Sponseret af Danmarks Tekniske Universitet

DTU er et selvejende universitet med uddannelse, forskning, myndighedsbetjening og innovation.  

Ny forskning giver præcist 3-d-billede af hjernen
En DTU-studerende kan have fundet en vigtig brik i arbejdet med at forstå menneskets vel nok største hemmelighed: hjernen. Perspektiverne er blandt andet bedre behandling af patienter med epilepsi.

Carsten Stahlhut er ph.d.-studerende ved DTU Informatik. Ved hjælp af sine forskningsresultater kan han med stor præcision rekonstruere en 3-d-tegning af hjernens aktiviteter og dermed hjælpe psykiatriske patienter med behandling samt på sigt øge bevidstheden om vores mentale helbred. Foto: Nanna Kreutzmann

Carsten Stahlhut er ph.d.-studerende ved DTU Informatik. Ved hjælp af sine forskningsresultater kan han med stor præcision rekonstruere en 3-d-tegning af hjernens aktiviteter og dermed hjælpe psykiatriske patienter med behandling samt på sigt øge bevidstheden om vores mentale helbred. Foto: Nanna Kreutzmann

Tænk, hvis man hver morgen kunne stå op og måle sit mentale helbred ved hjælp af en mobil hjernescanner på samme måde, som man vejer sig på sin vægt eller måler sin puls under en løbetur. Og tænk, hvis man samtidig vidste, hvad der så skulle til for at komme i bedre humør, hvis der skulle være problemer.

Det er et af perspektiverne i et ph.d.-projekt, som er i gang på DTU Informatik.

Carsten Stahlhut, der er ph.d.-studerende ved DTU Informatik, forsker i hjernens biologi.

Ved hjælp af elektroder og hans matematiske model ”3D EEG rekonstruktion” kan han måle, hvor i hjernen der er aktivitet, og hvordan vi reagerer på eksempelvis et bestemt stykke musik eller et bestemt ansigt. Bliver vi deprimerede, energisk overstadige eller lykkelige?

»Med metoden kan man tage et decideret mål af, hvordan man oplever verden netop i det øjeblik, hvor målingen foretages. Man kan derfor bruge metoden til at skræddersy musikoplevelser, så man optimerer følelsen af for eksempel lykke,« forklarer ph.d.-studerende Carsten Stahlhut fra DTU Informatik.

3-d-tegninger af hjernen

Carsten Stahlhut har gennem de sidste tre år arbejdet på at udvikle en statistisk matematisk model, der kan bruges til at udregne, hvor i hjernen der er aktivitet, når man eksempelvis præsenteres for et ansigt, er deprimeret eller føler sig lykkelig.

Ved hjælp af målinger fra 64-256 elektroder, der er påsat en forsøgspersons hoved, kan han rekonstruere en meget præcis 3-d-tegning af den aktivitet, der er foregået i den indre hjerne.

Ved hjælp af målinger fra 64-256 elektroder, der er påsat en forsøgspersons hoved, kan Carsten Stahlhut rekonstruere en meget præcis 3-d-tegning af den aktivitet, der er foregået i den indre hjerne. Foto: Nanna Kreutzmann

Og det er netop målingerne af den indre hjerne, der er interessante, da man hidtil kun har kunnet måle på den ydre hjerneskal og derfor i højere grad har måttet gætte sig frem til, hvor i hjernen aktiviteten egentlig stammer fra.

»Med elektroderne måler vi spændinger, der er genereret af strøm lavet af neuroner inde i hjernen. Vi ser så på den forhåndsviden, som vi har om hjernen, og tager desuden højde for støj, der kan forstyrre målingerne inden i og uden for hjernen. På den måde kan vi rekonstruere mere nøjagtige funktionelle 3-d-billeder af den indre kringlede hjerne end hidtil,« forklarer han.

Carsten Stahlhuts matematiske model er den første i verden, der ud fra EEG-signalet alene kan reducere den støj, der altid vil være ved sådanne målinger og minimere den usikkerhed, der er i forhold til, hvordan hjernens anatomi ser ud.

Hjælp til psykiatriske patienter

De langt skarpere og mere veldefinerede billeder af, hvor en aktivitet i hjernen foregår, er særlig brugbare for lægevidenskaben, der med større sikkerhed vil kunne lokalisere problemer i hjernen og dermed lettere diagnosticere og behandle psykiatriske patienter.

»Kildelokalisering anvendes for eksempel ved behandling af epilepsi, hvor man har brug for bedre definition af de områder, som er årsag til patientens anfald, forud for en eventuel hjerneoperation,« forklarer professor Lars Kai Hansen, der er vejleder på Carsten Stahlhuts ph.d.-afhandling.

Han bakkes op af psykiatriprofessor Tom Bolwig fra Rigshospitalet:

»Med den nye metode vil man kunne skelne imellem forskellige former for depression, som op imod 150.000 danskere er i behandling for, og dermed kunne iværksætte effektiv og korrekt behandling. Eksempelvis vil man hurtigt kunne se, om de såkaldte lykkepiller har en medicinsk effekt, eller om det er samtaleterapi, der er vejen frem for den pågældende patient,« siger Tom Bolwig.

Med den nye metode vil man kunne skelne imellem forskellige former for depression, som op imod 150.000 danskere er i behandling for, og dermed kunne iværksætte effektiv og korrekt behandling. Eksempelvis vil man hurtigt kunne se, om de såkaldte lykkepiller har en medicinsk effekt, eller om det er samtaleterapi, der er vejen frem for den pågældende patient

Tom Bolwig

Mobil hjernescanner

Professor Lars Kai Hansen mener også, at forskning i EEG-teknologien er vigtig for hjerneforskningen. Ifølge ham er EEG både økonomisk fordelagtigt, behageligere og langt mere fleksibelt at bruge end MRI-scanninger, som man hidtil har brugt til at indhente viden om hjernen.

»Siden 1990’erne har hjernebilleder fra MRI-scannere været den vigtigste kilde til viden om hjernen. Men MRI-scannere er kæmpemaskiner med dårlig komfort for forsøgspersonerne. Og når man gerne vil forstå, hvordan hjernen virker, er det et stort problem, at vi ikke kan MRI-scanne i ’naturlige omgivelser’. EEG er en meget mere fleksibel teknologi, og vi tror på, at EEG på længere sigt kan blive lige så god, måske bedre end MRI, til at afdække hjernens funktion. Men det kræver, at vi bliver bedre til at lokalisere hjerneaktivitet ud fra elektriske signaler. Derfor er Carstens resultater vigtige,« forklarer professor Lars Kai Hansen.

Psykiatriprofessor Tom Bolwig supplerer:

»Det er yderst vigtig pioner-forskning for psykiatrien. I modsætning til andre former for billeddannelser af hjernen viser EEG hjernens elektriske aktivitet, mens den foregår og i hvilke regioner. Det er fantastisk, når ingeniørkunst og den medicinske verden på denne her måde kan gå sammen og samarbejde. Det er vejen frem.«

EEG kan i princippet blive helt mobilt og anvendes til at foretage hjernescanninger døgnet rundt. Det vil på sigt kunne øge vores bevidsthed om vores mentale helbred og dermed fremønske særlige mentale tilstande.

Men inden metoden kan tages i brug i praksis, er der en del forskning, der skal udføres. Carsten Stahlhut skal i første omgang forsvare sin ph.d.-afhandling i slutningen af foråret.

Videnskab.dk Podcast

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

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs mere om Hubbles utrolige billeder her.