Hjärnfysikbloggen – ett nyårslöfte till hjärnan

Vi människor och våra hjärnor är ganska lättlurade, vilket magiker och ficktjuvar vetat länge. Du tror kanske att du ser världen som den är, men det du upplever är alltid hjärnans konstruktion av verkligheten och den tolkningen bygger till största delen på vad du redan vet. Ungefär en tiondel av signalerna till syncentrum kommer från ögonen, resten kommer från andra delar av hjärnan. Du ser till största delen det du förväntar dig att du ska se. Hjärnan ligger alltid steget före och förutsäger vad som ska hända för att öka din chans att överleva. Hjärnan gör smarta prognoser och du tror på din hjärna.

Hjärnor är lättlurade.

Inom idrotten talar man alltmer om det mentala, men ofta ses det mentala som separerat från kroppen och som något som hanteras av en psykolog, trots att det mentala är precis lika mycket kropp och celler som en muskel. En muskel är snarare hjärnans verktyg. En muskel är mental.

Länge trodde man att du blir trött när musklerna är slutkörda, för muskler kan inte tro eller bli lurade. Men muskler kontrolleras av hjärnan. När musklerna känns trötta, är det hjärnan som är trött. Tröttheten är en upplevelse som skapas i hjärnan så att du kan väga dina ansträngningar mot eventuella vinster. Du ger upp när du inte tycker att det är värt ansträngningen att fortsätta kämpa. Allt hänger på hur motiverad du är och om du tror att du har en chans.

I ett experiment lät forskare några cyklister cykla allt vad de orkade. Sedan programmerade forskarna en avatar som cyklade lika snabbt som respektive cyklist och cyklisterna fick sedan återkomma för att tävla mot sin avatar, sitt alter ego, som de såg på en skärm framför sig. De gav återigen allt och var helt slutkörda och de kunde inte cykla fortare än förra gången. Sen programmerade forskarna i hemlighet om avataren så att den cyklade två procent fortare. Nästa gång cyklisterna tävlade mot sin avatar, cyklade de också i samma tempo och överträffade sitt eget maxvärde med två procent. De var två procent snabbare än den fastställda maximala prestationsförmågan, eftersom de trodde att avataren motsvarade deras maximala prestationsförmåga.

Avatarer. Källa Indiana university.

I en studie från 2009 fick fotbollsspelare i uppgift att cykla till utmattning vid tre tillfällen och framför sig hade de en stor klocka. Men de visste inte att klockan vid första tillfället visade rätt tid, sedan 10 procent långsammare tid och till sist 10 procent snabbare tid. Det visade sig att de orkade cykla 18 procent längre tid när klockan gick långsammare jämfört med när klockan gick rätt.

Maxprestationen är knuten till hjärnan och styrs av mentala faktorer som motivation och vad du tror. Det är därför du presterar så mycket bättre på tävling jämfört med träning. Under en tävling anstränger du dig mer, eftersom motivationen är högre.

I boken ”Mitt livs lopp” berättar Gunder Hägg att hans pappa Nils mätte ut en slinga på 1500 meter i skogen åt honom. Sedan tog han tiden med en väckarklocka. Gunders första lopp på stigen klockades till 4,50 minuter, vilket gav honom ett enormt självförtroende. Senare erkände Nils att tiden egentligen var en minut sämre. Men för att inte Gunder skulle tappa intresse för löpningen drog han av en minut. Det var så det började. Pappans sunda förnuft gav Gunder motivation att anstränga sig ännu mer. Resten är historia. Hårda pass i sumpmyrar och en allt starkare tro på sig själv gav 15 världsrekord, varav ett – en engelsk mil – stod sig i nio år. Gunders rekord på den engelska milen upplevdes till slut som en mur. Läkare sa att det var farligt att springa fortare och det krävdes en mental murbräcka i form av Roger Bannister för att slå sig igenom denna mur 1954. När Bannister klarat drömmilen, trodde andra också att det var möjligt och inom tre år hade ytterligare 17 personer sprungit snabbare än Gunder. De sprang inte fortare som en följd av någon genetisk mutation eller nya träningsmetoder, utan som en följd av att deras egna uppfattning om vad som var möjligt hade förändrats.

---

Jag är ganska fet om jag jämför mig med andra däggdjur. Min fettprocent är jämförbar med en kamel som lagrat fett inför en lång ökenvandring.

Men varför bär jag omkring på så mycket fett? Härstammar jag från en valross? Nej, människan är en primat. Redan 1758 skrev Carl von Linné att människan – som han gav det missvisande namnet Homo sapiens – tillhör ordningen primater. Men övriga primater är inte särskilt feta. Tvärtom.

Primatförändringar
Jämfört med människans närmsta släkting dvärgschimpansen (bonobo) är jag extremt fet. En studie från 2015 visade att honorna har en fettprocent runt 3 procent och hanarna 0,01 procent (läs studien om du inte tror mig). Inte ens om de lever i fångenskap och matas med bananer blir de speciellt feta. Hur kommer det sig?

Bild: Väldigt markant deltamuskel, men så blir det väl om man går på alla fyra och i
princip gör några tusen armhävningar per dag.

För 8 miljoner år sedan täcktes Afrika av stora skogar, men klimatförändringar ledde till att savannerna bredde ut sig. Vid den tiden levde flera olika arter av primater i Afrika och några stannade kvar i de trygga skogarna. De utvecklades till schimpanser. De behövde bara sträcka ut handen för att hitta mat i ett träd. De behövde inte röra sig särskilt mycket. Andra primater lämnade komfortzonen och anpassade sig till livet på savannen. De var tvungna att röra sig. De utvecklades till människor.

Bild: Ingen tvekan om att primat-förändringar existerar. Jag kan se Clint Eastwood i primatens blick.
Man måste vara primat-förnekare för att inte se likheten.

Primaterna på savannen utvecklades med tiden till framgångsrika uthållighetslöpare. De sprang långt för att hitta mat. Jakten på mat krävde också en stor och energikrävande hjärna. Det var ett hårt liv. Försök föreställa dig hur det vore att vakna upp under ett träd på savannen. Du måste ha mat, men du ser ingenting att äta. Barnen skriker. Det enda du har är en vass käpp, en sten, din uthållighet och din vilja att överleva. För att äta måste du söka, gräva och jaga. Du har knappast problem med motivationen. Du är redo att anstränga dig till gränsen för det som är möjligt.

Det nyttiga fettet
Fett har spelat en avgörande roll genom människans utveckling. I takt med att människans hjärna blivit större, har vi också utvecklat förmågan att lagra fett som skyddar hjärnan från energibrist. Fett är också viktigt för tillväxt, reproduktion och immunsystem.

När kroppsfettet minskar, signalerar fettet till hjärnan att skruva upp aptiten. Om du bantar, blir du således hungrig. Om du springer, blir du trött. I valet mellan trappa och hiss, väljer du hiss. Vägar rätas ut med genvägar. Bakom allt detta ligger behovet av att spara energi för att överleva på savannen. De magra dog ut. De som kunde lagra fett överlevde.

Människor är mästare på att skapa genvägar.

Människan utvecklades dels till en latmask som var bra på att spara energi, dels till en löpare som kunde springa långt när det krävdes. Det visade sig vara en livsfarlig kombination i en ny miljö. Idag finns nämligen hur mycket mat som helst. Du behöver inte springa 10-20 km per dag för att hitta mat. Det är bara att ringa så kommer maten hem på en kvart. En del hittar motivationen att träna, men för de allra flesta är träningen inte värd ansträngningen.

Upplevelsen av ansträngning
Det som begränsar dig när du springer är din upplevelse av ansträngning. Men varför finns det överhuvudtaget en sådan upplevelse? Varför bemödar sig hjärnan om att skapa en sådan perception i din hjärna? Varför kan du inte springa hur länge som helst? Jo, du blir trött för att skydda ditt fettlager. Ju mer du anstränger dig, desto tröttare blir du. Din upplevelse av ansträngning (som till största delen avgörs av hur vältränad du är) förhindrar dig från att göra av med mer energi än nödvändigt och gränsen hänger nära samman med hur motiverad du är.

Hälsopolitik, hälsobloggare och experter försöker aktivera människor genom att öka motivationen. Problemet med det är att belöningen är sannolik och ligger långt bort. Om du springer tre gånger i veckan eller slutar röka så kanske du lever några år till om tjugo år. För de som normalt inte orkar ta sig upp ur soffan är det inte tillräckligt motiverande. Men alla skulle träna idag om det förhindrade en hjärtattack imorgon. Det är kruxet med motivation.

Alternativet till ökad motivation är att sänka människors upplevelse av ansträngning. För rökare finns nikotinläkemedel som minskar ansträngningen att sluta röka. Kan man göra samma sak med träning och sänka trösklarna? Ja, jag tror det. Men det blir ett senare inlägg. Det här inlägget är redan för långt för de som inte längre förmår att anstränga sig mer än några minuter p.g.a. mobiler och multitasking.

---

Vi lever i mörker nu. Det är mörkt när jag kommer till jobbet och det är mörkt när jag åker hem. Min hjärna törstar efter ljus. Jag bokar möten så att jag ska hinna springa på lunchen. För mig är ljus och motion lika viktigt som mat.

Ljus är viktigt för hjärnhälsa
Korsord, sudoku och andra hjärnspel gör dig bättre på korsord, sudoku och spel. Klassisk musik (den så kallade Mozart-effekten) kanske kan förbättra din koncentration. Men inget av det påverkar hjärnans hälsa eller smarthet. Det viktigaste för bra hjärnhälsa är istället fysisk träning. Det vet nog alla som följt min blogg de senaste åtta åren. Men nu vet man att ljus också är viktigt för hjärnhälsan.

I en studie ledd av Nicholas Spitzer, professor i neurovetenskap vid UC San Diego, studerade man vad som händer i hypotalamus hos råttor när de utsätts för ljus. Hypotalamus är en del av hjärnan som har kontakt med ögonen. Råttor är nattaktiva. Till skillnad från oss människor trivs råttor bättre i mörker. Det visade sig att råttor, som befann sig i rum med korta ljusa dagar, producerade signalsubstansen dopamin; medan råttor som befann sig i rum med långa ljusa dagar producerade somatostatin. Dopamin är viktigt för humör, motorik och motivation, medan somatostatin hanterar stress. Ljus påverkade alltså hjärnans förmåga att anpassa sig till miljön (plasticitet). Plasticitet är därmed inte bara nya nervceller och synapser, utan också förändringar i de kemiska molekyler som förmedlar signaler mellan nervceller. Om råttorna bytte rum förändrades detta direkt. Nervcellerna började spruta ut dopamin istället för somatostatin och tvärtom.

När forskarna sedan placerade råttorna i en labyrint med en mörk och en ljus sida, befann sig de dopaminladdade råttorna ofta i den ljusa delen av labyrinten och kämpade med olika utmaningar, medan råttorna från rummet med långa ljusa dagar helst sökte sig till den mörka delen och gav upp när de utsattes för utmaningar.

Råttornas upplevelse av ångest och oro, motivation och självförtroende, styrdes av signalsubstanserna som i sin tur styrdes av ljusupplevelsen och det skedde i varje nervcell som ett omedelbart svar på mängden ljus som trängde in i hjärnan. Spitzer tror att det ligger bakom fenomenet med årstidsbundna variationer i psykisk hälsa. Vanligast är en växling mellan depression på hösten/vintern och symptomfrihet eller maniskt beteende på våren/sommaren.

Människor är dagaktiva. Vi gillar ljus. Mörker är hot. För råttor är det tvärtom. Om råttor skrev böcker hade deras motsvarighet till Mordor i Sagan om ringen varit en ljus plats.

Påverkar solglasögon mängden ljus som når hjärnan och förändrar de i så fall hjärnans tolkning av det vi ser?

Sannolikt hänger det samman med att det fanns en evolutionär fördel för primater att dra sig tillbaka när det blir mörkt. Det är en tid då vi ska ligga stilla, vara tysta och sova mycket. Inte väcka rovdjuren som ser bra i mörker. Spara energi. Under våren och sommaren är det en fördel att röra sig. Då finns det gott om mat och det är lättare att se både rov- och bytesdjur i dagsljus. I kampen mellan ljus och mörker, ställde sig människan på ljusets sida och i mytologin beskrivs ljus som gott och mörker som ont.

Men vi bor inte i grottor längre. När vi ger efter för den evolutionära impulsen att stanna inomhus och spara energi under vintermånaderna, stärker vi signalen till hjärnan att använda så lite energi som möjligt. Det ökar risken för depression och inaktivitet.

Mörkret är svårt att göra något åt, men du kan bestämma dig för att vara aktiv och ge hjärnan en kontraorder till mörkrets makter. Om du springer, skickar du signaler genom alla celler som säger åt dem att aktivera sig och att använda resurser till dina kognitiva funktioner.

Det går fort i hjärnan. Nya nervceller bildas på dagar och veckor, men det tar bara några sekunder att byta signalsubstans mellan nervceller. Spitzer liknar det vid en järnvägsväxel – tågen kommer in till bangården och beroende på växeln kan de gå till Härnösand eller Stöde. Dessa signalsubstanser styr hjärnans elektriska aktivitet. De påverkar inte hjärnans kretskort, men signalens rutt förändras.

I våras hamnade jag i Stöde som ligger åt helt fel håll för mig. Jag hann inte byta fast jag märkte att något var fel.

Dessa omkopplingar ändrar beteendet. Själva beteendet skapar i sin tur signalsubstanser som t ex dopamin. Dopamin ger upphov till ett beteende och det beteendet leder i sin tur till att andra signalsubstanser produceras. Hjärnan förändras alltså genom sin egen aktivitet. Vi kan påverka vår hjärnas hälsa och det bästa sättet är fysisk träning följt av ljus, bra mat och social samvaro i någon ordning som jag inte har full koll på.

Lunchlöpning
Jag springer så ofta jag kan på lunchen. Helst ute i ljuset. Löpband påminner mig om tortyr i ett mörkt fängelse. Löpning utomhus är frihet. Det är halt nu, men ”… bättre vara ute på hal is och ha det glatt än att gå i lera och sörja”.

Det finns en tjusning att springa på snö i mörker under stjärnorna, men jag föredrar att springa i solljus. Mycket skulle kunna vara annorlunda och det är mycket jag vill förändra, men bara jag får springa i ljus känns det så mycket bättre.

---

Löpning förbättrar minnet och din kognitiva förmåga. Däremot är det oklart om hjärnträning ger samma effekt. Det tycks som att hjärnträning bara leder blir att du blir bättre på det du tränar. Det finns inga bevis för att hjärnan som helhet påverkas av hjärnträning.

Sedan några år vet man att viss sorts hjärnträning som t ex strooptest som utförs i samband med konditionsträning, ökar uthålligheten mycket mer än enbart konditionsträning. Strooptest tränar upp din förmåga att motstå impulsen att säga den färg som står med text. När du springer tränar du upp förmågan att motstå impulsen att ge upp. Det är likartade aktiviteter i hjärnan.

Stroop-test. Säg färgen, inte det som står i texten.

Tidigare studier har visat att löpning skapar nya nervceller i hippocampus, förmodligen för att ge plats för nya minnen som uppstår när du springer genom världen. Hjärnträning ger dock inga nya nervceller. Om du tränar sudoko blir du bättre på det, men det gör dig inte bättre på att komma ihåg var du lade mobilen. Men om du kombinerar fysisk träning med hjärnträning, vad händer då?

Forskare vid McMaster University ville testa den hypotesen. Deras gissning var att hjärnträning och fysisk träning kompletterar varandra. Löpning ger nya nervceller som sedan kan ges en uppgift av hjärnträning och knytas ihop i det växande nätverket av kunskap.

Forskarna rekryterade 95 studenter som inte tränade. Först testades kondition och minne för att ge en baslinje. Sedan sorterades studenterna slumpmässigt in i tre grupper. En kontrollgrupp levde som vanligt, en grupp tränade tre intervallpass i veckan och en grupp tränade både intervaller och ägnade sig åt 20 minuter hjärnträning före eller efter träningen. Studenterna körde så i sex veckor och sedan gjorde de samma test som i början.

Det visade sig att de båda grupperna som tränat förbättrade kondition och minne mer än kontrollgruppen. Minnesförbättringar gällde olika typer av minne, inte bara den typ av minne som de tränat på. Minnesförbättringarna var störst hos de som förbättrat sin kondition mest, särskilt om de också hade övat hjärnträning.

Se upp med intervaller
Men några studenter i båda träningsgrupperna förbättrade vare sig kondition eller minne. Forskarna tror att det var intervallernas fel. De var inte mogna för dem. De producerade stora mängder stresshormoner, vilket påverkade deras förmåga att anpassa sig till träning.

Svårt att tänka när man kör hårt.

Lugnare träning under längre tid är sannolikt bättre för både hjärnan, konditionen och uthålligheten. Intervaller är viktiga, men denna studie visar – tillsammans med flera andra studier – att du bör bygga upp en stark bas innan du ger dig i kast med hårda intervaller. Därefter kan du köra 80 procent lugna pass och 20 procent hårda pass.

På de lugna passen kan du utmana minnet och försöka minnas detaljer från din barndom eller orden i en föreläsning. På de hårda passen orkar du inte träna hjärnan eftersom hjärnan är fokuserad på att maximera dina musklers prestation. Men efteråt är hjärnan fokuserad på lärande. I en studie såg man att elever mindes 20 procent mer glosor efter träning. Utveckla din kompetens. Se till att de där nya nervcellerna används. Träning gör dig smartare, men bara om du anstränger dig.

---

För omkring 2 miljoner år sedan dök det upp en ny människoart som sedan fick namnet Homo erectus. De överlevde i över 1,5 miljoner år och är därmed den människoart som levt längst. Homo erectus var sannolikt de första löparna. Till skillnad från tidigare primater var de bra på att gå och springa på två ben. Antropologerna tror att de ägnade sig åt uthållighetsjakt. De sprang efter byten i timmar. Eftersom de saknade päls och svettades ymnigt, orkade de längre än deras byten som kollapsade av värmeslag.

Homo erectus satt inte på stolar. Stolar, fåtöljer, kuddar och örngott är nya uppfinningar. De stod upp när de skulle gå någonstans. När de gjorde vapen av sten satt de troligtvis på huk. Fynd visar att de slog fram vassa flisor av flinta som den förnuftiga människan – Homo sapiens – sedan produktutvecklade till bomber och raketer.

Hur såg det ut när de Homo erectus sprang? Sprang de nakna? Var det därför de fick namnet? Nej, erectus betyder att de stod upprätt på två ben. Inget annat. Ingen vet om de sprang nakna, men eftersom löpning leder till att mannens grejer kommer i pendelrörelse – och enligt Newtons tredje lag alstrar varje kraft en lika stor motkraft –  var de tvungna att hantera det problemet. Det var inte särskilt effektivt att springa med ett klockspel mellan benen.

Det ledde troligtvis till att Homo erectus uppfann underkläder. Vid något tillfälle tog någon en bit päls från ett dödat byte och lindade det runt sig och upptäckte att det kändes bättre och säkrare. Modet spred sig sedan. Enligt antropologerna var kalsongen det första klädesplagget.

Inte alla män springer i byxor (Bilden föreställer LG Skoog nångång på 70-talet).

I stort sett alla män i alla kulturer har underkläder eller åtminstone ett fodral. Även påhittade män som växer upp bland djur som Tarzan och Mowgli har någon form av skynke. Djur springer nakna, men de löser det med hudflikar.

På Papua Nya Guinea använder man fodral istället

Tänk efter före
Förra veckan skrev jag ett populärt inlägg på min egna blogg (som inte bara handlar om löpning) om ett trist fel som alla människor gör. Ett litet utdrag:

… När någon annan gör fel söker vi ofta orsaker i individens karaktär. Han är lat eller en som alltid smiter undan. Vi bedömer andra och laddar upp oss med känslor gentemot dem, istället för att tänka efter. När vi själva gör fel, vet vi att det finns orsaker och omständigheter till varför vi gjorde som vi gjorde. Om någon tränger sig före i bilkön är det så lätt att reagera med reptilhjärnan och skrika idiot. Men om vi själva tränger oss före gör vi det för att vi måste hinna i tid till något, kanske hämta barn på dagis. När vi pratar om oss själva har vi alltid rätt – vi känner ju till alla fakta. Men när vi pratar om andras handlingar gör vi ett av de vanligaste – och mest destruktiva – misstag som finns. Det har t o m ett namn. Det kallas för det fundamentala attributionsfelet. Vi gör oss alla skyldiga till det. Vi vet inte allt om andra. Orsakerna bakom en persons agerande handlar sällan om karaktär utan om omständigheter. Vi kan alla bli den andra skyller på ifall omständigheterna ändras. Vi har nog alla varit i en sådan situation. Tänk på det en stund.

Läs hela inlägget här.

---