Hør foredraget; Kan vi regne ut hvordan vi tenker? Her:
Last ned p2-akademiet her:
Menneskets hjerne
I uminnelige har mennesker grublet på hvordan hjernen vår greier å samle inn synsinntrykk og annen informasjon fra sansene våre og lage et indre bilde av verden der ute, eller hvordan vi greier å huske første skoledag eller andre hendelser langt tilbake i tid. I dag har man endelig fått verktøy som gjør at vi kan få svar på slike spørsmål. Flere ulike avbildningsteknikker for hjerneaktivitet med forkortelser som MEG, PET eller fMRI har blitt utviklet de siste tiårene og er i ferd med å revolusjonere forskning i psykologi og behandling av pasienter på sykehus. Vi vet nå at de ulike områdene i hjernen deler på oppgavene, synsinntrykk behandles ett sted, hørselsinntrykk et annet. Visse områder styrer musklene våre, og språk er så viktig for oss at egne sentre i hjernen er satt av til dette. Ved bruk av disse nye avbildningsteknikkene har en også kunnet studere hvordan fornuftsdelen av hjernen konkurrerer med følelsesdelen når vanskelige valg skal tas, for eksempel, når en står i butikken og lurer på om man skal kjøpe en bukse som man egentlig ikke trenger eller har penger til, men som man har veldig lyst på!
Hjernen
Foto: colourbox.com
Med hjelp av avbildningsteknikkene er en nå i stand til å lage detaljerte atlas over hjernen som forteller om hvor ulike ting skjer, men for å få en dypere forståelse av hjernens funksjon er vi nødt til å gå grundigere til verks. Mikroskopiske studier viser at hjernen vår består av noe sånt som 100 milliarder spesialiserte celler, kalt nerveceller. Nerveceller har kompliserte grenstrukturer, omtrent som trær, hvor grenene, eller nervetrådene, har en typisk tykkelse på kun en tusendels millimeter. De fleste nervetrådene samler signaler som mottas fra andre nerveceller, mens en enslig tråd sender informasjonen videre til nye nerveceller.
Kommunikasjonen mellom nerveceller skjer ved utsendelse av korte elektriske pulser, typisk ett tusendels sekund lange, som beveger seg langs nervetrådene. I dette virvaret av ledninger og pulser på kryss og tvers i et nettverk av 100 milliarder nerveceller er det våre fantastiske mentale egenskaper oppstår.
Menneskets hjerne er det mest kompliserte system vi vet om, og man skulle derfor kanskje tro at dette var ett av de områdene hvor det var vanskeligst å bruke matematiske modeller. Men slik er det ikke. Tvert om er hjerneforskning kanskje det forskningsområdet innen biologi hvor bruken av matematikk har hatt størst nytte. En hovedgrunn til dette kan spores tilbake til 1950-tallet da to briter, Alan Hodgkin og Andrew Huxley, utviklet en matematisk teori for hvordan signaler spres seg langs nervetråder. De valgte å fokusere på en bestemt type blekksprut i forskningen sin fordi den har veldig tykke nervetråder, omtrent en millimeter i stedet for en tusendels millimeter som er typisk for mennesket. Den tykke blekksprutnervetråden gjorde det mulig å gjøre en rekke ulike eksperimenter og derved samle nok informasjon til å lage en nøyaktig matematisk modell. De baserte sin matematiske modell på nervecellenes elektriske egenskaper, og den fundamentale matematiske ligningen de endte opp med var, ja nettopp, telegrafligningen eller kabelligningen som Thomson hadde oppfunnet 100 år tidligere for å beskrive signaltransporten i den transatlantiske kabelen.
Dette er et utdrag av professor i fysikk ved Universitetet for miljø‐ og biovitenskap, på Ås, Gaute T. Einevolls foredrag i P2-akademiet 13.02.2010
