Nellie hjälper forskarna

Nellie hjälper forskarna

Nellie hjälper forskarna

Nellie, 8 månader, löser hjärnans gåtor.

Nellie, 8 månader, är lyckligt ovetande om att hon ger forskarna viktiga pusselbitar till hur spädbarnets hjärna utvecklas i samspelet med andra människor.

Hon bryr sig inte ett dugg om ”mössan” med 128 sensorer som sitter ihop med silikongummiband.

De fångar upp elektriska signaler från hennes hjärnbark och skickar dem vidare till ett datorprogram.

– Den är bekväm men en del barn gillar ju inte mössa av vilket slag den än är, säger Pär Nyström, forskare vid psykologiska institutionen på Uppsala Universitet och den som är ”lokförare” när Nellie testas.

De elektromagnetiska signalerna är väldigt svaga men tack vare det stora antalet sensorer får man ändå en bild av vad som händer på hjärnbarken innanför skallbenet.

– Vi brottas med störningar från mobiltelefoner och elledningar. Men nu har vi fått ett datasystem som filtrerar bort mycket brus, även en del störningar som uppstår när barnen rör på sig.

Metoden kallas EEG (elektroencefalografi), och har använts länge för att mäta aktiviteten i hjärnan hos både barn och vuxna inom forskning och sjukvård.

Numera används moderna hjärnavbildningstekniker vid de flesta universitetssjukhus i världen, men bara vid ett fåtal forskningslaboratorier lägger man barn i magnetkamera.

Mäter hjärnaktiviteten
När det gäller för tidigt födda barn får forskarna magnetkamerabilder från Akademiska sjukhuset, eftersom barnen ändå måste undersökas för att eventuella hjärnblödningar ska kunna upptäckas.

– EEG är som att lyssna på grannens stereo genom väggen. Med modern hjärnavbildningsteknik är dörren vidöppen, säger Pär Nyström.

I nästa sekund griper han efter leksakståget som rullar ner från tågbanans krön i full fart. Nellie följer hans rörelse med blicken.

Samtidigt fångar sensorerna i ”mössan” upp signaler från en speciell typ av hjärnceller som kallas spegelneuron.

– Vi kollar helt enkelt om de sprakar till när hon ser min hand gripa efter loket, säger Pär Nyström.

”Speglar” andras handlingar
För att vara säkra på att det är just Pärs hand som utlöser ”spraket” i huvudet på Nellie, låter Pär tåget rulla nedför banan utan att fånga upp det.

Datorbilderna visar att samma område i hjärnan aktiveras när Pär fångar tåget som om Nellie själv skulle gripa efter det. Systemet som ”speglar” andra människors handlingar är alltså redan igång.

I en serie försök har Pär Nyström också kunnat visa att spegelneuronen i viss mån fungerar redan hos 6-månadersbebisar. Resultaten är rykande färska och publiceras inom kort i ett specialnummer om spegelneuroner i vetenskapstidskriften Journal of Social Neuro­science.

Men vad händer i hjärnan på Nellie, 8 månader? För henne är det bara en lek där hon sitter i knäet på sin mamma, Sandra Djos och tittar på handen som griper efter det röda leksakståget.
Almitas mössa fångar upp signaler från spegelneuronen i hennes hjärna under övervakning av forskaren Per Nyström.
Fantastisk upptäckt
Men Nellies reaktioner ger forskarna vid spädbarnslaboratoriet i Uppsala viktig information om hjärnans utveckling.

När hon ser handen röra sig aktiveras samma nervceller i hjärnan som om hon hade sträckt sig efter tåget själv. Eftersom nervcellerna i hennes hjärna ”speglar” rörelsen som hon ser, kallas de för spegelneuron.

Upptäckten av fenomenet är något av det mest spektakulära som hänt inom hjärnforskningen under de senaste decennierna.

Det hela började med att ett gäng forskare vid universitetet i italienska Parma snubblade över ett av de mest sensationella fynden inom hjärnforskningen på mycket länge.

De hade några apor i labbet och ville lokalisera nervceller i apornas hjärna som styr kroppsrörelserna, motorneuron.

För att få aporna att agera ställde forskarna fram jordnötter. Varje gång som en apa tog en nöt skickades elektriska signaler från in­opererade elektroder i hjärnan till en apparat där de omvandlades till ljud.

Men plötsligt lät apparaten utan att någon av aporna rörde sig. Det enda som hänt var att en av forskarna sträckt sig efter en nöt för att mata en apa.

Varför ”sprakade” det från samma ställe i hjärnan som styr handen, när handen bevisligen inte rörde sig en millimeter?

Det hela ansågs så märkvärdigt att det krävdes otaliga upprepningar av försöket under flera år innan forskarna fick publicera sina rön i en av världens största vetenskapliga tidskrifter.

 – Det här systemet av nervceller gör att vi lär oss förstå och förutsäga vad andra gör – som om det var vi själva som gjorde det, säger professor Claes von Hofsten.

Han är professor vid psykologiska institutionen i Uppsala och chef för spädbarnslaboratoriet, som är inrymt i ett bedagat men charmigt sekelskifteshus mitt i stan.

Unika metoder
Labbet liknar en exklusiv förskola med spännande leksaker och varje barn får total uppmärksamhet samtidigt som mamma eller pappa finns i närheten. Miljön verkar vara smittsam – fyra av sju doktorander som forskar här har nyligen fått barn som blivit ”försökskaniner”.

Claes von Hofsten och hans forskarlag har utvecklat unika metoder för att studera hjärnfunktioner hos så små barn som 2 månader, hos för tidigt födda och även hos barn med autism. De har bland annat visat att barn normalt lär sig mycket tidigt att förutsäga målet med andra människors rörelser.

Försöken gick till så att barnen fick titta på en videofilm som visade hur en person plockade upp bollar med ena handen och la dem i en korg.

De små barnen hade hela tiden blicken fastnaglad vid handen, men de större barnen föregick handlingen genom att flytta blicken till korgen direkt.

Sedan tidigare vet man att barn själva börjar plocka upp och flytta omkring saker när de är mellan 7 och 9 månader. Det tyder på att ”spegelsystemet” utvecklas ungefär sam­tidigt som nervsystemet som styr deras egna rörelser.

Forskarna har också jämfört normalt utvecklade barns reaktioner med hur autistiska barn reagerar i samma försökssituation. Skillnaden var att autistiska barn inte ”gick före” med blicken från handen med boll till korgen.

– Ju svårare autism desto större var deras oförmåga att förutsäga andra personers handlingsmål, säger Claes von Hofsten.

De senaste två åren har Uppsalaforskarna har gjort en rad olika försök som visar på funktionsstörningar i spegelsystemet hos autistiska barn.

– Vi säger inte att detta är den enda orsaken till deras problem men en del av dem kan helt klart förklaras med svårigheten att förutsäga andras beteende, tillägger han.

Med hjälp av den avancerade ögonrörelsekameran som anpassats för spädbarn, får de exakta mått på barnens uppmärksamhet. De har bland annat låtit kameran registrera hur barn betraktar en konversation mellan två personer.

 – Normalt uppför barnen sig som tennispubliken, säger Claes von Hofsten. De flyttar blicken till den som pratar för tillfället. Men så gör inte autistiska barn. I stället tittar de på annat, som mikrofonen eller skuggorna, säger han.

– Autistiska barn tittar överhuvud taget väldigt lite på ansikten. Med kameran har forskarna också kunnat studera hur hjärnan hos för tidigt födda barn behandlar syn­intryck. Försöken visar att de ofta har svårt att uppfatta rörelser och förändringar.

Omogna nervbanor
I en typ av försök använder forskarna ett spektakulärt hemmabygge som hängt med Claes von Hofsten från förra jobbet på Umeå universitet.

Med hjälp av den märkliga apparaten som bland annat består av en gammal tandläkarstol, kan man skärma av barnens synfält och studera deras ögonrörelser när det dyker upp en leksaksgubbe där.

– Då ser vi att prematura barn inte kan följa gubben i cylindern med mjuka ögonrörelser som fullgångna barn gör redan vid 2 månaders ålder, säger Claes von Hofsten.

– Det beror på att nervbanorna från ögats synceller till den delen av hjärnan som processar bilderna inte anläggs förrän under graviditetens sista månader.

Hos barn som föds före vecka 32 har de här nervbanorna inte hunnit mogna. De drabbas därför hårdare av syrebrist och celldöd. Skadan som kallas periventrikulär leukemalaci, PVL, kan man upptäcka med ultraljudsundersökning.

 – En del av de här barnen får allvarliga problem som man inte omedelbart förknippar med synskador. De kanske inte kan lära sig skolvägen, inte känner igen sina syskon eller har svårt att uppfatta vad som händer omkring dem, säger Claes von Hofsten.

Barn med PVL betraktas ofta som utvecklingsstörda eller får diagnosen ADHD på grund av att de har allvarliga koncentrationssvårigheter.

 –  Inte undra på att de blir rastlösa när de inte kan uppfatta vad som händer, säger Claes von Hofsten.
Ju bättre forskarna förstår hur hjärnan utvecklas normalt, desto lättare blir det också att hitta det som fattas eller funkar dåligt i det komplicerade signalsystemet.

Nästa steg blir att undersöka om hjärnan har någon inneboende möjlighet att kompensera den här typen av neurologiska handikapp.

– Frågan är hur de här barnen kan lära sig saker på ett annat sätt än vanliga barn, säger Claes von Hofsten.

Artikeln publicerades i Vi Föräldrar 11/2007

Kommentera

Nu kan du kommentera med Facebook. Vi vill gärna höra dina åsikter så logga in med ditt Facebook-konto och skriv din kommentar.

Läs mer om våra regler