Hvad er det ved den menneskelige hjerne, der gør os klogere end andre dyr?
Ny forskning leverer spændende svar - det handler måske om samarbejdet mellem hjernedele, hvor det hele går op i en højere enhed.
 Mennesket aber chimpanse makakabe genetik hjerne synapser distribueret system af informationsbehandling matematik

Ved hjælp af data fra chimpansehjerner samt menneskedonorer har ny forskning muligvis fundet en vigtig brik til puslespillet om menneskets hjerneudvikling. (Foto: Marijn Vandevoorde / Unsplash)

Ved hjælp af data fra chimpansehjerner samt menneskedonorer har ny forskning muligvis fundet en vigtig brik til puslespillet om menneskets hjerneudvikling. (Foto: Marijn Vandevoorde / Unsplash)

Partner The Conversation

Videnskab.dk oversætter artikler fra The Conversation, hvor forskere fra hele verden selv skriver nyheder og bringer holdninger til torvs

Menneskets kognitive evner er uovertrufne.

Ingen anden art har sendt rumfartøjer til andre planeter, produceret livreddende vacciner eller skrevet poesi. 

Spørgsmålet om, hvordan information bliver bearbejdet i den menneskelige hjerne, har længe fascineret kognitionsforskerne, men uden at det har ført til et endeligt svar.

Vores forståelse af hjernens funktioner har ændret sig gennem årene, men nuværende teoretiske modeller beskriver hjernen som et 'distribueret system af informationsbehandling'. 

Det vil sige, at hjernen har forskellige komponenter, som er tæt forbundet gennem hjernens netværk. For at interagere med hinanden udveksler hjerneregionerne information gennem et system af input- og output-signaler.

Lille del af et komplekst billede

Det er dog kun en lille del af et mere komplekst billede.

I et studie publiceret i Nature Neuroscience viser vi, ved hjælp af evidens fra forskellige arter og flere neurovidenskabelige discipliner, at der ikke kun er én type informationsbehandling i hjernen. 

Der er forskel på, hvordan information bearbejdes i henholdvis mennesker og andre primater, hvilket kan forklare, hvorfor vores arts kognitive evner er så overlegne.

Vi lånte begreber fra matematisk teori for overførsel af information eller signaler - såkaldt informationsteori - til at kortlægge, hvordan hjernen bearbejder information.

Informationsteori er studiet af kvantificering, opbevaring og viderebringelse af information og afgørende for teknologier som internettet og kunstig intelligens.

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet og Syddansk Universitet.

Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.

Forskellige hjerneregioner bruger forskellige strategier

Vi fandt frem til, at forskellige hjerneregioner faktisk bruger forskellige strategier til at interagere med hinanden.

En del hjerneregioner udveksler information med andre regioner på en meget stereotyp måde ved hjælp af input og output. 

Det sikrer, at signalerne når frem på en reproducerbar og pålidelig måde. 

Det er tilfældet for regioner, der specialiserer sig i sensoriske og motoriske funktioner (som behandling af lyd-, visuel- eller bevægelsesinformation).

Redundans leverer robusthed og pålidelighed

Tag for eksempel øjnene, som sender signaler til bagsiden af hjernen til bearbejdning.

Størstedelen af den information, der sendes, er duplikater, der leveres af hvert øje. 

Halvdelen af denne information er med andre ord ikke nødvendig. Derfor kalder vi denne type input-output informationsbehandling 'redundant' (overflødig, red.)

Men redundansen (det spild, der sker ved overførelse af en information, red.) leverer robusthed og pålidelighed og gør os i stand til stadig at se med kun ét øje. 

Denne evne er afgørende for vores overlevelse. Faktisk er den så afgørende, at forbindelserne mellem disse hjerneregioner er anatomisk permanent tilsluttet i hjernen, lidt ligesom en fastnettelefon.

Synergetisk bearbejdning

Men ikke al information, som øjnene leverer, er redundant.

Ved at kombinere information fra begge øjne er det muligt for hjernen at bearbejde faktorer som dybde og afstand mellem forskellige objekter. Det er eksempelvis sådan, mange slags 3D-briller, vi bruger i biografen, fungerer.

Det er et eksempel på en fundamentalt anderledes måde at bearbejde information på, hvor samspillet mellem forskellige faktorer forstærker hinanden, så den kombinerede effekt bliver større end summen af de enkelte faktorers bidrag.

Vi kalder denne type informationsbehandling - hvor komplekse signaler fra forskellige hjernenetværk integreres - for 'synergetisk'.

Synergetisk bearbejdning er mest udbredt i hjerneområder, der understøtter en lang række mere komplekse kognitive funktioner som opmærksomhed, indlæring, arbejdshukommelse, social og numerisk kognition. 

Mennesket aber chimpanse makakabe genetik hjerne synapser distribueret system af informationsbehandling matematik

Der er forskel på, hvordan information bearbejdes i henholdvis mennesker og andre primater, hvilket kan forklare, hvorfor vores arts kognitive evner er så overlegne. (Foto: David Matos / Unsplash)

Det er dog ikke fastlåst, hvor og hvordan dette synergetiske samarbejde opstår; det kan ændre sig som reaktion på vores oplevelser og forbinde forskellige netværk på forskellige måder.

Det gør kombinationen af information lettere.

Områder, hvor en stor del synergi finder sted - for det meste forrest og midterst i cortex (hjernens ydre lag) - integreres forskellige informationskilder fra hele hjernen. 

De er derfor mere bredt og effektivt forbundet med resten af hjernen end de regioner, der beskæftiger sig med primær sanse- og bevægelsesrelateret information.

Områder med høj synergi, der understøtter integration af information, har også typisk mange synapser; de mikroskopiske forbindelser, der gør det muligt for nervecellerne at kommunikere.

Er det synergi, der gør os specielle?

Vi ønskede at afdække, om denne evne til at akkumulere og opbygge information gennem komplekse netværk på tværs af hjernen er forskellig mellem mennesker og andre primater, som er vores nære evolutionære slægtninge.

For at afdække det, så vi på hjerneskanningsdata og genetiske analyser af forskellige arter. 

Vi fandt, at synergetiske interaktioner tegner sig for en højere andel af den samlede informationsstrøm i den menneskelige hjerne end i hjernen hos makak-aber. 

Det er på trods af, at begge arters hjerner er lige afhængige af redundant information.

Gennemgået en signifikant udvidelse i løbet af evolutionen

Men vi kiggede også specifikt på det præfrontale cortex, den forreste del af hjernens frontallap, også kaldet pandelappen, som understøtter mere avanceret kognitiv funktion. 

Hos makaker er redundant informationsbehandling mere udbredt i denne region, hvorimod det hos mennesker er et synergitungt område.

Det præfrontale cortex har også gennemgået en betydelig udvidelse i løbet af evolutionen. 

Da vi undersøgte data fra chimpansehjerner, fandt vi, at jo mere en region af den menneskelige hjerne størrelsesmæssigt havde udvidet sig i løbet af evolutionen i forhold til chimpansens, desto mere var denne region afhængig af synergi.

Mennesket aber chimpanse makakabe genetik hjerne synapser distribueret system af informationsbehandling matematik

Det præfrontale cortex i menneskehjernen har gennemgået en signifikant udvidelse i løbet af evolutionen. (Foto: Shutterstock)

En vigtig brik til puslespillet om menneskets hjerneudvikling

Vi så også på genetiske analyser fra menneskedonorer. 

De viste, at hjerneregioner forbundet med bearbejdning af synergetisk information er mere tilbøjelige til at udtrykke gener, der er unikt menneskelige og relateret til hjernens udvikling og funktion, som intelligens.

Vi konkluderede derfor, at det ekstra menneskelige hjernevæv, erhvervet som et resultat af evolution, primært kan være dedikeret til synergi. 

Det kan derfor være fristende at konkludere, at fordelene ved større synergi til dels kan forklare vores arts større kognitive evner. Synergi er muligvis en vigtig brik i puslespillet om menneskets hjerneudvikling, som vi manglede før.

Vores forskningsarbejde afslører, hvordan den menneskelige hjerne navigerer i afvejningen mellem pålidelighed og integration af information - vi har brug for begge dele. 

Det er vigtigt, at de teoretiske rammer, vi udviklede, rummer løftet om kritisk ny indsigt i en bred vifte af neurovidenskabelige spørgsmål, lige fra generel kognition til lidelser.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.

The Conversation

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om det bizarre havdyr her.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk