Hjernen — «mer enn en datamaskin»

ET ANNET enestående organ er menneskets hjerne. Den blir sammen med nervesystemet ofte sammenlignet med menneskelagde datamaskiner. Datamaskiner er selvfølgelig konstruert av mennesker, og skritt for skritt utfører de instruksjoner som er forutbestemt av menneskelige programmerere. Likevel tror mange at det ikke var noen intelligens som stod bak og «programmerte» den menneskelige hjerne.

Selv om en datamaskin arbeider svært raskt, kan den bare utføre én operasjon av gangen, mens menneskenes nervesystem behandler millioner av informasjoner samtidig. Når du for eksempel går en tur om våren, kan du glede deg over det vakre landskapet, høre fuglene synge og kjenne duften av blomstene. Alle disse behagelige sanseinntrykkene sendes til hjernen på likt. Samtidig strømmer det informasjon fra reseptorene i lemmene som gir hjernen opplysninger om hvilken posisjon de til enhver tid inntar, og hvilken tilstand alle musklene er i. Øynene registrerer eventuelle hindringer på veien foran deg. På grunnlag av all denne informasjonen sørger hjernen for at du går forsiktig.

I mellomtiden styrer de nedre områdene av hjernen hjerteslagene, åndedrettet og andre vitale funksjoner. Men hjernen kan gjøre mye mer. Samtidig som du går, kan du synge, snakke, sammenligne ting du ser, med ting du har sett før, eller legge planer for framtiden.

«Hjernen,» konkluderer boken The Body Book, «er mye mer enn en datamaskin. Ingen datamaskin kan avgjøre om den kjeder seg, eller om den kaster bort sine evner og burde begynne et nytt liv. Datamaskinen kan heller ikke gjøre drastiske endringer i sine egne programmer. Før den kan gjøre noe nytt, må en person med en hjerne omprogrammere den. . . . En datamaskin kan ikke slappe av, dagdrømme eller le. Den kan ikke bli inspirert eller være kreativ. Den kan ikke føle bevissthet eller oppfatte betydningen av noe. Den kan ikke bli forelsket.»

Den mest fantastiske av alle hjerner

Dyr som elefanter og noen store sjødyr har større hjerne enn det et menneske har, men i forhold til størrelsen på kroppen er menneskets hjerne den største. Richard Thompson forteller i boken The Brain at «gorillaen er fysisk større enn et menneske, men dens hjerne er bare en fjerdedel så stor som den menneskelige hjerne».

Antall forskjellige utløpere som knytter nevronene (nervecellene) i hjernen sammen, er astronomisk. Dette kommer av at nevronene har så mange forbindelser. En nevron kan ha forbindelse med over 100 000 andre. «Antall mulige forbindelser i hjernen er så godt som uendelig,» sier Anthony Smith i boken The Mind. Det er større «enn det totale antall atomer som utgjør hele det kjente univers,» sier nerveforskeren Richard Thompson.

Men det er noe som er enda mer bemerkelsesverdig. Det er måten dette omfattende nettverk av nevroner er blitt knyttet sammen på, slik at menneskene kan tenke, snakke, høre, lese og skrive. Og dette kan de gjøre på to eller flere språk. «Språk er den avgjørende forskjellen mellom mennesker og dyr,» sier Karl Sabbagh i sin bok The Living Body. Dyrenes måte å kommunisere på er svært enkel i forhold til menneskenes. Forskjellen «er ikke bare en ubetydelig forbedring av dyrenes evne til å lage lyder — det er den grunnleggende egenskapen som gjør mennesker til mennesker, og den kommer til uttrykk gjennom vesentlige ulikheter i hjernens konstruksjon,» sier evolusjonisten Sabbagh.

Hjernens fantastiske konstruksjon har oppmuntret mange til å gjøre bedre bruk av dens potensiale ved å bli flink i et yrke, lære å spille et musikkinstrument, lære et nytt språk eller bygge videre på et hvilket som helst talent som kan gi livet større glede. «Når du har lært noe nytt,» skriver legene R. og B. Bruun i boken The Human Body, «trener du nevronene til å knytte nye forbindelser. . . . Jo mer du bruker hjernen, jo mer effektiv vil den bli.»

Hvem laget den?

Kunne noe som er så godt organisert og ordnet som hånden, øyet og hjernen, ha blitt til ved en tilfeldighet? Hvis menneskene blir tillagt æren for å ha laget verktøy, datamaskiner og film, burde selvfølgelig også noen bli æret for å ha laget hånden, øyet og hjernen, som er enda mer imponerende. «Herre,» sa salmisten, «jeg takker deg fordi jeg er skapt på skremmende, underfull vis. Underfulle er dine verk, det vet jeg så vel.» — Salme 139: 1, 14.

Menneskekroppen utfører mange vidunderlige funksjoner uten at vi bevisst anstrenger oss. Senere numre av dette bladet vil ta for seg noen av disse forbausende mekanismene og også komme inn på hvorvidt alderdom, sykdom og død kan bli overvunnet, slik at vi kan glede oss over livet for evig.

[Ramme på side 10]

De fantastiske nevronene

EN NEVRON er en nervecelle med alle dens utløpere. Nervesystemet består av mange typer nevroner, og til sammen er det cirka 500 milliarder av dem. Noen av dem er reseptorer som sender informasjon fra forskjellige deler av kroppen til hjernen. Nevroner i den øvre delen av hjernen virker som en videokassettopptager. De kan permanent lagre informasjon som opptas gjennom øynene og ørene. Senere kan du «spille av» det du har sett og hørt, sammen med tanker og andre sanseinntrykk som ingen menneskelagd maskin kan ta opp.

Menneskenes hukommelse er fremdeles et mysterium. Det har noe å gjøre med hvordan nevronene danner forbindelser. «En vanlig hjernecelle,» sier Karl Sabbagh i sin bok The Living Body, «står i forbindelse med cirka 60 000 andre, og enkelte celler står i forbindelse med inntil en kvart million andre celler. . . . Nervecellenes forbindelser i den menneskelige hjerne kan inneholde minst 1000 ganger så mye informasjon som et stort leksikon på 20—30 bind.»

Men hvordan overfører en nevron informasjon til en annen? Skapninger med et mindre komplisert nervesystem har mange nerveceller som er knyttet sammen. I slike tilfelle krysser en elektrisk impuls broen fra en nevron til den neste. Denne kryssingen kalles en elektrisk synapse. Det går raskt og er ganske ukomplisert.

De fleste nevroner i menneskekroppen sender merkelig nok meldinger via en kjemisk synapse. Denne metoden er tregere og mer komplisert, og den kan sammenlignes med et tog som kommer til en elv hvor det ikke er noen bro, og som må fraktes over. Når en elektrisk impuls kommer til en kjemisk synapse, må den stoppe fordi en spalte atskiller de to nevronene. Her blir signalet «fraktet over» ved hjelp av en kjemisk forbindelse. Hvorfor benyttes denne kompliserte elektrokjemiske metoden for å overføre nerveimpulser?

Forskerne ser mange fordeler ved en kjemisk synapse. Den sikrer at meldinger blir sendt bare én vei. Den blir også omtalt som plastisk fordi dens funksjon og struktur lett kan endres, og den kan også omforme signaler. Når hjernen blir brukt, blir noen kjemiske synapser styrket, mens andre forsvinner når den ikke blir brukt. «Vi kunne verken lære eller huske dersom nervesystemet bare hadde hatt elektriske synapser,» sier Richard Thompson i sin bok The Brain.

Vitenskapsskribenten Anthony Smith skriver i sin bok The Mind: Det er ikke slik at «nevroner enten utløser eller ikke utløser [en nerveimpuls] . . . de må kunne sende mye mer detaljert informasjon enn ja eller nei. De er ikke bare som en hammer som i varierende tempo treffer neste spiker. De er, for å fullføre denne sammenligningen, en snekkers verktøykasse med skrutrekkere, nebbtenger, knipetenger, klubber — og hammere. . . . Hver nerveimpuls blir omformet på veien, og det skjer bare i synapsene».

Det er også en annen fordel med den kjemiske synapsen. Den tar mindre plass enn en elektrisk synapse, noe som forklarer hvorfor hjernen har så mange synapser. Tidsskriftet Science sier at det kan være så mange som 100 000 000 000 000 av dem — like mange som det er stjerner i hundrevis av galakser på størrelse med Melkeveien. «Vi er det vi er,» sier nerveforskeren Thompson, «fordi hjernen vår vesentlig er et kjemisk og ikke et elektrisk maskineri.»

[Ramme på side 12]

Hvorfor hjernen trenger så mye blod

FØR du hopper ut i et svømmebasseng, dypper du kanskje tærne i vannet. Hvis vannet er kaldt, reagerer små kuldereseptorer i huden raskt. Hjernen registrerer temperaturen i løpet av mindre enn ett sekund. Reseptorer for smerte kan overføre informasjon enda raskere. Enkelte nerveimpulser kan oppnå en hastighet på 360 kilometer i timen — den farten en må ha for å løpe lengden av en fotballbane på ett sekund.

Men hvordan bestemmer hjernen hvor kraftig et sanseinntrykk er? Én måte den gjør det på, er å registrere hvor hyppig en nerveimpuls utløses; noen nevroner utløser 1000 eller flere hvert sekund. Den intense aktiviteten som finner sted blant nevronene i hjernen, ville ha vært umulig hvis ikke det var for det arbeidet som blir utført av pumper og kraftverk.

Hver gang en nevron utløser en nerveimpuls, trenger elektrisk ladede atomer inn i cellen. Hvis disse natriumionene, som de heter, får lov til å samle seg opp i cellen, vil nevronen gradvis miste evnen til å utløse nerveimpulser. Hvordan løses dette problemet? «Hver nevron,» forklarer vitenskapsskribenten Anthony Smith i sin bok The Mind, «har cirka en million pumper — hver og en av dem er en liten kul på cellemembranen — og hver pumpe kan bytte cirka 200 natriumioner med 130 kaliumioner hvert sekund.» Selv når nevronene hviler, arbeider pumpene. Hvorfor? For å motvirke at natriumioner trenger inn i cellene, og at kaliumioner lekker ut.

Aktiviteten i pumpene trenger hele tiden energi. Energien kommer fra små mitokondrier eller «kraftverk», som sitter inni hver celle. For at kraftverkene skal kunne produsere energi, trenger de oksygen og glukose fra blodet. Det er derfor ikke så rart at hjernen trenger så mye blod. «Selv om den utgjør bare to prosent av den totale kroppsvekten,» sier Richard Thompson i sin bok The Brain, «mottar [den] 16 prosent av blodforsyningen . . . Hjernevevet mottar ti ganger så mye blod som muskelvevet.»

Neste gang du kjenner på temperaturen i vannet, burde du være takknemlig for de billioner av pumper og kraftverk i hjernen. Husk også at all denne aktiviteten er mulig takket være oksygen og glukose som blir transportert av blodet.

[Bilde på side 9]

Hjernen behandler millioner av informasjoner samtidig. Når du beveger deg, gir reseptorer i lemmene hjernen opplysninger om hvilken posisjon armene og bena til enhver tid inntar, og hvilken tilstand alle musklene er i

[Bilde på side 11]

Hjernen er langt mer komplisert og allsidig enn en datamaskin