Nevroserien: Speilnevronene – Del 2

I første del ble det gjort et forsøk på å fange oppmerksomheten din rundt de fantastiske speilnevronene. En løs forklaring ble gitt, og det ble lovet mer for dem av dere med nerdegenet i orden. Nå har det vist seg at dette nerdegenet er vanskelig å påvise, så undertegnede er åpen for å ha dratt en forhastet konklusjon om utvalget som leser artiklene. Derfor – ideen om nerdegenet satt til side – kommer del 2, som lovet, uten fastlagte premisser på vegne av leseren.

I psykologien og kognitiv nevrovitenskap er det gjerne kombinasjoner av forskjellige måleteknikker av hjernens aktivitet, studier av personer med hjerneskader (lesjoner), modeller og dyrestudier som kaster lys over hjernens kognitive funksjoner hos mennesker, og danner grunnlag for robuste antakelser. I og med at kognisjon er et begrep som ofte anvendes på bloggen, oppklares de i denne sammenhengen kort: Kognisjon – eller kognitiv psykologi – kan vi ganske enkelt definere som studiet i hvordan mennesker sanser og behandler informasjon. Kognitiv nevrovitenskap studerer da relasjonen mellom hjernens struktur og funksjon og atferd, og alt det dette medfører.

Rizzolatti – en italiensk forsker (http://en.wikipedia.org/wiki/Giacomo_Rizzolatti) – påviste tidlig at celler i premotorisk cortex (i pannelappen) viser økt aktivitet når aper gjennomfører målorienterte handlinger. Fascinert av disse funnene fortsatte forskergruppen utforskingen av områdene, og klarte senere å vise at disse nevronene også kunne bli aktivert gjennom å la apen se på andre utføre en handling. I disse studiene lot man macaque-aper se på forskjellige objekter. I noen av rundene utførte apen handlinger – å gripe etter noe alle apekatter digger: En peanøtt. På andre runder i forsøkene lot man apen observere forsøkslederen gjennomføre lignende handlinger. Ved hjelp av enkeltcelleopptak (http://en.wikipedia.org/wiki/Single-cell_recording), kunne man påvise at selv om de premotoriske nevronene kun var aktive når apen ble bedt om å gjennomføre handlinger, ville en stor andel av de som samtidig var aktive under utførelsen fyre under enkel observasjon av handlingene. Disse sistnevnte nevronene ble dermed ganske passende kalt speilnevroner. Disse speilnevronene vil altså ikke bare fyre når apen griper etter en peanøtt, men de samme nevronene vil fyre kun ved å observere forsøkslederen gripe etter peanøttene (Gazzaniga, 2009).

Gazzaniga innvender at det kan være de lignende visuelle egenskapene ved handling og persepsjon som skaper aktiviteten. Det sofistikerte og robuste ved dette funnet, derimot, er at eksperimenter i etterkant har gjort denne innvendingen irrelevant. For det første, så vil de samme nevronene aktiveres kun ved å la apen høre lyden av at en peanøtt blir knekt. Videre har andre eksperimenter på speilnevroner vist at disse nevronene er aktive når en ape ser noen gripe etter en peanøtt bak en skjerm, når apen ikke kan se den faktisk gripende og endelige handlingen. Det trenger heller ikke være en peanøtt tilstede, så lenge apen tror at den er der. Dersom apen vet at det ikke er noen peanøtt tilstede, vil heller ikke nevronene fyre. Dermed er aktiviteten til disse nevronene korrelert med en målrettet handling – å få tak i en peanøtt – helt uavhengig av hvordan denne informasjonen mottas. Informasjonen kan mottas ved hjelp av apens egen handling, ved å observere en annen gjennomføre handlingen, høre en annen gjennomføre den eller bare ved å observere en del av handlingen, men med troen på at handlingen faktisk finner sted (Gazzaniga, 2009).

I senere tid har det også blitt påvist slike nevroner i parietale og temporale hjerneområder (isselapp og tinninglapp), noe som foreslår et distribuert speilsystem heller enn en dedikert region som forbinder handling og persepsjon. Ved speilsystemer mener man å beskrive et distribuert nettverk av nevrale regioner som er involvert i handlingsproduksjon og -forståelse. Med speil mener man å fange ideen om at for å forstå handlingene til andre medfører det en idé om hvordan den aktuelle handlingen blir utført. Det perseptuelle systemet er ikke avskjermet fra handlingssystemet, altså at hjernen former abstrakte representasjoner av visuelle mønster som er konforme med handlinger som å gripe etter, å kaste noe eller å danse. Heller er vår forståelse av slike handlinger en referanse til vår egen evne til å gripe etter objekter, eller til å danse med et annet individ. Denne grunntanken om selv-referanse er for øvrig ofte referert til som «embodied cognition» (http://en.wikipedia.org/wiki/Embodied_cognition): vår konseptuelle kunnskap er innbakt i vår kroppslige kunnskap (Gazzaniga, 2009).

Denne typen distribuerte nettverk og speilende systemer har blitt vist i en rekke eksperimenter hos mennesker der man samtididg har gjort fMRI-opptak. Ved fMRI måler man det man kaller BOLD-effekt, altså blodets deoksygenerte nivå, og er tuftet på antakelsen om at hjernen som til enhver tid krever 20% av kroppens samlete blodtilførsel, vil bruke mer oksygen i de regionene som er aktive når man utfører en oppgave. De strukturene som kreves aktive, vil således forbruke mer drivstoff (oksygen, glukose), og BOLD-effekten måler man ved å se på andelen hemoglobin som har gitt fra seg oksygen. Sånn kan man anta at regionen/strukturen nettopp har vært i bruk.

I eksperimenter der man har anvendt denne måleteknikken, har man blant annet sett at områder som er aktive når man planlegger en handling, også er aktive når man utfører den, eksempelvis hvordan man bruker et redskap. Det er også interessant at individer som har et godt motorisk kunnskapslager viser sterkere og mer utbredt aktivitet i disse områdene: Dansere viser en sterkere aktivitet i speilsystemet når de ser på videoer av kjente dansetrinn enn ukjente dansetrinn (Gazzaniga, 2009).

Samlet danner dette sterke holdepunkter for tett sammenheng mellom forståelse av handling og observasjon av handling, men hva impliserer utviklingen av et slikt system? Ramachandran postulerer at i det øyeblikket disse systemene oppsto, ble forutsetningen for moderne menneskelig utvikling lagt. Det fantastiske er at vi mennesker lærer kun ved observasjon, eller ved å bli fortalt hvordan vi kan utføre noe. Hver generasjon lærer forutgående generasjoners allerede tilegnede kunnskap, og nye generasjoner utvikler ny på bakgrunn av denne, som igjen videreformidles. Ved hjelp av å relatere handlinger og egenskaper til vår egen forståelse av posisjon i verden, er kun tankens kraft – eller nevronenes aktivitet(!) – sterk nok til å gjøre oss i stand til å utføre disse handlingene, og ta del i kunnskapen andre har erfart, uten å måtte øve på mange av dem.

Rizzolatti påviste altså først speilnevronene hos apekatter. Det sier seg selv at mye av forskningen man kan gjøre på dyr, er etisk umulige å gjennomføre på mennesker. Et eksempel er enkeltcelleopptak. Man kan muligens gjennomføre noe av dette på pasienter som opereres eksempelvis for epilepsi, men også det byr på mange utfordringer metodisk. Derfor skal man være forsiktig med å dra for standhaftige slutninger, og det finnes kontraindikasjoner. Allikevel vil jeg påstå at antall lesjonsstudier (studier av personer med skader i visse (fokale) områder), fMRI og forskningen som er belyst ovenfor og i fortsettelsen i denne serien samlet fører til sterke antakelser om at disse nevronene eller systemene også finnes hos mennesker.

I neste – og siste – del, skal vi undersøke antakelsen ovenfor enda nærmere ved å se utelukkende på forskning gjort på mennesker, og det på vår empati.

(Stoffet er hovedsaklig hentet en sekundærkilde, nemlig: Gazzaniga, M. S., Ivry, R. B., Mangun, G. R. (2009). Cognitive Neuroscience. New York: W.W. Norton & Company, Inc.)

Forsidebilde: sukanto_debnath@flickr.com