Grundforskning i den følelsesfulde hjerne vil med tiden kunne hjælpe hjerneskadede og psykisk syge. Som et vigtigt skridt på vejen har vores forskningsgruppe opnået overraskende indsigt fra et hasardspil
Hjernen
Roger er en rødkindet og lettere overvægtig mand midt i trediverne, som nu oser af frustration. I løbet af den sidste time har han tabt en betragtelig sum penge på et hasardspil, som selv børn uden problemer kan spille til gevinst. Selv om han fortæller os, at han godt ved, at han nu taber penge på at vælge den blå fraktal og ikke den anden røde fraktal, så kan han alligevel ikke lade være med at vælge den blå fraktal igen og igen. For tidligere vandt han jo penge på den blå (og tabte på den røde), og selv om han kan fortælle, at det nu er omvendt, så er han ude af stand til at handle derefter.
Roger har en hjerneskade i den orbifrontale cortex som befinder sig i den forreste del af hjernen, i området lige over øjnene. Den orbifrontale cortex spiller en hovedrolle i emotionel adfærd og beslutningstagning hos mennesker. Skader i denne del af hjernen får derfor ofte katastrofale følger for patienter, som synes ude af stand til at handle hensigtsmæssigt.
Hjernevidenskaben har manglet en grundlæggende forståelse for, hvorfor selv små skader i den orbifrontale cortex kan få katastrofale konsekvenser. I denne måneds Nature Neuroscience præsenterer vi nogle opsigtsvækkende nye resultater baseret på hjerneskanning af, hvordan normale mennesker spiller ovennævnte hasardspil, hvilket har givet overraskende indsigter i, hvordan menneskets følelsesfulde hjerne fungerer.
Bevidste følelser
Funktionel hjerneskanning og særligt brugen af magnetisk resonans (fMRI) med superledende magneter til at genskabe hjernens struktur og funktion, har for første gang i historien givet os muligheden for at få indsigt i, hvordan den normale menneskehjerne fungerer. Centralt i denne nye forskning er grundforskning i følelser, hvor hjerneskanning har bragt spændende og afgørende ny viden. Indtil for nylig blev forskning af følelser betragtet med skepsis af videnskabsmænd, som anså problemet for at være tæt forbundet med bevidsthedens svære problem og derfor basalt set for subjektivt til at kunne studeres med videnskabelige metoder og måske tilmed umuligt at løse.
I de seneste par år er der imidlertid gjort afgørende videnskabelige fremskridt. Problemet med den videnskabelige undersøgelse af følelser var først og fremmest et definitionsproblem. Der er naturligvis en subjektiv komponent forbundet med menneskets emotionelle tilstande, men disse bevidste oplevelser er altid forbundet med karakteristiske fysiske tilstande, emotioner. Den subjektive komponent ved emotioner, bevidste følelser, er stadig svær at studere videnskabeligt, men studiet af neurale og kropslige tilstande skabt af emotionelle stimuli har givet spændende indsigter i den følelsesfulde hjerne.
Belønning og straf
Et af de mest frugtbare paradigmer til det videnskabelige studium af emotioner definerer følelser som tilstande skabt af instrumentelle forstærkere, som ved hjælp af mønsterassociationsindlæring bliver parret med primære forstærkere. Grundideen er, at dyr og mennesker vil arbejde for at opnå belønning i form af primære forstærkere som for eksempel smag og lugt. For at opnå belønning bliver dyr nødt til at lære, at visse stimuli fører til denne belønning, mens andre stimuli fører til negativ belønning eller straf/smerte. Disse stimuli (eller instrumentelle forstærkere) kan være alt fra lyden af en klokke til farven på en fraktal. Denne indlæring er så vigtig for dyrets overlevelse, at den medfører de mentale og kropslige tilstande, som vi i daglig tale kalder følelser.
Eksperimenter fra neuropsykologi, neurofysiologi og funktionel hjerneforskning er blevet brugt til at identificere hjernestrukturer, som er nødvendige for dannelsen af emotionelle tilstande. Dersom disse hjernestrukturer beskadiges, opstår der afgørende ændringer i emotionel og social adfærd. På det seneste har interessen samlet sig om den orbitofrontale cortex, der er mere udviklet hos mennesker end hos andre dyr. Et klassisk eksempel er den tragiske case med den unge jernbaneingeniør Phineas P. Gage, hvis orbitofrontale cortex på dramatiske vis blev gennemboret af en metalstang i 1848. Gage overlevede mirakuløst ulykken, men gennemgik derefter en radikal ændring i sin adfærd; fra at være meget samvittighedsfuld, til hvad der bedst kan beskrives som afstumpet og hensynsløs.
Nyere neuropsykologiske cases har yderligere bekræftet betydningen af den orbitofrontale cortex, og impliceret den i alvorlige emotionelle problemer som psykopati og sociopati. Disse cases har øget opmærksomheden på betydningen af den orbitofrontale cortex i emotion og social adfærd, men har ikke øget vores forståelse af de grundlæggende neurale principper hos normale mennesker.
Emotionelle skader
Emotionelle og sociale problemer som følge af hjerneskade er i sagens natur ofte ganske subtile og bliver ikke nødvendigvis fanget af neuropsykologernes standardtests, som først og fremmest er lavet til at finde graverende problemer med for eksempel motorik og hukommelse. Det betyder at emotionelle skader ofte forbliver udiagnosticerede, hvilket skaber store problemer for den nærmeste familie, der må forsøge at leve med de radikale ændringer i den hjerneskadedes personlighed.
Grundlæggende for menneskets sociale og emotionelle indlæring er vores tilpasningsevne, hvor de fleste hurtigt evner at ændre deres adfærd, når der sker ændringer, i hvad der fører til henholdsvis belønning og straf.
Neurologen Antonio Damasio og kollegaer skabte en test med spillekort for at finde disse subtile skader hos patienter, der var ude af stand til at ændre deres adfærd i forbindelse med valg af spillekort med tilhørende størrelse tab og gevinst. Selv om patienterne udmærket var i stand til at fortælle, at det ville være bedre at vælge kort med små gevinster og små tab, snarere end store gevinster men endnu større tab, så vedblev de med at vælge kortene med store gevinster. Patienterne viste sig at have skader i den orbifrontale cortex, men også i andre hjernestrukturer. For at lokalisere de nødvendige hjernestrukturer kunne man derfor ønske sig at hjerneskanne normale mennesker, mens de udfører spillekortsopgaven. Desværre er spillekortsopgaven ikke velegnet til dette formål blandt andet på grund af testens varighed og mangel på gentagelser.
Sideløbende har vores forskningsgruppe ledet af Oxford-professor Edmund T. Rolls designet og benyttet et lignende hasardspil som deler en række karakteristika med spillekortsopgaven. Man skal lære, hvilken af to fraktaler der giver pengegevinst, og vedblive med at vælge denne gode fraktal og undgå den anden, dårlige, fraktal. For at gøre testen lidt mere interessant og sværere at verbalisere, så kan man imidlertid også tabe lidt på den gode fraktal og vinde lidt på den dårlige fraktal. Efter et stykke tid bytter de to fraktaler roller, således at man nu vinder på den tidligere dårlige fraktal og taber på den tidligere gode fraktal.
Som nævnt i starten har patienter med skader i den orbifrontale cortex store problemer med at opnå gevinst i hasardspillet på samme måde som i Damasios spillekortsopgave. Men i modsætning til spillekortsopgaven, så kan hasardspillet glimrende bruges til hjerneskanning.
Overraskende fund
Vi har derfor hjerneskannet en gruppe normale mennesker og vist, at de ganske rigtig benytter den orbifrontale cortex til at holde styr på, hvilket stimulus der giver gevinst. Men ganske overraskende viste det sig, at der er en opdeling mellem den mediale og laterale del af den orbitofrontale cortex, hvor hjerneaktiviteten er korreleret med størrelsen af henholdsvis gevinst og tab. Det er en højst interessant opdagelse, som for første gang har givet os indsigt i, hvordan vores hjerner holder styr på tab og gevinst, som er vigtige delkomponenter i vores følelsesfulde hjerne.
Men som altid henstår en lang række ubesvarede spørgsmål som for eksempel i hvilken grad denne opgave løses i samarbejde med andre hjernestrukturer som for eksempel amygdala. Vi er derfor allerede i gang med en lang række andre eksperimenter som skal kaste lys over disse spørgsmål. Håbet er naturligvis en dag at kunne hjælpe hjerneskadede mennesker som Roger, men også at hjælpe de mange almindelige mennesker, som vil komme ud for en alvorlig depression i deres levetid.
*Doherty J., Kringelbach M.L., Rolls E.T., Hornak J. & Andrews C. (2001) Abstract Reward and Punishment Representations in the Human Orbitofrontal Cortex, Nature Neuroscience 4(1):95-102.
FAKTA - Ny forskning
*Hjerneforskeren Morten Kringelbach er i denne uge blevet opfordret af Informations videnskabsside til at skrive om sin egen forskning, som han sammen med sine kolleger fra Oxford University fornylig har offentliggjort i fagbadet Nature Neuroscience
