Snabb löpning ger snabb hjärna

Den största skillnaden mellan växter och djur är att djur rör sig, medan växter sitter fast i jorden. De livsformer som rör sig behöver ett nervsystem för att bearbeta nya intryck och anpassa beteendet. Det är därför som djur har hjärnor. Människan har utvecklat en mycket stor hjärna i förhållande till resten av kroppen, kanske för att vi rör oss mer än andra djur och lär oss mer än andra djur. Rörelse och lärande har utvecklats tillsammans och är sammanlänkat i hjärnan. I en ny studie fann man dessutom att hjärnan arbetar snabbare, ju fortare vi rör oss. Det är en spännande upptäckt för allt detta sker i hjärnans centrum för minne och lärande - hippocampus.

Hippocampus.

Hjärnvågor och platsceller
Vad händer när man går? Benen rör sig, vilket betyder att musklerna arbetar och dessa muskler aktiveras av hjärnan. Denna aktivitet baseras i sin tur på information om var man är och vart man vill och hur fort man måste gå för att komma dit man vill. Det krävs avancerade beräkningar för att bestämma riktningar och för att anpassa hastigheten efter terrängen. Dessa komplexa beteenden styrs av ett samspel mellan miljontals nervceller. Vad som händer i en enskild nervcell är ganska välkänt, däremot vet man inte lika mycket om vad som händer när många nervceller skickar upprepande impulser som i sin tur triggar andra nervceller att skicka impulser. Med avancerad teknik kan man se vibrerande nätverk som bildar rytmiska mönster och frekvenser. De har namn som alfa- och gammavågor. Det är ett slags språk, men vi begriper bara en miljondel av en bråkdel av det.

Förutom de vibrerande nätverken finns det en typ av nervceller som kallas platsceller, som är viktiga för att förstå sambandet mellan rörelse och lärande. De finns i hippocampus - hjärnans GPS och lagringsplats för minnen - och de skickar impulser efter hur man rör sig i ett rum. 

Platsceller (de röda prickarna) som avger impulser när råttan till höger i rummet springer förbi. De bildar ett mönster, ett nätverk.

Dessa platsceller upptäcktes när forskare släppte ut råttor i ett rum och såg att att en grupp nervceller reagerade på råttans läge i rummet och utifrån aktiviteten i dessa nervceller kunde råttornas position bestämmas. Platscellerna etableras snabbt när råttan sätts i en ny omgivning. Några platsceller signalerar när råttan är på en sida av rummet och andra när den är på den andra sidan. Platscellerna håller reda på var man är, helt enkelt. De skapar ett överlappande rutnät. De gör att vi hittar tillbaka till lägerelden eller till den parkerade bilen.

Löpning och hippocampus och minnen
När professor Mayank Mehta, docent i fysik och astronomi, neurologi och neurobiologi (Oj!), skulle undersöka hur platscellernas signaler varierade som en funktion av ett djurs hastighet, fann han ett överraskande samband mellan hur fort mössen sprang och lärande. Mehta använde mikroelektroder för att övervaka gammavågorna i mösshjärnor. Denna signal är typiskt för hippocampus under perioder av koncentration och inlärning. Han såg då att aktiviteten i hippocampus varierade som en funktion av hastigheten. Det var alltså fler platsceller som synkroniserade sina impulser när mössen sprang fort.

"The gamma rhythm is known to be controlled by attention and learning, but we find it is also governed by how fast you are running", säger Mehta. "This research provides an interesting link between the world of learning and the world of speed." 

När man börjar springa kan hjärnan antingen sakta ner sina processer eller bortse från viss information för att hinna bearbeta alla intryck, eller så ökar den hastigheten för att hinna med sina fötter. Denna studie tycks visa att hjärnan löser problemet genom att hippocampus jobbar lika fort som fötterna. 

Hur lär sig hjärnan saker? Forskarna tror att hippocampus först registrerar fakta och händelser som vi upplever. När vi sover konsolideras dessa tillfälliga minnen och skickas till andra delar av hjärnan för lagring. Studier av sovande råttor som sprungit i labyrinter under dagen tyder på att råttorna drömmer om att springa i labyrinter. Platscellerna skickar impulser mycket snabbare under sömnen, som om råttorna drömde att de sprang i superfart genom labyrinterna. Förmodligen konsolideras minnet av rummet på detta sätt.

Om hippocampus skadas, blir det svårt att lära sig nya saker, vilket exemplet HM visar. HM var det anonymiserade namnet på en epilepsipatient som opererade bort sin hippocampus och efter det levde han i ett ständigt nu - eller snarare ett ständigt då - tills han dog år 2008. Hans minne räckte bara så länge inget annat kom in i arbetsminnet. Varje gång han såg sig i spegeln blev han chockad, eftersom han hade glömt att han åldrats. Vad är en människa utan sitt minne?

Mina livsrytmer
Mina favoritrytmer är alfa-och gammavågor. När jag springer långa, lugna pass sköljer alfavågor genom hjärnan. Ben, armar, puls och andning arbetar och pumpar i takt. Det avspeglas i hjärnan som alfavågor, samma vågor som man observerat hos mediterande munkar. Alfavågorna gör mig avslappnad och tankarna flyter iväg och ihop på nya oväntade sätt. En del problem skingras och andra problem blir lösta. Numer förstår jag inte hur jag kunde klara mig tidigare utan dessa springande meditationer. 

Den andra typen av vågor - gammavågorna - kommer när jag tänker fokuserat och koncentrerat. De tar över hjärnan efter några minuter när jag skriver eller då jag brottas med ett svårt problem. Det kan vara besvärligt i ett öppet kontorslandkap, som jag skrev om i ett tidigare inlägg. Gammarytmerna är känsliga för störningar. Det tar lång tid för vågorna att lägga sig rätt efter att de blivit störda. Enligt en studie tar det hela 25 minuter, innan uppmärksamheten är tillbaka och vågorna slår i takt igen, vilket är en förutsättning för uppmärksamhet och inlärning. Men gammavågorna kommer också när jag springer fort, särskilt om jag springer i ny, spännande terräng. Jag är fokuserad och jag lär mig. Informationen bärs av gammavågorna över stora delar av hjärnan och lagras som bestående minnen. Nästa gång känns sträckan både kortare och enklare. En del löparminnen bär jag resten av livet.