Vores opfattelse af tid føles naturlig, men ny forskning viser, at der bag kulisserne foregår noget utrolig sofistikeret.
Uanset om vi afslutter en sætning, træder på bremsen eller returnerer en tennisbold – bag hver flydende bevægelse gemmer sig en præcis indre tidsmekanisme. Forskere i USA beskriver nu, hvordan to specifikke hjerneområder samarbejder som en slags biologisk timeglas, og hvilken betydning det kan få for behandling af bevægelsesforstyrrelser.
Timeglasset dybt inde i hjernen
Den nye forskning kommer fra et neurologisk institut i Florida og blev offentliggjort i et førende videnskabeligt tidsskrift. Teamet fokuserede på to kendte aktører inden for motorik: den motoriske cortex, som styrer bevægelser, og striatum, en central struktur der hjælper med at starte og stoppe bevægelser. Begge områder har længe været mistænkt for at være hjernens “tidsvogter”, men deres præcise rolle forblev uklar.
Forskerne demonstrerer, at den motoriske cortex og striatum tilsammen danner en fleksibel tidsmekanisme, der ligner den øverste og nederste del af et timeglas.
Ifølge undersøgelsen sender den motoriske cortex en strøm af nervesignaler til striatum. Disse signaler ophobes dér, præcis som sandkorn i en glaskolbe. Når tærsklen nås, går kroppen over til handling: en muskel trækker sig sammen, en hånd bevæger sig, en tunge slikker efter en belønning.
Mus der skulle ramme præcis ét sekund
For at afkode denne mekanisme trænede forskerne mus til at reagere på et bestemt tidspunkt. Dyrene fik en dråbe væske som belønning, når de slikkede ved en dispenser cirka ét sekund efter et signal. Ved at gentage denne opgave kunne forskerne nøjagtigt måle, hvor godt musene vurderede tiden.
Samtidig registrerede de aktiviteten i tusindvis af neuroner i både den motoriske cortex og striatum. Der opstod dermed en slags “film” af hvad der sker i hjernen, mens sekundet tikker af.
- Opgave: slikke efter cirka 1 sekund
- Måling: overvågning af tusindvis af neuroner samtidigt
- Fokus: motorisk cortex og striatum
- Mål: se hvordan begge områder sammen koder tid
Men det stoppede ikke dér. Ved hjælp af optogenetik – en teknik hvor lys meget målrettet kan slukke for neuroner – afbrød teamet midlertidigt aktiviteten i ét af de to hjerneområder. Således kunne de teste, hvad der sker, når man drejer eller klemmer den ene side af timeglasset.
Hvad sker der når timeglasset presses sammen
Da forskerne kortvarigt “slukkede” for den motoriske cortex, stoppede strømmen af nervesignaler til striatum. I timeglas-metaforen: den øverste kolbe blev presset sammen, så sandet ikke længere kunne falde ned.
Nedlukning af den motoriske cortex satte den indre timer på pause: musene reagerede senere, som om tiden stod stille et øjeblik.
Nerveaktiviteten i striatum opbyggedes langsommere, og musene slikkede efter deres belønning mærkbart senere end normalt. Deres adfærd så ud som om deres indre ur tog en pause. Det sekund, de skulle estimere, blev trukket ud.
Og når timeglasset vendes om
Effekten var anderledes, da forskerne kortvarigt slukkede for selve striatum. I stedet for blot at stoppe strømmen, så det ud til at timingen startede helt forfra. Funktionelt virkede det som at vende timeglasset om: tælleren gik tilbage til begyndelsen.
Musene ventede derefter endnu længere med at slikke, som om den forløbne tid skulle opsamles igen fra start. Adfærd og hjerneaktivitet viste sammen, at striatum ikke bare modtager, men også fungerer som et lager for det “akkumulerede” tidssignal.
Hvorfor det angår alle sammen
Disse opdagelser virker ved første øjekast primært relevante for neuroforskere og laboratorietus. Alligevel berører dette arbejde noget, der optager hele samfundet, hele den aldrende befolkning: bevægelsesforstyrrelser som Parkinsons sygdom og Huntingtons sygdom.
Parkinson og Huntington forstyrrer præcis de to områder – motorisk cortex og striatum – som tilsammen udgør den indre tidsmekanisme.
Hos patienter med Parkinsons sygdom går det i stå med at starte bevægelser. Gang, tale og håndbevægelser bliver langsommere og mere rykvise. Huntingtons sygdom ledsages af ufrivillige, uregelmæssige bevægelser. I begge tilfælde er kommunikationen mellem cortex og striatum forstyrret. De nye resultater viser, at der ikke blot gemmer sig et motorisk problem, men også et problem med timing.
Når det indre timeglas svigter, bliver bevægelser upræcise, dårligt timet og svære at koordinere. For patienter betyder det flere fald, flere vanskeligheder med at tale, større afhængighed i hverdagen. For sundhedssystemerne betyder det højere omkostninger, større efterspørgsel på rehabilitering og voksende pres på pårørende, fra by til land.
Fra grundforskning til mulig terapi
Springet fra mus til menneske forbliver stort, men den mekanisme der nu bliver synlig, åbner flere retninger for fremtidig forskning. Ved bedre forståelse af hvordan motorisk cortex og striatum sammen koder tid, kan læger og ingeniører tænke mere målrettet om interventioner.
Mulige retninger, som teams verden over allerede undersøger:
- Målrettet dyb hjernestimulation, der ikke kun korrigerer rytme, men også tidsmønstre.
- Rehabiliteringsøvelser der eksplicit fokuserer på timing-træning, eksempelvis ved hjælp af lyd- eller lyssignaler.
- Computermodeller der simulerer timeglassets funktion og tester, hvordan medicin eller stimulation påvirker “sandets flow”.
- Bærbare sensorer der rettidigt signalerer afvigende timing i bevægelse, endnu før diagnose.
Hvordan føles et defekt indre ur
Personer med Parkinsons sygdom rapporterer ofte, at deres krop “halter bagefter” det, de ønsker at gøre. At gå gennem en dør tager pludselig tre gange længere. At hælde kaffe foregår rykvist, fordi kroppen reagerer for sent eller omvendt for tidligt på det, øjnene ser. Denne oplevelse stemmer påfaldende godt overens med billedet af et timeglas, der ikke flyder jævnt.
Selv raske mennesker bemærker denne indre mekanisme. Den der sover lidt, har stor stress eller tager visse lægemidler, mister sans for timing: reaktioner bliver langsommere, koordinationen svækkes, det bliver sværere at føre en samtale uden at hakke. Den nye forskning hjælper med bedre at forklare sådanne hverdagsoplevelser.
Timing er ikke et selvstændigt ur i vores hoved, men et dynamisk samspil mellem hjerneområder, der samtidig planlægger, bevæger sig og justerer.
Hvad du selv kan gøre med denne viden
For læsere uden medicinsk baggrund tilbyder denne forskning også en praktisk vinkel. Timing-træning kan nemlig delvist læres. At spille musik, danse, dyrke sport med rytme – fra løb til bordtennis – stimulerer systemer der kombinerer timing og motorik.
For mennesker med lette motoriske begrænsninger eller begyndende problemer kan sådanne aktiviteter holde hjernens kredsløb omkring motorisk cortex og striatum aktive. De erstatter ikke medicinsk behandling, men tilbyder en form for mental “fysioterapi”, som kan praktiseres hjemme, individuelt eller i gruppe.
Næste skridt for videnskab og omsorg
Timeglas-modellen rejser nye forskningsspørgsmål. Hvor fleksible er disse indre ure? Kan hjernens timeglas accelerere eller decelerere afhængigt af opgave og kontekst? Findes der én central timer, eller kører der parallelt flere timeglas for forskellige handlinger som gang, tale og skrivning?
For omsorgsudbydere opstår samtidig muligheden for at inkludere timing mere eksplicit i diagnostik og behandling. Simple tests, som at klappe til en rytme, reagere på lysblitz eller gå i et tempo der gradvist accelererer, kan sige noget om tilstanden af de underliggende hjernkredsløb. I kombination med hjernescanning og biomarkører kan det fremover hjælpe med at genkende Parkinsons eller Huntingtons sygdom tidligere eller mere præcist tilpasse terapier.
Undersøgelsen fra Florida viser frem for alt, at tid i hjernen ikke er et abstrakt koncept, men en fysisk proces hvor signaler skal strømme og akkumuleres. Når dette timeglas hakker, mærker hele samfundet det, fra venteværelset til arbejdspladsen. Netop derfor kigger neuroforskere, læger og patientorganisationer nu med fornyet opmærksomhed på denne lille knude mellem motorisk cortex og striatum, hvor hvert sekund omhyggeligt tælles ned.
