Hjärnans speglar

Tungan rycker till inne i munnen när en sändare fyrar av en magnetpuls rakt genom skallbenet in i en liten del av hjärnbarken på vänster sida av huvudet. Jag sitter i ett mörkt rum och ser en film där en hand greppar ett stort grönt äpple, och sedan en liten jordgubbe. Det märkliga experimentet handlar om hur det talade språket en gång kan ha uppstått ur enkla gester.

En grupp forskare i den italienska staden Parma menar att en speciell sorts celler i hjärnan är en förutsättning för språk, imitation, medkänsla och flera andra sociala fenomen. Cellerna kallas spegelneuroner. De liknar speglar genom att de beter sig likadant både när man själv gör något och när man ser någon annan göra samma sak.

– Spegelneuronerna ingår i system som gör att du kan ställa dig i någon annans skor, säger Giacomo Rizzolatti, professor i fysiologi vid Università degli studi di Parma, Italien.

Han leder en grupp forskare som upptäckte spegelneuronerna i början av 1990-talet, mer eller mindre av en slump. De hade kopplat elektroder till nervceller hos en apa för att mäta den elektriska aktiviteten i en del av hjärnbarken som arbetar med att planera och utföra rörelser.

Giacomo Rizzolatti startar en videoinspelning med ett musklick på sin dator. Något riktigt experiment får jag inte se eftersom universitetet, av rädsla för att bli attackerat av djurrättsaktivister, har förbjudit obehöriga att träffa aporna. Filmen visar en liten makak fastspänd i en stol av plexiglas i ett laboratorium. Apan sträcker ut ena armen efter en jordnöt. I samma ögonblick som han sluter fingrarna om nöten sprakar en högtalare kopplad till en nervcell: brrrrrrrrip! Apan tar en ny nöt, och det sprakar igen. Än så länge går allt enligt förväntningarna.

Så syns en forskare i vit rock till vänster i bildrutan. Apan tittar storögt, men rör sig inte ur fläcken. Mannen greppar en nöt – och från högtalaren hörs ett starkt brrrrrrrrip! Mannen och apan fortsätter att plocka upp nötter. Varje gång någon tar en ny nöt hörs samma ljud. Apans spegelneuron reagerar på rörelsen – oavsett vem som utför den. Det verkar alltså som om en gräns mellan mannen och apan är upplöst på nervsystemets mest grundläggande elektriska nivå.

De italienska forskarna publicerade den första artikeln om upptäckten år 1996. Sedan dess har hjärnans speglar inspirerat till nya teorier om allt från hur vi lär oss att knyta skorna till vad som orsakar autism. Den urgamla insikten om att man känner andra som man känner sig själv har fått stöd av laboratorieexperiment. Vilayanur Ramachandran, professor i neurovetenskap vid University of California i San Diego, USA, hör till de största entusiasterna. I en ofta citerad uppsats förutspår han att spegelneuroner kommer att bli lika viktiga inom psykologin som upptäckten av DNA har varit inom biologin.

Giacomo Rizzolatti och hans medarbetare tänkte sig från början att spegelneuronernas viktigaste uppgift är att imitera rörelser. Experimentet visade ju att apan bara genom att se någon ta upp en nöt automatiskt skapade en kopia av rörelsen i sitt eget huvud. Men makaker är så dåliga på att apa efter att det knappast kan vara hela förklaringen.

Människor, däremot, är mästare på att imitera. Och vårt system av spegelneuroner är mer avancerat än apornas. Hos apor reagerar systemet på själva syftet med en rörelse: att plocka upp en nöt. En människas spegelneuroner reagerar dessutom på rörelser som inte har något uppenbart praktiskt syfte, till exempel balett. Det kan vara ett skäl till att människor är så mycket bättre än apor på att apa efter.

De etiska reglerna tillåter inte att forskare borrar hål i skallen på folk för att stoppa in elektroder i deras hjärnor. Därför finns det inga direkta mätningar från enskilda spegelneuroner hos någon människa. Men under de senaste åren har flera laboratorier – de flesta i samarbete med forskarna i Parma – undersökt grupper av spegelneuroner från skallens utsida med hjärnkameror och andra indirekta metoder. Resultaten visar att spegelneuroner är utspridda i delar av hjärnbarken som hanterar bland annat rörelser, känslor och språk.

– Upptäckten har förändrat vår syn på hur hjärnan fungerar, säger Riitta Hari, professor och chef för en grupp hjärnforskare vid Tekniska högskolan i finska Esbo.

Enligt den gängse bilden skickar ögonen och de andra sinnesorganen information till hjärnbarken för analys. När analysen är klar kan den motoriska barken – hjärnans avdelning för viljestyrda rörelser – skicka signaler till musklerna så att kroppen rör sig på lämpligt sätt.

De nya resultaten visar att vi ”ser” med den motoriska barken. Analysen av vad andra gör börjar med en automatisk simulering i den egna hjärnan. Giacomo Rizzolatti illustrerar genom att plocka upp en penna från skrivbordet.

– Nu aktiveras några celler i min hjärna: brrrrip. Det betyder greppa. Samma celler aktiveras när du greppar pennan, och då förstår jag direkt vad du gör, säger han.

Hjärnan tolkar alltså ”spegelbilden” som om den vore en egen rörelse. Men hur vet man då vem som greppar pennan, och vem som bara tittar på?

– Det är enkelt, svarar Giacomo Rizzolatti. Hjärnan har tillgång både till min avsikt och till information om kroppsdelarnas inbördes lägen. Spegelneuronerna samspelar med resten av nervsystemet.

Den nära kopplingen mellan egna och andras rörelser har också lett till spekulationer om hur språket har uppstått. Många forskare anser att våra tidiga förfäder utbytte tankar med grymtningar och skrän. Giacomo Rizzolatti och hans medarbetare tror att språket i stället började med gester. Den tanken har diskuterats i flera sekler. Men nu kan forskningen om spegelneuroner länka samman sändarens och mottagarens gester.

– Att greppa något betyder samma sak för dig som för mig. Gesten har en direkt mening som vi inte behöver komma överens om, säger han.

Till saken hör att det finns gott om spegelneuroner i de områden av hjärnan hos apor som styr händernas rörelser. Vi människor använder motsvarande områden när vi pratar med varandra. Än i dag finns täta band mellan hand och mun i våra hjärnor. En människa som klipper med en sax har till exempel en tendens att samtidigt ”klippa” med läpparna. Och om man plockar upp ett litet föremål med fingrarna samtidigt som man uttalar en stavelse – till exempel ”ba” – så öppnar sig munnen mindre än om man greppar ett stort föremål.

Något liknande händer om man i stället ser någon annan plocka upp små eller stora föremål. Föremålets storlek påverkar delar av hjärnan som styr talets muskulatur. Det visar undersökningar med riktade magnetfält som förstärker hjärnans impulser att signalera till musklerna, så kallad TMS (transkraniell magnetstimulering). Det var ett sådant experiment jag deltog i. Syftet var att se hur en film där en hand greppar äpplen eller jordgubbar påverkar tungans rörelser.

Med samma metod har de italienska forskarna tidigare upptäckt att ord med tydliga r, till exempel birra (öl) utlöser starkare impulser att röra tungan än ord utan r, till exempel baffo (mustach). Både gester och ljud lämnar alltså ett slags eko i delar av hjärnan som styr talet. Giacomo Rizzolattis slutsats är att spegelneuronerna är den felande länken i språkets utveckling.

Forskare talar ofta om spegelneuroner i samband med begrepp som empati och avsikt. Elektriska signaler från enstaka celler i hjärnan kan förstås inte förklara sådana komplicerade mentala och sociala fenomen. Men på senare år har forskningen om spegelneuroner avslöjat mekanismer som åtminstone i mycket enkla situationer kan hjälpa oss att kliva in i någon annans verklighet. Ett slående exempel handlar om avsmak.

Lukten av härsket smör och ruttna ägg aktiverar ett område i hjärnbarken som kallas insula. Det visade forskarna i Parma tillsammans med några kolleger i Frankrike och Nederländerna för tre år sedan med hjälp av en hjärnkamera. Försökspersonerna fick även se filmklipp av människor som sniffar i en tratt och reagerar med avsmak. De äcklade ansiktena lämnade nästan samma avtryck i hjärnan som de äckliga lukterna. Smärta fungerar enligt samma princip. Vi kan alltså dela mönster i hjärnan som hänger samman med några av våra mest grundläggande känslor.

Olika slags spegelneuroner kan också reagera på andra människors syften. En person som greppar en tekopp kan vara på väg att ta en slurk. Han kan också vara i färd med att samla ihop disk. Vissa spegelneuroner märker ingen skillnad. Men i fjol rapporterade Giacomo Rizzolatti och hans medarbetare att det finns kedjor av spegelneuroner som reagerar på rörelser i ett visst sammanhang. En viss kedja är aktiv om tekoppen står på ett nydukat bord, en annan om den är omgiven av smulor och skrynkliga servetter. På så vis verkar spegelneuroner vara inblandade i att förutsäga vad rörelser kommer att leda till.

Ny svensk forskning visar att barn tidigt börjar använda sitt spegelsystem för att förutsäga andras rörelser. Claes von Hofsten, psykologiprofessor vid Uppsala universitet, och hans medarbetare lät både vuxna och spädbarn se en film där en hand tar färgglada bollar och lägger dem i en burk. De vuxna följde rörelsen med blicken som om handen hade varit deras egen, helt i linje med tidigare resultat. De fäste blicken på målet – burken – långt innan handen hunnit dit. Ettåringar gjorde likadant. Men sex månader gamla spädbarn kunde inte förutsäga var bollen skulle ta vägen. De hade hela tiden ögonen rakt på bollen.

– Något viktigt händer under andra halvan av livets första år, säger Claes von Hofsten.

Då brukar barn lära sig att lägga saker någon annanstans än i sin egen mun. Och först när barnet har lärt sig styra sin egen kropp är det redo att förutsäga vad andras rörelser kommer att leda till.

Både barn och vuxna fick också se en variant av filmen där handen var bortredigerad så att bollarna såg ut att sväva fram genom tomma luften. När de såg filmen kunde varken barn eller vuxna förutsäga vart bollen skulle ta vägen. Tydligen behöver spegelneuronerna en annan människa att spegla sig i för att göra sitt jobb.

Just nu försöker Claes von Hofsten och hans medarbetare kartlägga spegelneuroner hos barn med autism. Flera andra grupper är inne på samma spår. Autism ingår i ett spektrum av störningar som bland annat gäller förmågan att sätta sig in i någon annans situation. Därför ligger det nära till hands att leta efter orsaken till autism bland hjärnans speglar. Tidigare i år rapporterade en grupp forskare i USA att barn med autism har svaga reaktioner i sina spegelneuroner och att reaktionerna är svagast hos de barn som har störst problem i sociala situationer.

Självklart kan både svaga spegelneuroner och problem i sociala situationer ha helt andra och betydligt mer invecklade orsaker. Trots decennier av forskning finns det ingen klar bild av vad autism beror på. Men många forskare tror att en viktig nyckel finns i hjärnans spegelsystem. Giacomo Rizzolatti och hans medarbetare har nyligen upptäckt en liten men intressant egenhet hos barn med autism.

En person utan autism som ska ta upp och äta en karamell börjar omedvetet öppna munnen en bråkdel av en sekund innan handen hinner fram. En serie delrörelser är smidigt sammanlänkade till en kedja. Rörelserna i kedjan har redan från början ett syfte: att stoppa något i munnen. Men ett barn med autism öppnar munnen först när handen har hunnit ända fram. Det är som om kedjan är ersatt av en serie lösa länkar. Varje delrörelse arbetar för sig. Giacomo Rizzolatti tror att spegelneuroner hos människor med autism reagerar på andras delrörelser, men missar helheten och syftet. Svårigheten att läsa andra människor uppstår alltså ur en brist på samordning i hjärnans spegelsystem. Men borde i så fall inte blinda människor ha samma svårigheter?

– Nej, spegelneuroner kan också reagera på ljud och andra intryck. Dessutom kan spegelsystemet delvis vara medfött, säger Giacomo Rizzolatti.

Men man kan träna sina spegelneuroner. Människor som har blivit bra på att äta med pinnar eller dansa balett har spegelneuroner som reagerar starkt när de ser någon annan utföra samma sorts rörelser. Giacomo Rizzolatti spekulerar om huruvida människor med autism skulle kunna träna upp samordningen i hjärnans spegelsystem, till exempel genom att gympa till musik.

– Jag har funderat över varför så många går och gympar. Ett skäl kan vara att det faktiskt är ett slags kommunikation, säger Giacomo Rizzolatti.