Örebro universitet

Koordination har stor betydelse för hjärnans utveckling

Nyhet   •   Aug 06, 2013 08:00 CEST

Matz Larssons beskriver i en artikel i Frontiers in Zoology hur människans synnervskors fått sin speciella form.

Kroppens behov av att kunna samordna koordinationen mellan öga och hand har drivit hjärnans evolutionära utveckling i betydligt högre grad än forskarna tidigare har trott. Det menar Matz Larsson, forskare vid Örebro universitet och Universitetssjukhuset Örebro, i en nyligen publicerad artikel i Frontiers in Zoology.

Isac Newton föreslog år 1682 att människans (och primaters) synerv vandrar från ögat till hjärnan på ett mycket speciellt vis jämfört med andra djur. Nästan hälften av våra nervtrådar från ögats näthinna vänder tillbaka till samma sidas hjärnhalva. Hos de flesta djur korsar alla, eller nästan alla, nervtrådar över till den motsatta sidans hjärnhalva.
 
- Sedan Newtons tid har forskare menat att primaters (och människans) synnervskors ser ut som det gör för att det skapar ett bra djupseende (stereopsis). Ögonen betraktar ett föremål från aningen olika vinklar. Skillnaden i vinkel hjälper hjärnan att kalkylera avståndet, berättar Matz Larsson.
 
Men det är mycket som är oklart kring hur synnervskorset utvecklats under evolutionen.
 
Ny teori

Artikeln i Frontiers in Zoology och en tidigare i Tidskriften Brain, Behavior and Evolution, presenterar en ny teori om hur vårt synnervskors fått sin speciella form.

- Det mesta talar för att det skett små, och gradvisa förändringar i nervbanornas riktning i synnervskorset. Sådana förändringar kan ske åt båda hållen. Det som avgjort om förändringen blivit till fördel är om det lett till ökat eller minskat avstånd mellan nervceller inblandade i styrning av handen, säger Matz Larsson.

Med människans variant av synnervskors hamnar nervceller som styr handens motorik, nervceller som mottar känselintryck från handen, och nervceller som får syninformation om handen, på samma sida i hjärnan. Men detta gäller bara så länge handen jobbar på "rätt" sida, till exempel när höger hand jobbar till höger i synfältet, och tvärtom för vänster hand.

- Korsar vi över handen till motsatta sidan blir ögats styrning av handen långsammare. Det har många forskare visat, den förste redan för cirka hundra år sedan. Då fanns däremot inte kunskaper om hur nerver kan ändra riktning genom evolutionära förändringar.

Nya och gamla rön

Det är genom att ställa samman sådana nya och gamla forskningsrön som den nya öga-hand-teorin har kommit fram.

- Bevisa hur evolutionära förändringar har skett är svårt, men genom att jämföra synsystem från olika ryggradsdjur samt analysera hur handen (framtassen, fenan, vingarna etc) fungerar och styrs av ögat i olika ekologisk nischer, framkom ett intressant mönster och till slut ett starkt stöd för den nya teorin.

Öga-hand-teorin stämmer för i princip alla ryggradsdjur medan den äldre teorin (om djupseende) i stort stämmer bara för däggdjur och även då finns viktiga undantag.

En äldre teori säger att rovdjur som regel har bägge ögonen riktade framåt för att kunna bedöma avståndet till bytet, medan bytesdjur ser bra åt alla håll för att kunna upptäcka rovdjur i tid. Logiken störs dock av att de flesta rovdjur kan bli bytesdjur, samt att många rovdjur till exempel krokodilen har ögon som är placerade i sidled.

Den nya öga-hand-teorin föreslår att krokodilen synnervskors blivit helt korsat under evolutionen för att ge korta nervförbindelser och optimal styrning av framtassen.

Teorin om djupseende har andra problem som till exempel att fåglar har god förmåga att bedöma avstånd och sällan krockar när de flyger genom täta skogar.

Ögat och handen samarbetar

Artikeln i Frontiers in Zoology visar hur fint samtrimmade ögat och handen är hos människan:

  • Det finns nervceller som reagerar på såväl känselinformation som syninformation om handen.
  • Ögat är bäst på uppgifter i den nedre delen av synfältet – där handen huvudsakligen arbetar.
  • Förr trodde man att ett visst öga hos en person, till exempel höger öga, var dominant i alla situationer men ny forskning visar att detta påverkas av vilken hand som för tillfället arbetar.
  • Vårt djupseende är enastående, och att ögonen arbetar från olika vinklar är en viktig princip men observera - det är i stort sett inom armlängds avstånd detta gäller.
  • Öga-hand-teorin utesluter inte teorin om djupseende. Den kan tvärtom fördjupa förståelsen kring hur människans goda avståndsbedömning uppkommit.

Gemet blev en nyckel

Hur kom det sig att du som i grunden är lungläkare blev intresserad av synsystem hos primitiva ålar, sköldpaddor, rockor, fåglar, möss och människa?

- I min avhandling om passiv rökning forskade jag om vilka effekter rökning under graviditet kunde ha på fostrets hjärna. Vi fann att 11-åringar, framför all pojkar, som varit utsatta för cigarettrökning under fostertiden hade en sämre koordination mellan ögat och handen. Jag behövde därför fräscha upp mina insomnade anatomikunskaper.

- Först kom jag inte ens ihåg hur vi är ”trådade” här uppe, men hade 30 år tidigare haft en egen minnesregel om synnervskorset. ”När jag håller något i högra handen så korsas nervbanorna på ett sådant vis att föremålet syns i vänsterhjärnans synbark och tvärtom för vänster handen”. Sedan brukade jag utan problem kunna rita upp synbanornas kringelikrokar och klara tentan. Så, jag tog upp ett gem i högerhandens nypa, tittade på tummen, cirklade runt lite med handen och fick en konstig känsla. Varför har jag inte tänkt på detta förut? Det visade sig att ingen hade tänkt på detta förut. Gemet blev som en nyckel. Det öppnade en viktig dörr vad gäller hjärnans evolution.

Kontakt:
Matz Larsson, Örebro universitet och Universitetssjukhuset Örebro, 073-809 02 28.