar har visat att placeboeffekten minskar blodflödet i de delar av ryggmärgen som släpper igenom smärtsignaler. De endorfiner som utlöses när man tar placebotabletter bidrar till att hindra smärtsignalerna från att nå hjärnan.
Placeboeffekten fungerar mindre bra på personer med Alzheimers sjukdom, som ofta har skador på nervcellerna i prefrontala cortex. Effekten kan också blockeras genom att man placerar magneter över hårbotten, vilket stör nervsignalerna i främre delen av hjärnan.
Ångest kan också blockera placebosmärtlindring. Studier har visat att smärtan kan förvärras om man helt enkelt säger till människor att deras smärta kommer att förvärras. Det kan till och med göra att beröring som inte är smärtsam gör ont, ett fenomen som kallas allodyni. Att läsa om biverkningar eller slå upp sjukdomar på internet kan forma vad vi förväntar oss ska hända, och detta påverkar hjärnan.
Den andra delen av hjärnans placebosystem är en kemisk budbärare som kallas kolecystokinin (CCK). Den produceras när vi är oroliga. Att blockera dess aktivitet med ett läkemedel som kallas proglumid förstärker placeboeffekten, liksom att dämpa ångest med läkemedlet diazepam.
Det mesta av arbetet med att förstå placeboeffekten har fokuserat på smärta, men låtsaspiller kan också påverka andra aspekter av hälsa och sjukdom. Personer med Parkinsons sjukdom drabbas av skador på nervceller i en del av hjärnan som kallas

"Ändra färg på en
på en surfplatta och det kommer
ändra vad människor
förväntar sig att den ska göra"

Allt i sinnet

Trots sin komplexitet är den mänskliga hjärnan förvånansvärt lätt att lura

Parkinsons sjukdom stör hjärnans förmåga att producera dopamin. En studie från 2010 visade att placebobehandling av Parkinsons sjukdom kunde ge resultat som var nästan identiska med dem som uppnåddes med den konventionella medicinen, läkemedlet L-dopa. Illustrationerna nedan visar hjärnskanningar från en patient i denna studie.

Mer dopamin

Obehandlad

Medicinering

placebo

Mindre dopamin

Avsaknad av dopamin

Nästan normala nivåer av dopamin

Placebo-vägar

Placeboeffekten beror på två separata uppsättningar av signaler i hjärnan

Minskad smärta
Hjärnskanningar har visat att cingulate cortex, insula och thalamus - som är involverade i hjärnans smärtkretslopp - visar minskad aktivitet under placeboeffekten.

Cingulate cortex

Cerebral cortex
Hjärnbarken är ansvarig för intelligens, minne och medvetande. Den skickar signaler till periaqueductal gray.

Ventrala tegmentala området
Denna struktur i mellanhjärnan är en del av dopaminets belöningssystem. Den sänder signaler till nucleus accumbens.

Insula

Nucleus accumbens
Dopamin frisätts i nucleus accumbens, vilket bidrar till att dämpa smärtkänslor.

Amygdala
Bilder av hjärnan som upplever placeboeffekten visar att aktiviteten i amygdala (som är involverad i rädsla och känslomässiga reaktioner) minskar.

Periaqueductal grå substans
Den periakeduktala grå substansen kontrollerar smärta genom att tillverka ett naturligt smärtstillande medel som kallas enkefalin, som skickar smärtblockerande signaler till ryggmärgen.

Placebo i hjärnan

Vetenskapen bakom vad som verkligen händer i hjärnan när vi tar placebo

Tplaceboeffekten sitter i huvudet och styrs av de delar av hjärnan som ansvarar för att hantera ångest, belöning och smärta. Hjärnbarken styr de högsta processerna i hjärnan, som medvetande och intelligens. Den främre delen, den så kallade prefrontala cortex, hanterar komplexa beteenden, bland annat vår reaktion på placebo.
När vi tar ett sockerpiller i tron att det ska hjälpa mot smärta skickar prefrontala cortex meddelanden till smärtkontrollneuroner som kallas periaqueductal gray. Dessa skickar naturliga, morfinliknande smärtstillande medel in i hjärnstammen och utlöser frisättning av serotonin. Fler smärtstillande medel, så kallade enkefaliner, flödar sedan in i ryggmärgen där de blockerar smärtsignalerna innan de når hjärnan. Samtidigt strömmar dopamin in i hjärnans belöningssystem, vilket bidrar till att minska upplevelsen av smärta.

© Illustration av Jo Smolaga; Thinkstock; SPL

Vissa studier har visat att många vanliga läkemedel bara är dyra placebo

substantia nigra. Dessa skadade nervceller slutar producera dopamin, vilket leder till rörelseproblem som förvärras med tiden.
Placeboläkemedel kan öka mängden dopamin i hjärnan hos personer med Parkinsons sjukdom. Om de förväntar sig att få riktig behandling och tror att de kommer att bli bättre, ökar dopaminnivåerna av sig själva.
Immunförsvaret kan också reagera på placebo. År 2002 tränade forskargruppen Goebel vid universitetet i Duisburg-Essen i västra Tyskland immunförsvaret med hjälp av en smaksatt dryck. De dämpade upprepade gånger immunförsvarets aktivitet med hjälp av ett immunsuppressivt medel som kallas cyklosporin A. Varje gång åtföljde de behandlingen med drycken. När konditioneringen var klar behövde de inte läkemedlet längre. Drycken kunde undertrycka immunsystemet på egen hand.
År 2008 upprepade de experimentet med allergier. Den här gången gav de antihistaminer tillsammans med den smaksatta drycken. Otroligt nog fick drycken inte bara människor att må bättre även när antihistaminerna hade tagits bort, den minskade också aktiviteten hos allergiframkallande immunceller som kallas basofiler.
Vi förstår fortfarande inte placeboeffekten fullt ut, men det går inte att komma ifrån den. Varje gång vi får medicinsk behandling är en del av upplevelsen psykologisk, och sjukvårdspersonal använder redan denna kunskap för att hjälpa oss att bli bättre.
Det finns två typer av placebo. Rena placebo gör inget kemiskt med kroppen, som sockerpiller eller saltlösningsinjektioner. Oren placebo är behandlingar som visserligen har kemiska effekter, men inte på det tillstånd som de används för. Antibiotika är ett exempel; de behandlar bakteriella infektioner men skrivs ofta ut mot influensa trots att den orsakas av ett virus.
En nyligen genomförd undersökning bland brittiska allmänläkare visade att även om få använder rena placebopreparat, så skriver tre fjärdedelar ut orena placebopreparat till sina patienter minst en gång i veckan. Det kan till exempel handla om att ge människor kosttillskott, probiotika, antibiotika och alternativa läkemedel. Alternativt kan det handla om att boka in patienter för tester som inte är nödvändiga. Det enklaste alternativet är att bara använda kraften i positiva suggestioner.
Det pågår en debatt om huruvida detta är etiskt försvarbart, men liknande studier i andra länder har visat att placeboanvändningen är utbredd. Ju mer vi förstår hur det fungerar, desto bättre kommer vi att kunna utnyttja dess kraft.

Placebo i prövningar

Placeboeffekten är kraftfull i sig själv, men hittills har den varit mest användbar som ett sätt att testa nya behandlingar. Studier av placeboeffekten har visat att det kan räcka med att man får en tablett och förväntar sig att den ska fungera för att man ska må bättre. Så hur vet vi om en ny behandling faktiskt fungerar? Svaret är att ge hälften av patienterna den riktiga behandlingen och den andra hälften ett sockerpiller som ser exakt likadant ut, och sedan jämföra de två.
Det här fungerar bäst om varken patienterna eller läkarna vet vilken behandling de får, en teknik som kallas "dubbel blindning". På så sätt kan ingen vara helt säker på vad de kan förvänta sig. Om de personer som får den riktiga behandlingen mår bättre än de som får sockerpiller kan man vara säker på att det inte bara är placeboeffekten som verkar.

Placebos är gjorda för att se ut och kännas som den riktiga behandlingen

Tnocebo-effekten

Placebo kan vara till stor hjälp, men det kan också leda till vissa oönskade bieffekter

Tnoceboeffekten är som placeboeffekten fast tvärtom. Om vi tror att sockerpiller är äkta vara så kan de ge biverkningar precis som riktiga läkemedel. Det är svårt att studera noceboeffekten, men under 2014 har Sara Planès och hennes kollegor vid universitetssjukhuset i Grenoble i sydöstra Frankrike ihop 86 studier och granskade bevisen.
De fann att symtomen på noceboeffekten tenderar att vara ospecifika, som illamående, yrsel och huvudvärk. De upptäckte också att den påverkar kvinnor mer än män, och att personer med depression och ångest är särskilt utsatta. Forskargruppen kunde också bekräfta att noceboeffekten, precis som placeboeffekten i sig, är delvis psykologisk och delvis neurobiologisk.
Konditionering kan få oss att förvänta oss biverkningar, och även om kemiska förändringar i våra hjärnor kan få smärta att kännas bättre, har de också potential att göra den värre.

Placebon har biverkningar och kan göra både skada och nytta

www.howitworksDAILY.com

"Varje gång vi får medicinsk behandling,
är en del av upplevelsen psykologisk"

Världens största läkemedelsföretag, Johnson & Johnson, omsatte 94 miljarder dollar under 2021

En saltvatteninjektion har en starkare placeboeffekt än ett sockerpiller

"Att läsa om sidoeffekter
effekter eller slå upp
sjukdomar på internet
på internet kan forma
vad vi förväntar oss ska hända
hända, och detta
påverkar hjärnan"

© Getty; Alamy; Thinkstock

"Våra hjärnor tar genvägar för att möjliggöra
snabba bedömningar - så kallade
heuristik - varigenom vi prioriterar
vissa delar av större problem"

Cogndetive bias

Utforska hur särdragen i människans
informationsbearbetning påverkar vår
uppfattning av situationer och händelser

Aör oss människor som lever i en ständigt föränderlig värld är det ganska mycket att tänka på. Vi fattar hundratals beslut varje dag, från enkla val som vad vi ska äta till frukost till att utforma komplexa affärsstrategier på jobbet. Eftersom vi bombarderas av sinnesintryck, som var och en ger oss ny information att bearbeta, måste vi använda oss av tidigare erfarenheter för att känna igen, förstå och agera utifrån vår uppfattning av världen. För att göra detta tar våra hjärnor genvägar för att möjliggöra snabba bedömningar - så kallad heuristik - varigenom vi prioriterar vissa delar av större problem framför andra.
Även om detta är en viktig mekanism för att kompensera för den mänskliga hjärnans begränsade bearbetningsamplitud, kan det leda till feltänkande - fel i uppfattningen som gör att vi gör bedömningar baserade på subjektivt inflytande snarare än information från verkligheten. Detta kallas för kognitiv bias - en avvikelse från rationellt, logiskt tänkande som påverkas av flera psykologiska och sociala faktorer.
Det finns en mängd olika kognitiva fördomar som alla kan ha en negativ inverkan på våra beslut i verkligheten, vilket kan få konsekvenser för vår sociala och ekonomiska framgång. Här undersöker vi tio av de mest studerade fördomarna och hur de påverkar våra uppfattningar.

Snedfördelning vid överlevnad

Tendensen att ignorera frånvarande information och bara planera för det bästa

Det kan vara en utmaning att ta hänsyn till information som inte är observerbar när vi bedömer en situation. Om en person eller ett föremål inte är närvarande kommer vi människor naturligt att fokusera på dem vi kan se och bilda oss en uppfattning enbart utifrån detta. Survivorship bias avser situationer där vi gör antaganden baserade på den uppenbara framgången för en grupp föremål eller personer, men inte inser att vårt urval inte är representativt för de personer som har uteslutits.
Om vi tittar på uppgifter om skador som överlevande från bilolyckor har ådragit sig kan vi dra slutsatsen att de värsta skadorna uppstår när man sitter i framsätet, men i själva verket omfattar dessa uppgifter inte personer som satt i baksätet och som dödades i olyckorna. Att säga att bättre krockskydd borde installeras i framsätena skulle vara en vanlig men uppenbart felaktig slutsats i detta fall.

I en stad med övervägande nya byggnader är de äldre som finns kvar de bästa exemplen på sin generation, men ändå kan observatörer felaktigt anta att äldre byggnader alla konstruerades för att hålla längre

Effekt av kapitaltillskott

Att tillskriva större respekt för det vi redan äger, oberoende av det faktiska värdet

Vi kan alla uppleva att vi blir känslomässigt fästa vid föremål, även om det inte finns någon uppenbar anledning att värdera dem så högt. Endowment-effekten beskriver en vanlig situation där människor på grund av en känslomässig fördom sätter större värde på något de redan äger än något de ännu inte har förvärvat.
I psykologiska studier, som till exempel den av Kahneman, Knetsch och Thaler 1990, har det regelbundet observerats att deltagarna kräver ett mycket högre pris för något som de uppfattar som sin egendom än vad de är villiga att betala för något av motsvarande värde. Det har föreslagits att detta är en form av förlustaversion - som art upplever vi större ångest av att förlora något än vi känner glädje av att få en likvärdig belöning, även om motivationen är oklar.
Ett evolutionärt förslag är att det naturliga urvalet tidigare gynnade människor som var mindre villiga att skiljas från egendom när det fanns färre människor att handla med för att hitta en bättre affär. Inom ekonomin kan detta vara problematiskt i modern tid, eftersom det är irrationellt att hålla fast vid något olönsamt, till exempel ärvda aktier i ett företag som går i konkurs, och det kan visa sig vara ekonomiskt katastrofalt.

Hyperbolisk diskontering

Omedelbara belöningar ger inte alltid de största fördelarna, men det är ändå mer sannolikt att du väljer dem

Viljestyrka spelar en viktig roll i samhället och ses ofta som ett mått på karaktärsstyrka av våra medmänniskor. Valet att acceptera en mindre belöning i förtid i stället för en större i framtiden är dock ett mycket mer komplext beteende än vad som kanske är uppenbart. Det finns en tendens bland människor att uppfatta framtida belöningar som mindre attraktiva och tillmäta dem mindre värde ju mer avlägsna de blir i tiden. Vi gör inkonsekventa val över tid, även när vi får samma information.
I evolutionära termer kan detta förklaras av de val som tidiga människor skulle ha upplevt - med omedelbar risk, som att svälta ihjäl, var det mer meningsfullt att välja omedelbara lösningar. Men idag, när vi behöver tänka mer långsiktigt, som att spara till pensionen, kan detta vara ett ineffektivt sätt att tänka - något att komma ihåg nästa gång du frestas att köpa ett par dyra skor till.

Deltagare i studier av begåvningseffekten var ofta villiga att betala mindre för ett föremål än det lägsta belopp de förväntade sig att få betalt för samma föremål

Om du någonsin har tittat tillbaka och ångrat ett beslut som du fattade för att få en omedelbar belöning, är det sannolikt hyperbolisk diskontering som ligger bakom. Belöningens styrka är en påverkande faktor

Illusion av klustring

Hur vi tolkar grupper av händelser kan påverka vår förmåga att förutsäga framtida sannolikheter

Sport och spel är två av de aktiviteter som tydligast påverkas av kognitiva fördomar och är också två av de mest studerade. Detta beror till stor del på det stora inflytande som individuell perception kan ha på vår förmåga att se mönster i händelser och förutse framtida resultat.
Clustering Illusion Bias handlar om människans benägenhet att se händelser som är tätt fördelade i tiden som relaterade, när de i själva verket är slumpmässiga. Det mest kända exemplet på en studie av denna effekt är en undersökning från 1985 som utfördes av psykologerna Gilovich, Vallone och Tversky vid Cornell- och Stanforduniversiteten om "Hot Hand Fallacy" - tron att en spelare i basket är mer benägen att göra mål om tidigare försök har varit framgångsrika.
Även om självförtroende kan förbättra prestationen beror detta felaktiga antagande till stor del på en överskattning av vår förmåga att förutsäga slumpmässiga händelser, något som faktiskt är omöjligt. När vi har lite information att förlita oss på (en liten sekvens av försök till något) antar vi att händelserna kommer att vara mer utspridda, så när ett kluster uppstår, till exempel en rad framgångar, uppfattar vi det som icke-slumpmässigt. Detta gör oss övermodiga när vi förutspår att en sådan sekvens kommer att fortsätta vid framtida försök.

En tidigare serie av framgångar förutsäger inte framtida händelser, men människor ser ofta mönster där det inte finns några. Detta kan skapa en ogrundad tilltro till en fortsatt sekvens av

Förutfattade meningar om bekräftelse

Vår process för att samla in information och bilda oss en uppfattning är inte så opartisk som vi kanske tror

Vi vill gärna tro att vi är fördomsfria och tar del av all tillgänglig information om ett ämne innan vi drar en slutsats, men verkligheten är att det inte alltid är så. Konfirmeringsbias är ett fel i hur vi samlar in, bearbetar och minns information, vilket leder till en tendens att gynna det som bekräftar redan existerande övertygelser.
Eftersom beslutsfattandet bygger på erfarenhet och förutfattade meningar kan det vara obehagligt för oss att förkasta det vi tror att vi redan vet och acceptera en ny sanning. Vi ägnar därför större uppmärksamhet åt data som bekräftar våra övertygelser och ignorerar fakta som ifrågasätter dem. Detta kan få betydande konsekvenser inom t.ex. läkaryrket, där en läkare som ställer en diagnos på en patient kan känna igen inledande indikatorer på en sjukdom och underlåta att söka, känna igen och agera på andra diagnostiska markörer som kan motbevisa deras hypotes. Flera läkare som observerar samma information men med motsatta förutfattade meningar kan dra mycket olika slutsatser på grund av att de omedvetet väljer att avfärda fakta som inte stämmer.
Bekräftelsebias, som påverkar stereotyper, kan få oss att se mönster i data där det inte finns några och misslyckas med att se dem som finns i ny information.

Heuristik för tillgänglighet

Förskjutningen mot ny, lätt ihågkommen information när man bedömer betydelse och relevans i nya situationer

Att minnas är en viktig funktion i hjärnan, men vi får så många intryck från olika sinnen att vi förlitar oss på mentala genvägar för att identifiera bekanta stimuli. Tillgänglighetsheuristiken, som först beskrevs av Amos Tversky och Daniel Kahneman, är en process där man omedvetet prioriterar den senast förvärvade informationen och baserar bedömningen av en situation på den information som är lättast att komma ihåg.
Forskning har visat hur deltagare överskattar relevansen av information som de lätt kan komma ihåg, även om detta är ett första intryck av en bredare situation. Den troliga tankeprocessen är att vi antar att om information är lätt att komma ihåg måste den vara viktigare än den som inte snabbt kommer upp i minnet. Detta är visserligen kognitivt användbart, men det får betydande konsekvenser för rättsliga beslut, utformningen av utbildningsplaner och inlärningsprestationer, eftersom metoderna för att förmedla information under en lektion och sedan kräva att man minns den i en provsituation inte är förenliga.

Stereotyper uppstår genom att vi jämför med tidigare observerad information. Pilotrollen ses ofta som ett utpräglat mansjobb, även om det finns många kvinnliga piloter idag

I en rättssal kan tillgänglighetsheuristiken leda till att juryns åsikter påverkas av hur lång tid som har förflutit sedan brottet begicks och i vilken ordning informationen presenteras

Stereotypisering

Även om stereotyper kan förknippas med diskriminering av minoriteter, har de en oskyldig kognitiv funktion

Stereotyper är en av de mest kända kognitiva fördomarna och har många negativa konnotationer. Stereotypisering av människor leder ofta till en känsla av fördömande inom den berörda gruppen, och det finns olycksbådande konsekvenser av att orimligt anta att alla medlemmar i den gruppen är likadana. Som med många fördomar finns det dock en heuristisk komponent som gör det möjligt att snabbt identifiera människor, platser och föremål.
Du kanske instinktivt frågar en person i ett flygbolags uniform om hjälp med flyginformation, till exempel, och antar att personen är en expert. Den här stereotypen ger en snabb lösning på ett potentiellt komplext problem i den verkliga världen. Med en sådan social kategorisering lär vi oss att identifiera människor mindre som individer och mer som en del av en social grupp. Vi kan vara medvetna om detta eller så kan det vara en omedveten process - känd som explicit respektive implicit stereotypisering.
Som en typ av bekräftelsefördomar kan det vara svårt att utmana våra egna föreställningar om en grupp. Detta förklarar hur lätt det är att koppla känslomässiga reaktioner till våra stereotyper (utveckla en fördom) och i sin tur ändra vårt sociala beteende (diskriminera en grupp). Vi söker naturligt efter egenskaper som förstärker våra antaganden.

I ett verkligt slumpmässigt tillstånd kan tidigare händelser inte användas för att förutsäga framtida resultat, även om detta är en vanlig tankeprocess i situationer där vi har liten kontroll

Spelarens villfarelse

Denna bias, som är motsatt effekten av klusterillusionen, leder också till felaktiga förväntningar om framtida händelser

Spelande skapar komplexa reaktioner hos människor. Det finns en tydlig känslomässig investering i resultatet av en satsning, men det finns också mer djupgående psykologiska processer. Gambler's fallacy är det felaktiga resonemanget att efter en serie upprepade händelser, som att få en röd färg på ett roulettehjul, blir en annan händelse mer sannolik - att få en svart färg, till exempel. Detta är motsatsen till, men ändå relaterat till, hot hand-felslutet, som beror på en missuppfattning om små urvalsstorlekar, där vi antar att kortare serier av slumpmässiga händelser ger liknande resultat som längre uppsättningar. När en vinnande eller förlorande serie inträffar förväntar vi oss en omvänd händelse för att skapa balans. Tversky och Kahneman kallade detta för representativitetsheuristiken heuristik - jämförelse med tidigare erfarenheter av händelsesekvenser.
I verkligheten, där händelserna är diskreta, påverkar inte den ena händelsen sannolikheten för att den andra ska inträffa. Föreslagna biologiska orsaker är stimulering av delar av hjärnans frontal- och parietallober som är involverade i beslutsfattande, bedömning och resonemang - zoner som tillskrivs ökat risktagande efter att ha upplevt en förlust. Biaset kallas ibland Monte Carlo-felslutet efter en berömd natt med rouletteförluster 1913 på kasinot med samma namn.

Riskkompensation

Leder upplevd säkerhet till ökad självbelåtenhet? Denna fråga har betydande konsekvenser för riskhanteringen

Varje beslut vi fattar är en process där vi väger kostnader och fördelar mot varandra. Om vi anser att de potentiella kostnaderna är för höga för att motivera en handling kan vi besluta oss för att inte delta i det beteendet. Riskkompensation är en hypotetisk mental anpassning som innebär att vi tar större risker när den upplevda säkerheten ökar, och därmed upphäver dessa säkerhetsåtgärder. Nära förknippad med denna teori är professor Sam Pelzman, som menade att trafiksäkerhetsstrategier är värdelösa, eftersom ökat skydd leder till ökat risktagande hos förarna. Detta blev känt som Peltzman-effekten.
Även om detta har ifrågasatts i stor utsträckning, visade en annan studie av Gerald J S Wilde att antalet dödsfall i trafiken minskade i Sverige efter ett byte av körriktning. När förarna vant sig vid högerkörning ökade dödstalen igen, en effekt som kallas riskhomeostas - den kontinuerliga balanseringen mellan upplevd och faktisk fara. Detta beror sannolikt på vår benägenhet att söka den handling som ger störst belöning med minsta möjliga ansträngning, en egenskap som utgör en utmaning på farliga arbetsplatser. Det krävs ofta återkommande utbildning för att upprätthålla säkerheten. Kunskap om riskkompensation kan också vara till hjälp i marknadsföringen - att främja en säker marknadsplats online kan uppmuntra till ökad försäljning från kunderna.

När vi köper en bil till ett lägre pris än förväntat kan vi misslyckas med att justera denna förväntan genom att studera marknaden för att få mer information om bästa möjliga pris

Förankringsbias

Även affärsmässigt kunniga personer kan drabbas av denna förskjutning mot initial information

Som andra exempel på kognitiv bias har visat förlitar sig människor i hög grad på intryck av en situation för att snabbt kunna göra bedömningar. Förankring är dock en annan genväg som kan visa sig vara ineffektiv i den moderna världen. Med denna fördom fixerar vi oss vid den första informationen vi får och använder den som grund för att bedöma alla efterföljande fakta. Ett vanligt exempel är att man får ett lägre pris än förväntat på en produkt och omedelbart accepterar detta, samtidigt som man missar potentiella bättre erbjudanden på andra ställen.
En annan undersökning av Tversky och Kahneman visade att vi ofta felaktigt justerar förväntningarna från ankaret, vilket påverkar vårt omdöme. Även om man har erfarenhet och är medveten om hur ankring fungerar kan det vara svårt att undvika det och det kan påverka flera beslut av ekonomisk, social eller yrkesmässig karaktär. Även om det är möjligt att illustrera effekterna har det visat sig vara en utmaning att fastställa de största psykologiska orsakerna.

Det råder fortfarande oenighet inom forskarvärlden om huruvida riskkompensation upphäver säkerhetsåtgärder, men förtroende har visat sig påverka förekomsten av riskfyllt beteende

096	Sjukdomar i hjärnan
Upptäck hur hjärnan påverkas av neurologiska sjukdomar och hur vetenskapen försöker bota dem
100	10 berömda experiment
Möt psykologerna som struntade i etik i sin strävan att förstå våra primitiva sidor
108	Psykopater: galna eller onda?
Vetenskapen om vad som gör någon till en psykopat

108

105

106

099

103

sjukdomar i hjärnan

Hjärnan är en finstämd maskin, men till skillnad från en maskin kan det vara otroligt svårt att åtgärda ett fel i hjärnan

Ord av Baljeet Panesar

Tärnan är indelad i tre huvuddelar: storhjärnan, lillhjärnan och hjärnstammen. Den största delen är storhjärnan som består av fyra lober: frontalloben, parietalloben, occipitalloben och temporalloben. Varje region är förknippad med olika funktioner och de arbetar tillsammans för att kontrollera våra kroppar.
Hjärnan har uppskattningsvis 86 miljarder nervceller, eller neuroner, genom vilka information ständigt överförs till olika delar av vår kropp, så att vi kan förstå och reagera på världen omkring oss. Mellan olika nervceller finns triljoner små mellanrum, så kallade synapser, där signaler överförs från en hjärncell till en annan.
Eftersom hjärnan är ett så komplext och specialiserat organ kan det få förödande konsekvenser när den skadas. Bara i England beräknas 14,7 miljoner människor lida av någon typ av neurologiskt tillstånd, inklusive stroke, epilepsi, demens och narkolepsi.
I det här avsnittet tar vi en titt på några av de allvarligaste sjukdomarna som kan drabba den mänskliga hjärnan, vilka effekter de kan ha på människors liv och vilka insatser som görs för att behandla och förhoppningsvis en dag bota dem.

Epilepsi

Krampanfall orsakas av att en nervcells förmåga att överföra normala elektriska signaler störs

Ungefär en av 100 personer har epilepsi, vilket gör det till ett av de vanligaste neurologiska tillstånden i Storbritannien. Epilepsi är ett av världens tidigast erkända tillstånd - skriftliga uppgifter går tillbaka till 4000 f.Kr - och den grekiske filosofen Hippokrates var den förste att föreslå idén att epilepsi har sitt ursprung i hjärnan.
Ett anfall inträffar när nervcellerna avfyrar för många elektriska signaler, vilket gör att hjärnan blandar ihop meddelandena och tillfälligt stör dess funktion. Det finns över 40 olika typer av anfall, som alla påverkar personer med epilepsi på olika sätt beroende på vilken del och hur stor del av hjärnan som har påverkats. Vissa personer förblir helt medvetna och upplever ryckningar i armar och ben. Andra kan förlora medvetandet, falla till marken och få våldsamma kramper. Anfallen brukar bara vara i några sekunder eller minuter, och en del drabbade minns ingenting av dem.
Epilepsi kan ännu inte botas, men det finns flera behandlingar som hjälper människor att få färre anfall. Epilepsi behandlas huvudsakligen med läkemedel som kallas antiepileptika (AED). Fenobarbiton var det första AED-läkemedlet som användes för behandling av epilepsi 1912, men i dag finns det många AED-läkemedel. Andra behandlingsalternativ är kirurgi för att avlägsna den del av hjärnan som orsakar anfallen och Vagus Nerve Stimulation (VNS)-behandling. VNS innebär att en liten apparat implanteras i bröstkorgen som skickar regelbundna elektriska pulser till hjärnan via vagusnerven för att dämpa anfallen.

Vid generaliserad epilepsi påverkas hela hjärnan av onormal hjärnaktivitet

Anfallshundar är utbildade för att reagera på en person som har ett epileptiskt anfall

Alzheimers sjukdom

Alzheimers sjukdom förstör hjärnceller och har en förödande effekt på minnet

Neuroner och kopplingar i Alzheimers sjukdom (överst) går förlorade. En frisk mänsklig hjärna visas nedan för jämförelse

Alzheimers sjukdom är den vanligaste formen av demens (ett namn som ges till symtom som påverkar minne, tänkande och kommunikation) i Storbritannien. Hjärnan tenderar att krympa när vi åldras, men det är inte naturligt att vi förlorar nervceller i nämnvärd omfattning. Vid Alzheimers sjukdom byggs dock onormala proteinplack upp i och runt hjärncellerna, vilket leder till förlust av nervceller och synapser. Oftast skadas först de strukturer i hjärnan som är förknippade med minnet (t.ex. hippocampus). I takt med att sjukdomen fortskrider påverkas även språk, beteende och tal. När nervcellerna i hjärnbarken (det yttre lagret av hjärnan) dör leder det till att långtidsminnet försvinner. Intressant nog lagras en persons förmåga att sjunga eller spela ett musikinstrument djupt inne i hjärnan, och dessa kopplingar verkar finnas kvar längre.
I sällsyntare fall av Alzheimers sjukdom kanske man inte upplever svårigheter med minnet utan istället med synen. Denna form av Alzheimers sjukdom kallas Posterior Cortical Atrophy (PCA) och innebär att cellerna längst bak i hjärnbarken degenererar. Här finns occipitalloben, hjärnans centrum för visuell bearbetning, vilket gör att synen påverkas. Vissa PCA-drabbade kan också uppleva svårigheter med rumsuppfattning om delar av parietalloberna är drabbade. Skivvärlden författaren Terry Pratchett avslöjade att han diagnostiserades med PCA 2007.
Det finns vissa mediciner som kan hjälpa till att hantera symptomen eller bromsa utvecklingen av Alzheimers, men det finns för närvarande inget botemedel. Den nuvarande forskningen är inriktad på att utveckla nya läkemedel eller tekniker som kan stoppa sjukdomen och/eller vända dess effekter.

"Vid Alzheimers sjukdom byggs onormala proteinplack upp i och runt nervcellerna."

Amyloida plack (orange) är ett karakteristiskt kännetecken för Alzheimers sjukdom. Proteinerna förstör kopplingarna mellan nervcellerna

Narkolepsi kan leda till att människor somnar utan förvarning vid olämpliga tidpunkter

Narkolepsi

Personer som lider av detta tillstånd somnar slumpmässigt och okontrollerat

Narkolepsi är en ovanlig, långvarig hjärnsjukdom som drabbar cirka 30 000 personer i Storbritannien. Den påverkar hjärnans förmåga att reglera sömn- och vakenhetscykeln, vilket gör att den drabbade plötsligt somnar.
Kroppens sömn- och vakenhetscykel styrs normalt av hypotalamus (en mandelstor region som finns djupt inne i hjärnan) som producerar en kemikalie som kallas hypokretin. Denna kemikalie hjälper normalt till att reglera vakenheten, men de flesta narkoleptiker verkar inte producera den i betydande nivåer. Forskarna tror att immunsystemet felaktigt angriper de celler som producerar hypokretin. Detta är dock inte orsaken till alla fall av narkolepsi - vissa kan utlösas av stress eller en infektion.
Även om det inte finns något botemedel mot narkolepsi finns det läkemedel som kan kontrollera vissa av symtomen. För vissa drabbade kan även livsstilsförändringar vara till hjälp. Nuvarande studier syftar till att hitta den definitiva orsaken till narkolepsi och nya sätt att behandla den.

Hypotalamus utgör bara 0,4 procent av hjärnans totala volym, men den spelar en viktig roll för det autonoma nervsystemets funktioner

Multipel skleros

MS påverkar den viktiga "isoleringen" runt nerverna

Multipel skleros (MS) är ett livslångt tillstånd som drabbar nerver i hjärnan och ryggmärgen och orsakar en rad olika symtom, bland annat problem med rörelse, syn och balans, men ett av de vanligaste är trötthet.
Varje axon, även kallad nervfiber, är en del av en nervcell som transporterar elektriskt laddade impulser. Axonen omges av myelin, en fet substans som - i likhet med isoleringen runt en elektrisk ledning - gör det möjligt för nervcellen att skicka meddelanden runt i kroppen mer effektivt. Vid MS identifierar immunsystemet felaktigt myelinet som en främmande substans och attackerar det. Det skadade myelinet stör överföringen av nervsignaler genom att antingen sakta ner dem eller stoppa dem helt och hållet. Under en attack - när en person uppvisar symtom på MS - förstörs myelinet och blir sedan ärrat, vilket förhindrar effektiv kommunikation mellan hjärna och kropp.
Det finns för närvarande inget botemedel mot MS, men det finns behandlingar. Läkemedel kan behandla specifika symtom, och sjukdomsmodifierande läkemedel kan bidra till att minska förekomsten och svårighetsgraden av skov. Forskning pågår och förhoppningen är att förstå hur MS utlöses, om sjukdomen kan botas och om de skador som den orsakar kan repareras.

Vid MS skadas myelinskidan (gul), vilket minskar effektiviteten i neuronens förmåga att överföra meddelanden

MS-patienter upplever olika symtom beroende på vilka nerver som är drabbade

Motorneuronsjukdomar

Friska motorneuroner överför signaler mellan hjärnan och musklerna, men hos en person med MND dör dessa nerver, vilket leder till att musklerna försvagas

Motorneuroner talar om för musklerna vad de ska göra, men dessa tillstånd gör att de skadas

Motorneuronsjukdomar (MND) är namnet på en grupp tillstånd som förstör kroppens motorneuron - de specialiserade nervceller som ansvarar för att kontrollera våra musklers rörelser via det centrala och perifera nervsystemet. Från att greppa ett glas och vifta med handen till att gå, andas och svälja - det motoriska systemet gör det möjligt för oss att utföra de rörelser som vi är beroende av varje dag. MND är sällsynta, progressiva tillstånd som drabbar ungefär två av 100 000 personer i Storbritannien.
Det finns två typer av motoriska nervceller: övre motoriska nervceller (i hjärnan) och nedre motoriska nervceller (i hjärnstammen och ryggmärgen). Elektriska meddelanden överförs från de övre motorneuronen till musklerna i armar, ben, tunga, ansikte, bål med mera via de nedre motorneuronen. Men om signalerna mellan de nedre motorneuronen och musklerna skadas slutar musklerna att fungera och försvagas och förtvinar gradvis. Till slut kan hjärnan inte längre initiera och utföra dessa frivilliga rörelser.
Det finns fyra huvudtyper av MND, och varje typ påverkar varje person på olika sätt. Den vanligaste formen kallas amyotrofisk lateral skleros (ALS) och drabbar musklerna i benen, armarna och ansiktet. Den berömde fysikern professor Stephen Hawking fick diagnosen ALS vid 21 års ålder.
MND är en dödlig sjukdom, men vissa symtom kan hanteras med medicinering. Forskning om MND pågår för att utveckla nya, mer effektiva behandlingar.

Stroke

När hjärnans blodförsörjning störs är det en fråga om liv eller död

En stroke är en medicinsk nödsituation och inträffar när blodtillförseln till en del av hjärnan avbryts, vanligtvis på grund av en blodpropp eller en blödning - liknande en hjärtattack. Följden blir att hjärncellerna inte får tillräckligt med syre eller näringsämnen, vilket leder till att nervcellerna skadas eller dör. Detta påverkar en persons förmåga att tala, röra sig, se och tänka, så det är av yttersta vikt att blodtillförseln till hjärnan snabbt återställs. Effekterna av en stroke beror på vilken del av hjärnan som drabbats och hur snabbt den behandlats. Det är en ledande orsak till dödsfall och funktionsnedsättning i hela världen; ungefär varannan sekund drabbas någon av stroke.
Det finns två huvudtyper av stroke: ischemisk och hemorragisk. Ischemisk stroke står för cirka 85 procent av fallen och inträffar när en blockering förhindrar korrekt blodflöde runt hjärnan - vanligtvis en blodpropp. Hemorragiska stroke inträffar på grund av ett blodkärl som brister, och dessa står för de återstående 15 procenten av fallen.
Ett besläktat tillstånd som kallas transitorisk ischemisk attack (TIA), även kallad "mini-stroke", uppstår vid ett kort avbrott i blodtillförseln till hjärnan; blockeringen flyttar sig eller löses upp så att symtomen bara varar i upp till 24 timmar. Dessa ministrokeser är dock fortfarande en medicinsk nödsituation.
Stroke kan behandlas med läkemedel som hjälper till att lösa upp blodproppar samt läkemedel som förebygger ytterligare stroke, eller kirurgi för att avlägsna en blodpropp eller reparera blodkärl.
Om du misstänker att någon håller på att få en stroke är det viktigt att du söker hjälp FAST:
Fess
ARMS
SPEECH
TIME

Hänger deras ansikte? Kan de le?

Finns det svaghet? Kan de lyfta upp båda armarna?

Är talet sluddrigt eller förvrängt?

Dags att agera. Ring räddningstjänsten.

"Stroke är en ledande orsak till död och funktionsnedsättning i hela världen"

Hawking förlitade sig på sin specialrullstol och dess inbyggda dator för att kunna förflytta sig och kommunicera. Trots att han bara fick två år kvar att leva 1963 överlevde han med sjukdomen i över 50 år

Utan syre börjar hjärncellerna dö, vilket leder till långvariga hjärnskador

De flesta strokefall är ischemiska och orsakas av blodproppar i hjärnan

© Alla bilder över uppslag: Getty

10

unethisk psykology experiment

Möt forskarna som bortser från moral för att avslöja det mänskliga sinnets hemligheter

Drots vår enorma intelligens är människan en irrationell och förvirrande varelse. Våra känslor och beteenden är ibland svåra att förutsäga och ännu svårare att motivera, vilket gör psykologin till en viktig vetenskap för att verkligen förstå våra otroliga hjärnor. Som inom alla vetenskaper har psykologer länge använt kontrollerade experiment för att testa sina hypoteser, men deras testpersoner är inte virus eller bakterier - de är vi.
Om du idag skulle gå in i en psykologisk studie på ett universitet skulle du sannolikt mötas av en ung, entusiastisk doktorand med ett detaljerat informationsformulär. De skulle ta dig igenom processen och uttryckligen varna för eventuella obehag du kan känna, vilket i sin värsta form skulle vara minimalt. Men studierna har inte alltid sett ut på det här sättet.
En forskares strävan efter kunskap - och ibland deras strävan efter personlig ära - kan driva dem att genomföra studier av en lömsk natur på mänskliga testpersoner, och under de senaste decennierna har det funnits lite lagstiftning för att hålla dessa experimentatorer i schack.
I det här avsnittet kommer vi att avslöja en statligt finansierad studie som i hemlighet spetsade civila med psykoaktiva droger, avslöja flera experiment som syftade till att traumatisera små barn och utforska andra som orsakade volontärer avsevärd ångest i ett försök att avslöja några oroande sanningar om det mänskliga psyket. Så spänn fast dig i selen och läs vidare, och se om du kan upptäcka när en människa helt enkelt blir ett datum för experimentledarens öga.

Lilla Albert studie

Pavlovs hundar var betingade på godis; bebisen Albert var betingad på rädsla

Experiment på ovilliga eller omedvetna försökspersoner anses alltid vara tveksamma, men att experimentera på en oskyldig bebis är utan tvekan det värsta av allt. Men det var precis vad John Watson bestämde sig för att göra med lilla Albert, som bara var nio månader gammal när han blev Watsons försöksperson.
Experimentet började ganska oskyldigt. Albert fick träffa en bedårande kanin, en sprallig apa, en vänlig hund och en nyfiken liten vit råtta. Han verkade engagerad och intresserad av dem alla - särskilt den skuttande råttan - och kupade till och med hundens tassar med båda händerna. Han visade inga tecken på rädsla, vilket var precis vad Watson ville ha.
Allteftersom månaderna gick började Watson vänja Albert vid att vara rädd för djuren. Varje gång ett av dem närmade sig barnet skramlade det mot en metallstång och skrämde honom. Detta orsakade Albert ångest och han lärde sig snart att associera djuren med sin rädsla och antingen grät eller försökte krypa undan när de var i närheten, även utan att stången slogs.
Men det verkade som om denna tortyr inte var tillräcklig för forskaren. Med tiden försvann betingningseffekten och Albert blev mer lugn i djurens närvaro. Detta uppmuntrade Watson att återinföra skramlet från stången och på nytt väcka Alberts rädsla för att bevisa att hans betingningsteori kunde användas upprepade gånger.

Alberts mor fick den futtiga ersättningen 1 dollar för att hennes lille son deltog i experimentet

Monsterstudien

Ett försök att orsaka en livslång åkomma hos barn för att bevisa en teori

Wendell Johnson var en framstående talpatolog på 1930-talet. För dem som kände honom var detta ingen överraskning, eftersom det var ett yrke som han hade ett personligt intresse av - han hade lidit av ett talfel sedan barndomen. Han var övertygad om att det var hans föräldrars agerande som var orsaken till hans problem. Han menade att om man lyfte fram ett barns talsvårigheter blev barnet alltför självmedvetet om sina ord, vilket med tiden skulle utvecklas till ett livslångt hinder. För att bevisa sin teori rekryterade Johnson 1938 en masterstudent, Mary Tudor, för att experimentera på ovilliga föräldralösa barn.
Under sina sessioner delade Tudor in barnen i två grupper, som båda innehöll barn med fördiagnostiserade talsvårigheter och barn som kunde tala. Den ena gruppen fick enbart positiv respons på sitt tal, medan den andra gruppen fick tillrättavisningar och negativ förstärkning för att göra dem självmedvetna när de talade. Förhoppningen var att de som hade talsvårigheter skulle bli bättre i den positiva gruppen, medan de som inte kunde tala skulle bli sämre i den andra gruppen.
De experimentella uppgifterna stödde ingen av hypoteserna, men arvet från studien var det känslomässiga trauma som barnen i den negativa gruppen drabbades av. Vissa drog sig undan och blev otroligt tysta och självmedvetna individer, vilket fick Tudors kamrater att kalla hennes avhandling för "monsterstudien". Johnson själv begick en annan etiskt tvivelaktig handling genom att inte diskutera arbetet när det var slutfört, utan i stället välja att ignorera bevis som tydligt motsade hans föredragna hypotes.

© Cloy Kent

Experiment på människor, ibland harmlösa och ibland inte, har varit en hörnsten i den experimentella psykologin ända sedan dess begynnelse

Wendell Johnson var en av sin tids mest framstående logopeder

Experimentet Rånargrottan

Pojkarna blev så antagonistiska att det blev en stolt bedrift att bränna rivalens flagga

Ett system som manipulerade barn till stamkrigföring

Alla som gillar ett idrottslag kan intyga att det är lätt att bli tävlingsinriktad och antagonistisk mot medlemmar i rivaliserande grupper. Psykologen Muzafer Sherif beskrev dessa stamtankar som en del av den realistiska konfliktteorin, som säger att olika fraktioner oundvikligen kommer att hamna i konkurrens och fientlighet när de kämpar om begränsade resurser.
I sitt mest berömda experiment utformade Sherif ett experiment som involverade intet ont anande ungdomar på läger. Efter att ha anlänt till Robber's Cave State Park i Oklahoma, USA, delades en grupp 12-åriga pojkar in i två grupper. Under den första veckan var grupperna omedvetna om varandras existens, och pojkarna knöt an till sina kamrater och deltog i aktiviteter som vandring och simning. Detta lugn varade dock inte länge.
Under de följande dagarna presenterades grupperna för varandra och tvingades tävla. De skulle tävla om att sätta upp tält, brottas i dragkamp och spela baseboll, och vinnarna fick ett pris. För att öka spänningen förklarade försöksledarna också att tävlingarna var extremt jämna, och känslor av djupa fördomar uppstod snart. En grupp gick till och med så långt att de förstörde sin rivals flagga, vilket inspirerade till en hämndaktion där flaggförstörarens stuga plundrades. Snart utbröt slagsmål och forskarna fick dra isär pojkarna.

MK Ultra var verksamt i cirka två decennier och administrerade olagliga droger till många intet ont anande civila

Aversionsterapi

En brutal behandlingsplan som utnyttjade desperata, förföljda och tvingade individer

Den tid då homosexualitet betraktades som en sjukdom är fortfarande i färskt minne för många. En rad regeringar var angelägna om att hjälpa till att "bota" en sådan åkomma och etablerade centra som förlitade sig på oprövade men ändå allmänt använda förfaranden. Den värnpliktiga militären i apartheidregimens Sydafrika var hemvist för ett av de mest avskyvärda behandlingscentren för homosexuella.
Den huvudsakliga metoden för att omvända patienter till heterosexualitet var aversionsterapi, vilket innebar att man visade patienten erotiska bilder eller videor av homosexuell karaktär innan man tillfogade dem smärta eller obehag. I Sydafrika gavs elektriska stötar under armarna, men på andra center gav man patienten illamåendepiller så att de kräktes när de såg bilderna.
Förhoppningen var att patienten skulle börja använda känslor av smärta och illamående i stället för sexuella tankar på personer av det egna könet och på så sätt drivas in i heterosexualitet, men det lyckades sällan.

Homosexuella tvingades utstå stor ångest och obehag under aversionsterapi

Projekt MK Ultra

Den droginducerade undersökningen av tankekontroll finansierad av det amerikanska finansdepartementet

På 1950-talet hade USA blivit oroat över rapporter om att Kina och Sovjetunionen utvecklade teknik för hjärntvätt för att använda på sina hemliga agenter. För att inte bli utmanövrerade började USA administrera psykoaktiva droger som en inkörsport till tankekontroll, ibland på villiga försökspersoner och ibland på intet ont anande offer.
En del av MK Ultras verksamhet var Project Midnight Climax, där prostituerade som var anställda av CIA lockade till sig intet ont anande män och i smyg drogade dem med LSD, ett psykoaktivt ämne som orsakar hallucinationer. Agenterna, som i hemlighet tittade på bakom en spegel, skulle sedan observera vilka effekter det hade på männens sinnen.
Även om mycket av dokumentationen om MK Ultra har gått förlorad eller förstörts, vet vi att den direkt orsakade minst ett dödsfall. En CIA-forskare vid namn Frank Olson drack en drink som i hemlighet var spetsad med LSD och flera dagar senare föll han mot sin död från ett hotellfönster. President Gerald Ford avslutade slutligen det meningslösa och olycksbådande projektet 1976, då han beslutade att begränsa befogenheterna för de underrättelsetjänster som var verksamma i USA.

Tnaturen vs nurture fallstudie

En utsatt familj gav en ambitiös forskare ett idealiskt ämne för att testa könsroller

Bara åtta månader gamla togs tvillingarna Bruce och Brian Reimer in på sjukhus för en rutinmässig omskärelseoperation. Den kirurgiska utrustningen fungerade dock inte som den skulle under Bruces operation och barnet förlorade tyvärr större delen av sin penis. Bruces föräldrar blev bestörta tills de såg Dr John Money på TV. Money ansåg att könsrollerna enbart bestämdes av hur barnen uppfostrades, och tillsammans bestämde familjen Reimer att det lilla barnet skulle bli Brenda. Hon var Moneys idealiska experiment.
Money publicerade fallstudien om könsbytet när Brenda var nio år gammal och hävdade att det var en enorm framgång, men privat hade barnet svårt att umgås med andra flickor. Hennes depression förvärrades bara när hon nådde puberteten och vid 13 tog hennes föräldrar steget att berätta sanningen för henne. Brenda bestämde sig snabbt för att bli David, och skulle senare få en penis konstruerad, gifta sig och fungera som styvfar till sin frus tre barn. En djupt störande barndom verkade dock ha djupa rötter, för efter att ha separerat från sin fru och förlorat sitt jobb tog David sitt eget liv, bara 38 år gammal.

David Reimer genomgick två könsbyten under sitt liv, men bara ett var hans eget beslut

Test av åskådares apati

Ibland är resultaten av en studie lika mörka som själva experimentet

Den 13 mars 1964 knivhöggs en ung kvinna vid namn Kitty Genovese till döds när hon gick hem från jobbet i Queens, New York. Det brutala mordet begicks i ett folkrikt område och Kitty skrek på hjälp, men förgäves. Det rapporterades att 37 personer hörde hennes rop, men inte en enda kom till hennes undsättning i tid. Psykologer beskrev detta fenomen som åskådareffekten, en egenskap som innebär att vi är mer benägna att inte göra något när vi är en del av en grupp.
Socialpsykologerna John Darley och Bibb Latané bestämde sig för att genomföra ett experiment i kölvattnet av detta avskyvärda brott för att testa omfattningen av åskådareffekten. De bjöd in deltagare till en studie under förevändningen att målet var att diskutera deras liv på college. Deltagarna var fysiskt isolerade från varandra men skulle placeras i grupper av olika storlek för att diskutera problemet via ljud. Utan att testpersonerna visste om det var varje medlem i gruppen förutom dem en skådespelare, varav en skulle fejka ett allvarligt epileptiskt anfall under testet. Oroväckande nog observerade forskarna åskådareffekten i full kraft. Om deltagarna var i en grupp med den lidande skådespelaren, sökte de hjälp nästan varje gång. Men när de ingick i en grupp sökte de hjälp mindre än en tredjedel av gångerna, och lämnade istället den förmodat drabbade åt sitt öde.

Mordet på Kitty Genovese ledde till nationell uppmärksamhet på effekten av åskådares apati

Milgrams chock-experiment

Milgrams arbete blev en banbrytande studie trots den stress som det orsakade deltagarna

Hur långt kan myndigheterna tvinga oss att gå?

I kölvattnet av andra världskriget ställdes medlemmar av det tidigare nazistpartiet inför rätta och försvarade sina avskyvärda handlingar genom att hävda att de helt enkelt följde order. Drygt ett decennium senare blev Yale-psykologen Stanley Milgram alltmer intresserad av den roll som auktoritet och lydnad spelar för moraliskt tvivelaktiga handlingar, och i juli 1961 inledde han en serie experiment för att se hur långt lydnaden kunde gå.
Hans experiment omfattade tre deltagare: en "elev", en "lärare" och en "försöksledare". Lärarens roll var att ställa frågor till eleven som baserades på minnet och om eleven inte svarade rätt skulle han eller hon få en elchock som straff. Spänningen skulle ökas stegvis från 15 V, tydligt märkt som säker, till 300 V, tydligt märkt som farlig, och vidare till 450 V. Om läraren tvekade inför att utdela bestraffningen fanns experimentledarens auktoritära figur där för att uppmana dem att fortsätta.
Rollen som lärare och elev skulle slumpmässigt fördelas mellan två frivilliga, men i själva verket var det riggat så att den äkta frivilliga var läraren och en skådespelare var eleven. Själva chockerna var också artificiella, men den falska studenten uppmanades att skrika ut i låtsad ångest efter en chock. Trots protester och tecken på synlig ångest från de frivilliga som motvilligt gav eleven elstötar, gav över hälften av dem vad de trodde var en stöt på 450 V enbart för att de stod under instruktion av en respekterad myndighetsperson.

Stanford-fängelseexperimentet

En minutiöst utformad studie som snabbt övergick i anarki

Korrumperar auktoritetspositioner oss? Och hur lätt kan våra individuella identiteter avlägsnas? Frågor som dessa inspirerade en av världens mest kontroversiella psykologer, Dr Philip Zimbardo, att bygga ett låtsasfängelse i källaren på Stanford Universitys psykologiska institution och fylla det med unga oskyldiga. Stanford Prison Experiment skulle slumpmässigt dela upp hälften av de 18 frivilliga i vakter och den andra hälften i fångar, och under de följande sex dagarna skulle det förvandlas till en av de mest absurda studier som någonsin genomförts.
I början av experimentet arresterades "fångarna", kläddes av och låstes in bakom gallerförsedda dörrar. "Vakterna" fick en uniform och minimala instruktioner, förutom att de var där för att hålla fångarna i schack. Det tog inte lång tid för några av vakterna att börja njuta av sina nya roller. De började blåsa i visselpipor mitt i natten och snart eskalerade det till att fångarna fick göra armhävningar som straff - ibland med en vaktstövel på ryggen.
Fångarna slog tillbaka och gjorde uppror redan andra dagen genom att stapla sina madrasser mot gallren och vägra att gå därifrån. Men när de väl hade kuvats blev vakterna värre: de tog bort fångarnas madrasser, tvingade dem att urinera och bajsa i hinkar och låste sedan in dem i "hålet" - en liten, mörk städskrubb som var för liten för att sitta i - i flera timmar i sträck.
Det är förståeligt att flera av fångarna drabbades av känslomässiga sammanbrott och måste tas bort från studien, som avslutades efter bara sex dagar. Det var planerat att pågå i två veckor, men efter att Zimbardos flickvän bevittnat experimentet tog hon avstånd från det omänskliga i det. Enligt Zimbardo hade 50 andra vittnen sett experimentet före henne och ingen av dem hade gjort några invändningar.

"Det är förståeligt att flera av fångarna
drabbades av känslomässiga sammanbrott och var tvungna att
tas bort från studien"

Fångarna förnedrades så fort de kom in i fängelset och tvingades klä av sig nakna och endast bära en smocka

Experimentet med ansiktsuttryck

Ser vi alla likadana ut när vi masserar en låda med grodor?

På 1920-talet intresserade sig psykologen Carney Landis för känslouttryck. Han undrade om det var medfött att alla människor drar i sina muskler på liknande sätt när de ler eller grimaserar. Landis planerade att framkalla känslomässiga reaktioner hos sina patienter genom konkreta signaler och dokumentera deras ansiktsmuskelrörelser för att se om det fanns ett gemensamt mönster. Han var övertygad om att om man bara bad någon att imitera ett känslouttryck skulle det inte vara samma sak som en äkta reaktion, och därför var hans signaler utformade för att framkalla dem organiskt.
Han gav sina försökspersoner elstötar för att fotografera smärtuttryck och bad dem stoppa handen i en hink med grodor för att se hur de äcklades. I den mest extrema änden instruerade han dem att halshugga en levande råtta utan någon träning och med minimal instruktion. En tredjedel av deltagarna gick villigt med på detta, men för dem som vägrade halshögg han helt enkelt råttan framför dem och tvingade dem att titta på.
Trots att Landis gjorde sitt yttersta för att fånga de autentiska känslomässiga reaktionerna kunde han i slutändan inte hitta något gemensamt mönster av ansiktsuttryck i sina resultat.

Carney Landis ansträngde sig till det yttersta för att få sina försökspersoner att uttrycka särskilda känslor

En komplex fråga

Detta är en datorförstärkt 3D-bild med diffusionsspektral avbildning (DSI) av buntarna av nervfibrer i den vita substansen i hjärnan. fibrerna överför nervsignaler mellan hjärnregioner och mellan hjärnan och ryggmärgen.

SKADOR OCH SJUKDOMAR

Psykopaten:

galen ...dålig?

Det uppskattas att en av 100 personer är en psykopat. Vet du hur man upptäcker en sådan?

Ten kalla, känslokalla och gåtfulla psykopaten är en grundpelare i populärkulturen; han har dykt upp på papper, på scenen och på filmduken, och han har förtrollat och förskräckt publiken från biblisk tid till modern tid. Termen "psykopat" har faktiskt blivit så inbäddad i den populära fantasin att den blivit en kulturell förkortning för en mycket speciell typ av ondska. Etiketten används vanligen på personer som uppvisar socialt avvikande beteenden, ofta våldsamma sådana, samt låg hämningsnivå och brist på affekt. Men vad innebär det att bli kallad psykopat? Och vad kan man göra för att behandla tillståndet?
Psykopati är en personlighetsstörning - den första som identifierades, faktiskt - och forskare har i årtionden diskuterat de exakta parametrarna för syndromet. Själva ordet betyder bokstavligen "psykisk sjukdom" (från grekiskans psykhesom betyder "sinne", och pathossom betyder "lidande"). Denna association till galenskap har färgat den populära uppfattningen om psykopati: termen frammanar vanligtvis bilder av galningar och mördare med galna, stirrande ögon. Men psykopater är faktiskt inte galna - de lider inte av vanföreställningar eller hallucinationer och det finns inga psykotiska avbrott eller cykliska anfall av psykisk ohälsa. Istället är psykopaten rationell och sund och har full kontroll över de val de gör. Detta gör brotten som begås av personer som Ted Bundy och Fred West ännu mer skrämmande; de var inte offer för en fruktansvärd sjukdom, skild från verkligheten; de valde att begå mord. Med detta sagt mår de flesta laglydiga medborgare illa av tanken på att begå sådana fruktansvärda brott; "man måste väl vara galen för att göra det", säger man?
Debatten om huruvida psykopaten är "galen eller ond" fortsätter att rasa, och till stor del vilar argumentet på den juridiska uppfattningen om sinnessjukdom. Sinnessjukdom avgör om en person kan hållas juridiskt ansvarig för sina handlingar, och experterna är splittrade i fråga om psykopatens skuld. Deras kontroll och rationalitet tyder på att de borde hållas ansvariga för sina överträdelser, men de beter sig som de gör eftersom de föddes på ett visst sätt. Om psykopati är en biologisk störning, kan då en person som uppvisar syndromet verkligen anses vara skyldig till de brott han eller hon begår? Det är en knivig fråga, men klart är att psykopati i stort sett är obehandlingsbart; det finns inget botemedel eller någon terapi som har visat sig vara effektiv. Även om patienterna framstår som "friska" visar kliniska tester att deras hjärnor fungerar på ett helt annat sätt än hos befolkningen i stort.
Den "reptiliska hjärnan hos "ormar i kostym
Rättspsykiatern J Reid Meloy har föreslagit att den "rovgiriga aggression [som] är den psykopatiska individens kännetecken" tyder på att de fungerar utifrån "reptilhjärnan". Enligt teorin om den treeniga hjärnan, som utvecklats av den amerikanske neurovetenskapsmannen Paul MacLean, är reptilhjärnan främst inriktad på fysisk överlevnad. Den styr vitala funktioner som hjärtfrekvens, kroppstemperatur och andning och är ansvarig för vår kamp- eller flyktmekanism.
Reptilhjärnan är vidare kopplad till territorialitet och ritualer och har en tendens till rigiditet och tvångsbeteenden.

"Termen frammanar vanligtvis
framkallar bilder
av galningar
och mördare"

1967 uppmanade Charles Manson, ledare för sekten The Manson Family, sina anhängare att mörda nio personer, däribland skådespelerskan Sharon Tate, som var gravid i åttonde månaden

skador och sjukdomar

Psykopater kan vara utmärkta kirurger, eftersom deras brist på empati innebär att deras kliniska omdöme sannolikt inte kommer att grumlas av känslor

Avgörande är också att den spelar en viktig roll för att etablera social dominans. Vissa kliniker anser att denna primitiva hjärna hos psykopaten har företräde framför den mer välfungerande neocortex (människohjärnan), som ger oss förnuft, och det limbiska systemet, eller däggdjurshjärnan, som ansvarar för känslor. Reptiler har inget limbiskt system och har därför, precis som psykopaten, ingen förmåga till känslor eller empati.
Denna avsaknad av känslor är till nytta för psykopaten på många sätt, eftersom den gör det möjligt för dem att rationalisera sitt beteende och förneka skuld för skadliga handlingar. Detta är användbart för den kriminella psykopaten som kan fortsätta att tillfredsställa sina lägsta drifter utan rädsla för att förlamas av skuldkänslor eller ånger. Det är också användbart för den andra typen av psykopat - den laglydige högpresteraren, som ofta återfinns på samhällets högsta nivåer.
Forskare har uppskattat att cirka en procent av befolkningen är psykopater. I en stad med 8 miljoner invånare skulle det kunna motsvara ca 80.000 psykopater, även om Dr Robert Hare, en ledande expert på psykopati, har föreslagit att siffran i New York kan vara närmare 100.000. Psykopater utgör 15 till 20 procent av fängelsepopulationen och de står också för minst 70 procent av alla våldsamma återfallsförbrytare samt en betydande majoritet av seriemördarna.
De flesta psykopater kommer dock inte att begå brott och många av dem har högt uppsatta yrkesroller som kirurger, VD:ar, finansmän, advokater, politiker och poliser. Oavsett om du är ledare för den fria världen, en idrottsman i världsklass eller general i armén är det en klar fördel att kunna göra bedömningar som inte påverkas av känslor eller att trampa på andra för att uppnå dina övergripande mål. Enligt en försiktig uppskattning uppgår antalet psykopater som arbetar på börsen till fyra procent, men Hare har föreslagit att siffran kan vara så hög som tio procent. Han förklarar: "Psykopater är sociala rovdjur, och som alla rovdjur letar de efter matställen. Där det finns makt, prestige och pengar hittar man dem." Den högriskmiljö med hög belöning som råder på börsgolven och finansmarknaderna är väl lämpad för psykopatens unika färdigheter, ett faktum som fick Hare att säga: "Om jag inte studerade psykopater i fängelset skulle jag göra det på börsen."
Även "framgångsrika psykopater", som Hare föredrar att beskriva som "subkriminella" på grund av deras oetiska sätt att nå framgång, är svåra att leva med och skadar nästan alltid sina närmaste. En oförmåga att skapa kärleksfulla, jämlika relationer och en brist på intresse för andras känslor och behov innebär att psykopater är dåliga romantiska partners. Även om PCL-R signalerar en tendens till promiskuitet och flera kortlivade äktenskap, lyckas dock vissa psykopater förbli gifta med en enda partner under betydande tidsperioder. Detta kan bero på tillfälliga skäl, till exempel att deras fysiologiska behov tillgodoses av deras partner eller att en fasad av gift respektabilitet är nödvändig på deras professionella arena. Eller så kan det bero på att partnern anser sig oförmögen att lämna honom eller henne. Om en psykopat ägnar sig åt våldsamma, kriminella och socialt avvikande beteenden ökar risken för att omgivningen skadas avsevärt.
Så vad kan man göra? Sorgligt nog väldigt lite. Vad som orsakar psykopati är inte helt klarlagt: vissa studier tyder på att det är ett biologiskt tillstånd, andra att miljöfaktorer och brist på omvårdnad under barnets tidigaste år spelar en roll. Det är troligt att dessa faktorer ofta samverkar. Framsteg inom hjärnavbildningstekniken tyder på att avvikelser i hjärnans struktur och funktion, med dåliga kopplingar mellan det frontala och limbiska systemet, bör vara i fokus för den aktuella kliniska undersökningen. Forskningen är dock i sin linda och man vet inte tillräckligt om variationer i icke-psykopatisk neuropatologi för att kunna dra några slutsatser.
Ett annat viktigt problem är att psykopater vanligtvis inte anser sig vara i behov av hjälp. Deras specifika personlighetsdrag kan ofta ge dem en fördel i en hund-ät-hund-värld som premierar individualism. Som Hare har konstaterat: "De ser inget fel med sig själva, upplever lite personlig nöd och tycker att deras beteende är rationellt, belönande och tillfredsställande ... De uppfattar sig själva som överlägsna varelser."
Av dessa skäl har psykoterapeutiska behandlingar ingen positiv effekt, och i avsaknad av någon sjukdom är läkemedelsbehandlingar inte heller möjliga. Oroväckande nog har studier av fängelsepopulationer visat att psykopater som tvingas delta i samtalsterapi eller empatiträning faktiskt förvärrar sina brott eftersom de hittar bättre sätt att manipulera och lura människor i sin omgivning. Detta kan påverka framtida offer eller ge psykopaten nya metoder för att manipulera fångvaktare, övervakare och läkare att tro att de har blivit reformerade.
Forskning har visat att det enda sättet att stävja de värsta överdrifterna i en psykopats beteende är att vädja till dennes egenintresse. Enligt riktlinjer från det brittiska justitiedepartementet bör terapeuter fokusera på att hjälpa psykopater att utveckla de färdigheter som gör att de kan få ut det de vill av livet på ett "pro-socialt snarare än anti-socialt sätt" och därmed hålla sig borta från fängelset.
För dem vars liv har påverkats negativt av psykopater kommer de dystra kliniska utsikterna inte att vara någon tröst. I många fall är det bästa rådet att undvika att hamna i kontakt med psykopater överhuvudtaget, men med tanke på deras förmåga att charma och manipulera även dem som arbetar inom området är detta varken hjälpsamt eller realistiskt. Hare föreslår dock några sätt att minska sårbarheten. För det första är kunskap det bästa försvaret: att förstå hur psykopater fungerar och att förstå sina egna svagheter kan göra det lättare att känna igen och motstå deras rovgiriga närmanden. För dem som redan drabbats rekommenderar Hare att söka professionell klinisk rådgivning och stödgrupper.
I slutändan menar Hare att det inte är någon idé att ge sig in i en maktkamp med en psykopat eftersom de är skapta för att få fysisk och mental kontroll över andra. Det är bättre att ta det lugnt, inse att det inte är din fel och gå vidare med ditt liv.

Seriemördaren Ted Bundy blev en symbol för psykopati, nästan lika ökänd för sin lättvindiga charm och narcissism som för den rad mord han begick mellan 1974 och 1978

Skulle du klara psykopat-testet?

Detta banbrytande test hjälper till att ta bort de omsorgsfullt odlade, socialt acceptabla beteenden som så ofta döljer störningen

© Stephen McCall

Diagnosen psykopati ställs ofta med hjälp av Hare Psychopathy Checklist-Revised, eller PCL-R, ett kriteriebaserat kliniskt bedömningssystem som mäter avvikande beteenden och personlighetsdrag. Bedömningsskalan, som introducerades av den kanadensiske rättspsykologen Dr Robert Hare 1991, används tillsammans med en strukturerad intervju och information om fallets historia. Detta gör det möjligt för den kliniker som administrerar testet att bygga upp en detaljerad bild av individen och dennes brottsliga beteende.
PCL-R mäter individens förmåga att känna empati för andra och tar även hänsyn till egenskaper som dålig beteendekontroll och ett behov av stimulans, vilket kan leda till kriminellt beteende. Enligt Hare uppvisar psykopater typiskt sett följande drag:

Dr Robert Hare, upphovsman till PCL-R och en av världens ledande auktoriteter inom psykopati

Emotionell/interpersonell | Social avvikelse
Glättiga och ytliga | Impulsiv
Egocentrisk och grandios | Dålig kontroll över sitt beteende
Brist på ånger eller skuldkänslor | Behov av spänning
Brist på empati | Brist på ansvarskänsla
Bedräglig och manipulativ | Tidiga beteendeproblem
Ytliga känslor | Antisocialt beteende i vuxen ålder

Hares test är framgångsrikt när det gäller att identifiera inte bara psykopatiska drag utan även en psykopats risk för återfall i brott och är därför ett användbart verktyg inom rättsmedicin. Diagnosen kan dock endast ställas av legitimerade läkare, t.ex. rättspsykologer eller psykiatriker, som har tillgång till den formella poängsättningsmanualen. Försök inte att diagnostisera dig själv eller andra på grundval av de kriterier som anges ovan. Många människor som inte är psykopater uppvisar symtom som lättluradhet, impulsivitet eller tidiga beteendeproblem, men det betyder inte att de är psykopater. Som Hare påpekar: "Psykopati är ett syndrom - ett kluster av relaterade symtom."

Endast en liten andel av psykopaterna är farliga brottslingar - många "framgångsrika" psykopater har höga befattningar inom finans, politik och medicin

edward A. Hubbard, National Institute of Health

Dr Paul Maclean, en ledande forskare inom neurovetenskap, utvecklade den berömda teorin om den tredelade hjärnan, som hjälper oss att förstå hjärnan utifrån dess evolutionära historia

"Psykopater tänker inte
typiskt sett inte anser
sig själva för att vara i
behov av hjälp"

114	Teknik för hjärnan
Lär dig hur tekniken utnyttjar den mänskliga hjärnans otroliga kraft
122	Framtiden för hjärnkirurgi
Utforska hur hjärnkirurgin kommer att utvecklas
124	Nästa steg för neurovetenskapen
Vår strävan att avslöja hjärnans hemligheter har bara börjat

120

117

118

126

123

Hjärna-dator-gränssnitt omvandlar hjärnkraft till mekanisk kraft

Hjärnteknologi

Upptäck hur vetenskapen kapar våra hjärnor för att kommunicera med maskiner

Ord av Scott Dutfield

Ahjärnan är kontrollcentret för hela kroppen och styr alla aspekter av vår fysiska varelse och vår mentala förmåga. Från den enkla handlingen att röra en lem till komplexa tankar och att definiera våra personligheter, fungerar miljontals elektriskt ledande nervceller som mikroskopiska budbärare och skickar instruktioner runt i kroppen. Men tänk om vetenskapen skulle kunna kapa dessa meddelanden och börja skicka några egna?
Genom att omdirigera en del av de elektriska signalerna och skicka dem genom tekniska komponenter kan forskare teoretiskt sett använda hjärnans kraft för att styra maskiner. Denna teknik för att hacka hjärnan har förverkligats genom skapandet av BCI (Brain-Computer Interface). BCI delas vanligtvis in i tre kategorier och underlättar kommunikationen mellan hjärnan och en maskin.
Den första metoden för att skapa ett BCI innebär att man använder invasiva åtgärder. Det innebär att elektroder opereras in i hjärnbarken och sedan övervakar aktiviteten hos miljarder nervceller i hjärnan - cirka 86 miljarder för att vara exakt.
De elektriska data som samlas in kan sedan överföras via sensorer och utlösa ett svar från kopplade maskiner. Denna metod är dock farlig och kan medföra flera biverkningar.

Synaptiska övergångar mellan nerver skickar elektrokemiska signaler som kallas aktionspotential för att överföra information runt om i kroppen

Att byta skalpellen mot en högteknologisk huvudbonad har fått genomslag som ett icke-invasivt sätt att mekaniskt tolka hjärnans signaler. För att kartlägga hjärnans aktivitet används så kallad elektroencefalografi (EEG), en skallig mössa som placeras på huvudet och som är späckad med elektroder. Var och en av dem övervakar spänningsförändringarna mellan nervcellerna i hjärnan. Att använda EEG är dock förenat med en viss svårighetsgrad. Till skillnad från de mer invasiva åtgärderna måste ett EEG fånga upp signaler under skallen, som kan fungera som en elektrisk barriär. Nästan som att titta genom frostat glas kan EEG-användare se att det finns något på andra sidan, men bilden är inte tillräckligt skarp för att de ska kunna tyda exakt vad det är. Det är så de flesta EEG fungerar i dag - de kan urskilja var hjärnaktiviteten och nervcellernas excitation finns, men har svårt att tolka den fullt ut.
Som en kompromiss mellan både invasiva och icke-invasiva metoder används också en semi-invasiv metod för att bekämpa de förlamande effekterna hos patienter med ryggmärgsskador. Denna metod kallas elektrokortikografi (ECoG) och innebär att ett rutnät av elektroder placeras under skallen på hjärnans yta, med en extern koppling på patientens huvud. Detta gör det möjligt för forskarna att ansluta direkt till elektrodnätet och förlita sig på neurologisk information som tillhandahålls i realtid.
Att kapa hjärnan på detta sätt för att skapa dessa hjärn-till-dator-gränssnitt är inte ett nytt koncept och har utvecklats sedan 1970-talet vid University of California. De första försöken att använda denna nya teknik fokuserade på dess medicinska kapacitet, i synnerhet skapandet av neuroprotetik. Under teknikens framväxt - och faktiskt än idag - var proteser begränsade i sin förmåga att helt återskapa förlorade eller förlamade lemmar. Men tänk om det fanns ett sätt att ersätta eller reparera kopplingarna mellan hjärnan och skadade delar av kroppen. Det är här neuroprostetiken kan revolutionera återhämtningen genom BCI. Dagens teknik är fortfarande i sin linda som en gren av medicinsk teknik, men några av de första neuroprotetiska metoderna har använts i praktiken. Med hjälp av implanterade elektroder har forskare kunnat samla in den neurologiska aktivitet som är förknippad med vissa kroppsrörelser, t.ex. att lyfta en arm. Den insamlade informationen är de elektriska avfyrningsmönstren mellan nerverna, som skickar signaler till och från hjärnan. Med hjälp av en BCI avkodas dessa mönster och översätts till en elektrisk signal som styr en protes. I de fall där patienterna saknar en extremitet kompletterar BCI helt enkelt kommunikationen från hjärnan till den nu mekaniska extremiteten.
Ett liknande tillvägagångssätt kan tillämpas på dem med förlamade lemmar. Neural bypass-tekniken, som utvecklats som en biologisk bro mellan hjärna och kropp, undersöks för närvarande för att skicka hjärnkommandon digitalt utanför kroppen, genom elektriska kablar till sensorer på huden. De elektriska signalerna når i sin tur sin destination och levererar meddelandet om att röra på sig. Även om den befintliga tekniken fortfarande är primitiv har den hittills gett mycket goda resultat och tyder på en lovande framtid för neuroprotetik och behandling av förlamade patienter.
Att skapa proteser har inte varit det enda sättet för BCI att främja medicinska framsteg. Ett medicinskt område som ser utmärkta behandlingsresultat med hjälp av hjärnteknologi är de som lider av neurologiska tillstånd som Parkinsons sjukdom och epilepsi. Det dominerande symptomet på epilepsi är förekomsten av anfall. Dessa fysiska konvulsioner är resultatet av naturligt okontrollerad elektrisk aktivitet i nerverna i hjärnan. Under årens lopp har forskare skapat en apparat, en så kallad neurostimulator, som ska fungera som en förnuftets röst för dessa oregerliga nervceller och förhindra att ett anfall utvecklas.
Genom att först använda en icke-invasiv BCI-lock kan externa elektroder lokalisera platsen där neuronerna exciteras före ett anfall, nästan som en GPS för hjärnan. När slutdestinationen har identifierats vidtas invasiva åtgärder för att placera små elektroder på platsen. Dessa elektroder kopplas via små ledande kablar till en liten stimulator som kan placeras ovanpå skallen, under skalpen eller ner till bröstkorgen. Neurostimulatorn övervakar kontinuerligt aktiviteten i området och upptäcker när neuronaktiviteten börjar visa tecken på ett anfall och avger då sin egen elektriska impuls längs kablarna och genom elektroderna till

"EEP:er kan se att det finns något på andra sidan, men bilden är inte tillräckligt skarp för att tyda exakt vad det är."

Implantat under huden (neuronstimulatorer) kan behandla neurologiska tillstånd genom elektriska impulser

© SPL

Med hjälp av en mössa fylld med elektroder kan forskarna övervaka aktiviteten i olika delar av hjärnan

Sebastian Reul var den första mästaren i BCI-loppet vid Cybathlon 2016

Neurogaming

Kan framtidens spel styras av våra sinnen?

Vid världens första internationella Cybathlon 2016 samlades tusentals människor för att bevittna en ny form av tävlingsinriktat spelande. Med hjälp av toppmoderna tekniska assistanssystem tävlade forskargrupper i flera olika tävlingar, bland annat ett exoskelettrace, ett armprotesrace och till och med ett BCI-race. Utrustade med en EEG-mössa tävlade spelarna mot varandra i att flyga runt på en digital bana med flygare på skärmen.
Som ett sätt att öka medvetenheten om forskning kring assistanssystem visar forskargrupperna vid Cybathlon nu också upp den framtida potentialen för EEG i spel. Virtuell och förstärkt verklighet ligger i framkant när det gäller underhållning; nästa stora steg inom spel kan komma i form av hjärnkontroller. I likhet med EMOTIV tar andra BCI-utvecklare, som Neurable, EEG-principerna och tillämpar dem på virtuell underhållning.
I kombination med ett VR-headset kalibrerar Neurables EEG-lock hjärnans avfyrningsmönster när man försöker interagera med ett virtuellt objekt. När den väl är anpassad till hjärnans synaptiska beteende kan bäraren snabbt flytta objekt i en virtuellt skapad värld och till och med rita bilder. Detta samarbete mellan BCI och spelteknik kan öppna upp för en helt ny värld av uppslukande spel.

de nervcellerna. Detta reglerar därför aktiviteten och förhindrar att ett anfall inträffar. Neurostimulatorn fungerar på liknande sätt som en traditionell hjärtpacemaker, fast för hjärnan.
Forskare har också skapat bärbara enheter för att behandla liknande neurologiska tillstånd och till och med försökt bekämpa fetma. Som biologiska budbärare skickar var och en av de miljarder nervceller som avfyras i våra huvuden instruktioner till resten av organen och vävnaderna i våra kroppar. Genom att artificiellt stimulera delar av hjärnan har utvecklare av bärbar teknik, som Modius, skapat eleganta EEG-headset som lurar hjärnan att skapa instruktioner med en knapptryckning. När det gäller Modius headset placeras elektroder bakom öronen och när de aktiveras skickar headsetet subtila elektriska impulser genom huden och in i vestibulärnerven. När denna nerv är artificiellt upphetsad sägs den i sin tur stimulera en region i hjärnan som kallas hypotalamus. Hypotalamus har flera roller att spela i människokroppen, men påverkar också vår ämnesomsättning. Genom att skicka elektriska "fake news" påstår Modius-headsetet att det kontinuerligt stimulerar hypotalamus, ökar ämnesomsättningen och därmed minskar kroppsfettet.
Även om BCI revolutionerar vårt sätt att förstå hur våra hjärnor fungerar, utvecklas också enheter för att utöka våra möjligheter inom flera branscher. Någon gång som barn - eller för den delen som vuxna - har vi alltid velat ha samma krafter som våra favoritsuperhjältar. Från att kunna flyga eller bli osynliga öppnar BCI dörrarna till att få en sådan kraft: förmågan att flytta saker med våra sinnen. Med hjälp av EEG-teknik har flera nystartade företag i Silicon Valley börjat kasta ljus över möjligheterna med teknisk telekinesi.
Ledande inom kommersiell EEG är EMOTIV, ett San Francisco-baserat företag som har utvecklat ett bärbart headset för att komma åt din hjärnkraft. EMOTIVs headset har endast ett fåtal sensorer och kräver att användaren först föreställer sig att han eller hon flyttar t.ex. en boll. Medan användaren gör detta registrerar elektroderna mönstren för neuronal aktivitet i hjärnan. Med ett referensmönster kommer den medföljande programvaran att driva en fjärrstyrd boll när samma mönster aktiveras igen, så att du bara behöver tänka på att flytta bollen och den kommer att börja rulla iväg. Detta enkla men effektiva koncept gör det nu möjligt att utveckla mer komplexa system med EEG-driven teknik.
USA har uppmärksammat den framtida potentialen i strid. US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) har investerat i flera forskningsprojekt som syftar till att utveckla BCI för medicinsk användning som behandlingar. Men tekniken banar också väg för tankestyrd militär utrustning, som till exempel drönare. DARPA testade tekniken redan 2017 och lyckades enligt uppgift flyga drönare i en simulering med hjälp av BCI-teknik - tänk vänster och drönaren följde efter. Konceptet med drönare som drivs av hjärnkraft kan ses i många Kickstarter-kampanjer, men hittills har dessa haft begränsad framgång.
Jätten inom sociala medier, Facebook, försöker också använda våra hjärnor för att ytterligare utöka möjligheterna med sociala medier. Att dela med sig av sina tankar och känslor online har snabbt blivit normen i dagens sociala medier-drivna samhälle, men tänk om dessa tankar kunde skrivas och skickas till vårt Facebook-flöde utan att vi ens behövde lyfta ett finger? Mark Zuckerberg och hans forsknings- och utvecklingsteam, som 2017 tillkännagavs som ett av Facebooks framtida mål, utvecklar en BCI-teknik som gör det möjligt för människor att skriva 100 ord i minuten, vilket är fem gånger snabbare än att knacka på en skärm på traditionellt sätt. Tekniken utvecklades ursprungligen för att hjälpa förlamade användare att få tillgång till onlineplattformen, men målet är att göra den tillgänglig för alla.
Snabbskrivning är inte allt som Zuckerberg ser som Facebooks framtid inom hjärnteknologi - han vill också konkurrera i den ständigt växande världen av virtuell verklighet. Uppslukande underhållning genom virtuell och förstärkt verklighet håller snabbt på att bli den nya normen, och i ett tal till Harvardstudenter tidigare i år lanserade Zuckerberg idén att deras BCI-teknik en dag skulle kunna bli ett sätt att navigera genom sociala medier. Ett av de största hindren som Facebook - och för den delen alla kommersiella satsningar på BCI - står inför är de etiska konsekvenserna av att elektroniskt få tillgång till den mänskliga hjärnan. I en värld som ständigt övervakas av teknik, från GPS i smartphones till riktad reklam, medför BCI-tekniken nya frågor om integritet. Även om neurovetenskapsmän är överens om att tekniken för att spionera på människors hjärnor är långt utom räckhåll, kan fortsatta framgångar inom BCI-tekniken en dag leda till en värld som påminner om Minoritetsrapporten.

"Men tekniken banar också väg för tankestyrd militär utrustning, till exempel drönare"

Genom att aktivera den vestibulära nerven i nacken ökar Modius-headsetet enligt uppgift din ämnesomsättning

Med hjälp av en implanterad BCI kan forskare skapa en artificiell väg för att koppla ihop hjärnan med robotarmar

Med det neurala headsetet EMOTIV kan bäraren styra en robotbolls rörelse med hjälp av bara sina tankar

Navigering i hjärnan

Forskare arbetar på ett sätt att förvandla hjärnan till en neural vägkarta

Vår kunskap om hjärnan och dess funktioner ökar hela tiden, vilket gör det möjligt för forskare att göra tekniska framsteg. Trots det har vi bara skrapat på ytan när det gäller att kartlägga hjärnan fullständigt.
Hjärnteknologi, som BCI, ger en inblick i de regioner i hjärnan som blir upphetsade under olika kroppsfunktioner och kan till och med relatera den aktiviteten till olika sjukdomar. Men slutmålet för många neurologer och forskare är att ta fram den första kompletta kartan över nätverket av nervceller och deras kopplingar i våra hjärnor.
Detta kallas connectomics och neurovetenskapare runt om i världen undersöker olika sätt att kartlägga dessa neurala kopplingar för att skapa en slutlig bild som kallas connectome. Den teoretiska modellen skulle fungera som ett Google Maps för hjärnan, där man zoomar in till Street View på en enda nervanslutning. Om connectomen någonsin konstrueras skulle den revolutionera tillgängligheten till hjärnteknik genom att presentera exakta platser för varje aspekt av vår personlighet, våra tankar och minnen.
Det finns dock ett problem: det finns över 100 biljoner av dessa cellulära kopplingar i den mänskliga hjärnan. För att kartlägga en sådan tar forskarna extremt tunna snitt av en hjärna och skannar dem med elektronmikroskop. Den här processen är extremt tidskrävande, och för att helt kartlägga en mänsklig hjärna skulle det krävas en hel flotta av elektronmikroskop och hundratals forskare i årtionden för att få fram en slutlig bild.

Om möjligt kommer connectomet att avslöja en fullständig färdplan över kopplingarna i våra hjärnor

Horisontellt utrymme

Detta är en magnetkameraundersökning av ett mänskligt huvud med en frisk hjärna i horisontellt läge. De två ögongloberna syns längst till vänster, och mellan dem finns näshålan.

De gamla egyptierna trodde att trefining "släppte ut" migrän

Framtiden för

hjärnkirurgi

Hur framtidens kirurg kommer att utföra hjärnkirurgi

Tet är amerikanen Harvey Cushing som har utnämnts till den moderna hjärnkirurgins fader, men dess ursprung kan spåras så långt tillbaka som till 6500 f.Kr. Då gjordes ett litet hål i skallen, en s.k. trepanering, och man tror att hjärnkirurgi är den äldsta typen av kirurgi. Genom åren har vi sett utvecklingen av anestesimedel, antibiotika, blodtransfusioner och röntgenstrålar; om vi fortsätter med de framsteg vi gör kan vi revolutionera hjärnkirurgin.
Hjärnkirurgi innebär att man använder manuella handborrar för att göra hål i skallen. Det är en lång och komplicerad process som utsätter patienten för en hög infektionsrisk, men teknik och mjukvara lovar att förändra detta inom de närmaste 20 åren. En robotborr kan förkorta ett tvåtimmarsingrepp till bara 2,5 minuter - cirka 50 gånger snabbare. Eller kanske kommer det en "smart nål" med en kamera som är lika stor som ett hårstrå, vilket gör att kirurgerna kan se patientens blodkärl och samtidigt minska risken för skador och blödningar.
Framsteg inom mjukvara hoppas också kunna göra hjärnkirurgi mycket säkrare och enklare. 30 procent av alla personer med epilepsi svarar inte på medicinering, och proceduren för att hitta vilken del av hjärnan som ska avlägsnas är utmanande och farlig. EpiNav, eller epilepsinavigering, är en banbrytande programvara som skapar en tredimensionell karta över patientens hjärna. Denna karta kan användas för att hjälpa kirurger att planera komplexa hjärnoperationer och kan vägleda kirurgerna i realtid.
Med tanke på den senaste tidens ökning av uppslukande teknik på både konsument- och företagsmarknaden kanske de snart kommer att synas på ett sjukhus nära dig. Augmented reality - där den digitala och den verkliga världen kombineras - skulle göra det möjligt för kirurger att repetera operationer, och i operationssalen skulle de kunna se en bild inifrån personens hjärna sväva ovanför dem. Förhoppningen är att dessa tekniker ska göra kirurgin säkrare och mindre invasiv.

Gammakniven

En ny teknik som innebär kirurgi utan skalpell

Trots sitt namn är gammakniven ingen kniv - det är en icke-invasiv typ av kirurgi som använder högdos strålterapi vid behandling av sjukdomar i hjärnan, bland annat tumörer, blodkärlsförändringar och epilepsi. Denna banbrytande teknik uppfanns av den svenske neurokirurgen professor Lars Leksell och forskaren Börje Larsson i slutet av 1960-talet som ett alternativ till traditionell hjärnkirurgi. Hittills har mer än 1 miljon patienter världen över behandlats med en gammakniv.
Maskinen använder kobolt-60 som källa för gammastrålning. 192 enskilda strålar fokuseras på målet och var och en av dem har minimal effekt på den vävnad som den passerar genom. De kombineras till en enda högenergetisk stråle som ger en exakt och intensiv stråldos. Strålningen skadar cancercellernas DNA, vilket bromsar deras tillväxt eller hindrar dem från att reproducera sig. Detta leder till celldöd och cellerna avlägsnas sedan av kroppen.
Med den här typen av kirurgi skadas mindre frisk hjärnvävnad och det finns färre biverkningar, mindre risker och en kortare återhämtningstid. Andra typer av strålkirurgi är linjäracceleratorsystem, som använder röntgenstrålar för att behandla lesioner, och protonstrålbehandling, som använder protoner eller neutroner för att bestråla sjuka vävnader.

Gammakniven kan sikta på ett mål som är mindre än bredden på ett människohår

Framtidens kirurger kan använda förstärkt verklighet för att planera kirurgiska ingrepp

Djup hjärnstimulering utvecklades av Alim Benabid på 1980-talet

Människor kan överleva utan halva hjärnan

Olika typer av hjärnkirurgi

Från att avlägsna halva hjärnan till att implantera kablar - upptäck hur kirurger utför hjärnkirurgi

Neuroendoskopi
Detta är en liten, teleskopliknande apparat som gör det möjligt att avlägsna en tumör genom näsan, munnen eller ett litet hål i skallen och som kan komma åt delar av hjärnan som annars skulle vara för svåra eller farliga med traditionella hjärnkirurgiska metoder.
Djup hjärnstimulering
Denna operation innebär att tunna metalltrådar implanteras i hjärnan. Dessa trådar skickar elektriska impulser till hjärnan, vilket kan hjälpa till att kontrollera rörelseproblem i samband med den progressiva neurologiska sjukdomen Parkinsons sjukdom.
Kraniotomi
Detta är den vanligaste typen av operation för hjärntumörer och innebär att kirurgen skär bort ett benområde från skallen, vilket blottlägger hjärnan. Skanningar som görs före operationen och ett neuronavigationssystem vägleder kirurgen till tumörens placering.
Kraniotomi i vaket tillstånd
Vid epilepsi eller tumörer som ligger nära en del av hjärnan som styr en viktig funktion, t.ex. rörelse, kommer kirurgen att kommunicera med patienten för att säkerställa att inga eller mycket små funktioner skadas. Hjärnan i sig känner inte smärta.
Hemisfärektomi
Detta sällsynta kirurgiska ingrepp avlägsnar halva hjärnan och kan användas för att behandla barn med svår epilepsi. Den kvarvarande sidan av hjärnan bör kunna göra allt som den förlorade halvsfären var ansvarig för - en förmåga som kallas neuroplasticitet.

Intill tden okända

Trots att vi vet så mycket om hjärnan finns det fortfarande mycket mer att upptäcka

Det var under den neolitiska perioden som våra förfäder utövade en primitiv form av hjärnkirurgi, så kallad trepanering, och möjligen övade de sina färdigheter på kor. De gamla egyptierna trodde att hjärtat, inte hjärnan, var källan till människans känslor och intelligens, men de insåg att skador på ena sidan av hjärnan kunde förlama lemmar på den motsatta sidan av kroppen, vilket illustreras i Edwin Smith-papyrusen, en av världens äldsta medicinska texter.
Neurovetenskapen föddes för cirka 2.500 år sedan när den grekiske läkaren Hippokrates började studera hjärnan, ett arbete som ledde till att han drog slutsatsen att hjärnan var ansvarig för känslor, tankar, förnimmelser och kognition.
Medicinens fader följdes senare av den ledande läkaren i det romerska riket, Aelius Galenus, en man mer känd som Galen som arbetade för att bekräfta att hjärnan verkligen kontrollerar tankar och känslor. Under 15 århundraden efter sin död hade Galenus inflytande över det medicinska området, även om många av hans teorier senare motbevisades. Men Medelhavsområdet hade inte monopol på att avslöja hjärnans hemligheter.
I den medeltida islamiska världen utvecklade forskare grekernas och romarnas teorier och översatte grekiska, persiska och sanskrit till arabiska, vilket lade grunden för den västerländska medicinen under århundraden.
Med den grund som lagts i öst fortsatte framstegen i Europa. Under 1500-talet beskrev Leonardo da Vinci experiment om hjärnans anatomi, Jacopo Berengario da Carpi skrev den första boken om huvudskador och Andreas Vesalius identifierade några av hjärnans och nervsystemets strukturella egenskaper, för att bara nämna några av de milstolpar som uppnåddes.
Även om dessa viktiga steg skulle möjliggöra framtida framsteg, ligger ursprunget till den moderna neurokirurgin hos Harvey Cushing, som utförde den första hjärnkirurgin 1902 och utvecklade olika kirurgiska tekniker för att operera hjärnan. Han minskade dödligheten vid kirurgiska ingrepp i hjärnan från cirka 50 procent till mindre än tio procent. Sedan hans död 1939 har utvecklingen inom teknik och diagnostiska metoder revolutionerat neurovetenskapen som vi känner den.
Men trots de framsteg som har gjorts under de senaste decennierna finns det fortfarande mycket att lära och förstå. Det finns över 1.000 sjukdomar i hjärnan, varav ett betydande antal ännu inte kan botas och har minimala behandlingsalternativ. Forskare försöker hitta nya sätt att behandla eller till och med helt förebygga några av dessa försvagande sjukdomar, och med tanke på den växande åldrande befolkningen i världen beräknas de neurodegenerativa sjukdomarna mer än fördubblas fram till 2050 - de drabbar redan tiotals miljoner människor.
Neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons sjukdom, Huntingtons sjukdom och motorneuronsjukdom orsakas av skador på och/eller död av nervceller (neuroner),

Da Vinci föreställer sig medeltidens teori om att hjärnan har tre "ventriklar" ca 1489

Forskare har kunnat reparera skadade hjärnceller hos möss

"Det finns över 1.000 sjukdomar
i hjärnan, ett betydande antal,
av dem kan inte botas ännu"

som är hjärnans byggstenar och som förmedlar meddelanden från hjärnan till kroppen. Detta leder till svårigheter att röra sig, muskelsvaghet och så småningom förlamning. Tack och lov gör medicinen ständigt framsteg.
Ett lovande forskningsområde är stamcellsterapi, där skadad eller döende nervvävnad kan repareras genom transplantation av stamceller. Dessa experiment utfördes för första gången för cirka 30 år sedan när hjärnvävnad från foster, så kallad mesencefal vävnad, transplanterades till patienter med Parkinsons sjukdom. Stamceller har den unika egenskapen att de kan utvecklas till alla specialiserade celltyper i kroppen, från hjärnceller till hudceller, och i djurförsök och prekliniska studier har inducerade pluripotenta stamceller visat sig kunna förbättra den motoriska funktionen - musklernas rörelser och agerande.
Varje tillstånd har en individuell, komplicerad mekanism för förlust av nervceller, och det är denna individualitet som gör det till en lång och svår process att hitta effektiva behandlingar. Med mer kunskap om stamceller och sjukdomar hoppas man att stamcellsterapier ska kunna användas inte bara vid neurodegenerativa sjukdomar utan även vid behandling efter stroke och traumatiska hjärnskador.
Under 2018 skapade forskare vid UCLA en ny gel för att läka stroke som hjälpte möss att återfå nervceller och blodkärl som hade skadats av stroke. Till skillnad från andra organ i våra kroppar, t.ex. levern, har hjärnan en begränsad potential för återhämtning och regenerering, men denna studie tyder på att hjärnan kan återhämta sig.
Forskarna injicerade gelen i områden i hjärnan som hade skadats, och efter 16 veckor innehöll hjärnvävnaden, inklusive neuronala kopplingar, regenererad vävnad - en utveckling som var första gången som detta resultat någonsin hade setts. Förhoppningen är att denna typ av metod en dag ska kunna användas på människor som återhämtar sig efter en stroke.
Under de senaste åren har idén om att använda trådlösa, mikroskopiska "motes", så kallat neuralt damm, varit ett område av stort intresse för forskare. Forskare tillverkade dessa enheter för första gången 2016 vid University of California Berkeley, och i experiment på råttor fann de att motes kunde registrera och överföra elektriska data när de implanterades i benets nerv- och muskelfibrer. Forskarna vill minska storleken på moten från ungefär en millimeter till 50 mikrometer - hälften så tjockt som ett människohår - så att den kan stanna kvar i kroppen längre än vad dagens teknik tillåter.
Även om detta experiment inte slutfördes påforskarna att det i framtiden skulle kunna bli en form av elektroceuticals för att behandla sjukdomar i hjärnan och kroppen, leda till avancerade proteser och robotteknik och kommunicera med noder runt om i kroppen för att rapportera om tumörer.
Det sägs att nervceller kommunicerar med varandra via synapser och att de gör det med hjälp av kemikalier som kallas neurotransmittorer som kan passera mellan två nervceller - och detta gäller för många typer av nervceller i hjärnan. Forskarna har dock ännu inte full förståelse för hur andra signalmolekyler kommunicerar eller beter sig när de påverkas av neurologiska läkemedel. Men detta kan komma att förändras.
I ett femårigt projekt kallat IARPA MICrONS försöker man skapa den största "färdplanen" någonsin över neurala kopplingar i en kubikmillimeter hjärnvävnad - den största delen av hjärnan som hittills har studerats på detta sätt. När projektet är slutfört kommer det att revolutionera vår förståelse av hur hjärnan bearbetar information och kan förbättra vår kunskap om sjukdomar och störningar i hjärnan.
Hjärnans neuroner och gliaceller (de hjärnceller som skyddar neuronerna) utgör tillsammans med vit substans, hjärnvävnad och axoner hjärnans grå substans. Men neurovetenskapen känner inte till alla olika typer av neuroner och andra hjärnceller eller hur de fungerar. För att forskarna ska kunna göra en fullständig lista över hjärncellstyperna måste de identifiera vilka celler som dör, muterar eller förändras vid sjukdomar i hjärnan. När detta är klart kan man utveckla cellspecifika terapier eller behandlingar för epilepsi och degenerativa tillstånd. Men detta är ingen lätt uppgift.
Den svåraste frågan är förmodligen vad medvetandet är Från den söta mintchokladglassen och den lycka den ger, till dina tankar och minnen, är medvetandet förmågan att uppleva världen. Under de senaste decennierna har forskare sökt efter specifika neuroner som är kopplade till medvetandet. Forskare använder termen "neurala korrelat till medvetandet" för att beskriva den minsta mängd hjärnaktivitet som krävs för medvetande, men detta förklarar inte vad medvetandet är, vilket David Chalmer kallar medvetandets "hårda problem".
Neurovetenskapen är ett område som är mer komplicerat och dynamiskt än vi kan föreställa oss; forskarna gör ständigt nya upptäckter och

Nya genombrott

Ta reda på några av de senaste upptäckterna som gjorts inom neurovetenskapen

Tarm
Forskare från Johns Hopkins Medicine i Baltimore, USA, säger sig ha funnit bevis som tyder på att Parkinsons sjukdom börjar i tarmen och sprider muterade proteiner till hjärnan via kroppens vagusnerv. Förhoppningen är att denna forskning ska leda till metoder för att upptäcka sjukdomen tidigare och förbättra behandlingsalternativen.

Hjärnan
En tidigare okänd region i hjärnan, den endorestiforma kärnan, har upptäckts. Den ligger i den inre delen av lillhjärnan, ett område som hjälper oss med finmotorisk kontroll, balans och rörelse. Denna forskning kan revolutionera behandlingen av neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons och MND.

Arm
Forskare från Carnegie Mellon University och Minnesota University (båda i USA) har utvecklat den första tankestyrda robotarmen någonsin som kan följa en markör på en datorskärm. Den här typen av icke-invasiv teknik kan bidra till att förbättra livet för människor som lever med förlamning och rörelsestörningar.

Neuron
Till skillnad från de flesta av våra vävnader och organ, som kan förnya sig själva under hela livet, anses tillväxten av nya nervceller, en process som kallas neurogenes, sällan förekomma hos vuxna. Nya rön tyder dock på att hjärnan kan bilda nya celler ända upp i 90-årsåldern, vilket tyder på att hjärnan kan återhämta sig från skador.

Det finns flera typer av kemiska budbärare som finns i kroppen

"Forskarna injicerade en läkande gel i de delar av mössens hjärnor som hade skadats av en stroke. Efter 16 veckor innehöll de regenererad vävnad. Förhoppningen är att detta tillvägagångssätt en dag ska kunna användas på människor."

utveckla tidigare teorier. Det är denna generation av hjärnforskning som hoppas kunna avslöja "maskinens" hemligheter, vilket skulle kunna bidra till att utveckla nya mediciner, avbildningstekniker och behandlingar för personer med sjukdomar och störningar i hjärnan, eller till och med förhindra att de uppstår.
Hjärnan är utan tvekan evolutionens största bedrift, och tack vare tekniska framsteg har vi lärt oss mer än neurovetenskapsmännen under tidigare decennier någonsin hade vågat föreställa sig. Om vi fortsätter i samma takt, vem vet då vart vår önskan att studera hjärnan kan leda.
Om vetenskapen fortsätter att avslöja hjärnans många hemligheter kommer en ny gryning av medicinska framsteg att bli en spännande verklighet, en värld där hjärnans fantastiska kapacitet förstås fullt ut och några av de mest förödande sjukdomar som kan drabba den blir ett minne blott.

signaler och förnimmelser som gör att du

inuti

kända psykologiska experiment

Vad exakt gör den mänskliga hjärnan? Hur utvecklades den? Varför drömmer vi? Hur lagrar vi minnen? Hitta svaren på alla dessa frågor och mer därtill i denna bok

hjärnans biologi

Vandra genom de neurala gångar som utgör den mänskliga hjärnan

Medvetenhet

Vi försöker besvara frågan om vad medvetande är och varför det studeras

Banbrytande kirurgi

Från 3D-rekonstruktioner till gammaknivar - upptäck kirurgin som räddar liv

Psykopati

Utforska den biologiska uppbyggnaden av en psykopat och se om du kan känna igen en