Hjerneforskere vil finstudere alle de unike mekanismene menneskehjernen gjemmer på – men de må være kreative!

For hjernens gåtefulle indre er barrikadert av et tykt kranium og svøpt inn i beskyttende vev, og det har tvunget dem til å tenke ut en lang rekke snedige metoder for å se inn i hjernen. Tre av metodene er grunnsøyler i hjerneforskningen.

Det er snakk om trioen EEG, fMRI og PET.

Takket være disse metoden vet forskere nå mye om hvordan hjernen utvikler seg og fungerer helt ned på molekylært nivå. De har også lært mer om hjernesykdommer som alzheimer og parkinson.

– De tre metodene gir et innblikk i hvordan hjernens nettverk fungerer, og hvordan de enkelte komponentene spiller sammen, sier Hartwig Siebner, som er leder av Danish Research Center for Magnetic Resonance (DRCMR).

I denne artikkelserien får du vite mer om de tre metodene. Du lærer hva de kan vise og ikke kan vise, hvordan de komplementerer hverandre og selvfølgelig hvordan skanningene foregår i praksis.

I denne første artikkelen kan du lese om EEG.

Avslører svingninger i hjernens elektriske kraftverk

Den første skanningsmetoden du skal få høre om, er elektroencefalografi eller EEG.

Å få EEG innebærer å få på seg en stram hette med masse små elektroder.

– Du kan ha opptil 256 elektroder på hodet. De fanger den elektriske aktiviteten som oppstår i hjernebarken – det ytterste laget av storhjernen. Hjernebarkens pyramideceller jobber i fellesskap og danner et elektrisk felt som vi kan undersøke, sier Hartwig Siebner, som er klinisk professor i presisjonsmedisin ved Hvidovre Hospital og i mange år har studert elektrisk hjerneaktivitet ved hjelp av EEG.

«Men hvorfor brukes EEG for å undersøke elektrisk aktivitet?» tenker du kanskje.

Det er fordi hele hjernen vår faktisk er ett stort elektrisk system der både tanker, synsinntrykk og smerterespons genereres av et nettverk av nerveceller som sender elektriske signaler, forklarer Siebner.

Jo større elektriske aktivitet der er i hjernebarken, desto større blir utslagene i EEG-signalet. Den elektriske aktiviteten forteller med andre ord hvor aktiv hjernen er. Det kan hjelpe forskere med å forstå hva som skjer i hjernen når vi opplever ulike ting.

For eksempel kan EEG vise hvor dypt vi sover fordi den elektriske hjerneaktiviteten er dominert av høye, langsomme bølger når vi er i en dyp søvnfase. EEG spiller også en rolle i studier av epilepsi, der det brukes til stille diagnoser.

Fanger hjerneaktivitet millisekund for millisekund

Den aller største fordelen med EEG er at det fanger hjernens aktivitet millisekund for millisekund. Det er «fremragende» når man skal undersøke hvordan hjernen fungerer, forteller Siebner:

– Vi mennesker lever i millisekund-oppløsning. Når du interagerer med omverdenen, hører noe eller får et synsinntrykk, bearbeider hjernen din det lynraskt slik at du kan reagere. Det finnes selvfølgelig også langsomme prosesser i hjernen, men hvis vi ikke kan fange de raske prosessene, forstår vi bare en brøkdel av hjernens aktivitet, forteller han.

En annen viktig fordel med EEG er at alle kan bruke metoden. Det er nemlig billig å utføre en EEG-måling – utstyret er lett å transportere, i motsetning til utstyret for fMRI og PET.

Derfor er EEG veldig vanlig i land som ikke har så store økonomiske ressurser, forteller Siebner.

Taper på romlig oppløsning

EEGs største svakhet, når man sammenligner med fMRI og PET, er at det kan være vanskelig å spore hvor i hjernen de raske elektriske signalene kommer fra. Det skyldes tre ting, forteller Siebner.

Fordi elektrodene sitter utenpå kraniet, er det enklest å fange opp signaler fra nerveceller som sitter ytterst i hjernen. Kommer signalene fra områder dypt i hjernen, som amygdala, kan de ikke spores.

Elektrisk aktivitet sprer seg: Hvis synsbarken sender ut et signal, vil det spre seg, slik at flere av elektrodene fanger det opp. Det gjør det vanskelig å fastslå at signalet kommer fra synsbarken.

EEG kan ikke måle små endringer i elektriske signaler. Det er bare når tusenvis av nerveceller jobber sammen det genererer et felt som er kraftig nok til å spre seg gjennom kraniet slik at elektrodene kan fange det opp.

Likevel kan EEG si noe om hvor signalene kommer fra.

Forskere kan spore hjerneaktiviteten ved å bruke flere elektroder og bearbeide dataene med matematiske utregninger. Likevel er PET og fMRI er bedre når det gjelder romlig oppløsning, forteller Siebner.

Det kan du lese mer om i den neste artikkelen om hjerneskanninger, som handler om fMRI.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.