Du har två hjärnor som arbetar som en

Split-brainstudier - klassisk forskning som gav oss mer kunskap om hjärnan

Din hjärna består av två halvor med skilda egenskaper. Mellan höger och vänster halva sitter en bredbandskoppling som förbinder de två och gör dem till en fungerande enhet. Om man kapar den förbindelsen blir hjärnan till två separata delar som arbetar på olika sätt.
Upptäckten av de två hjärnhalvornas skilda egenskaper väckte sensation för femtio år sedan, och gjordes tack vare en speciell grupp människor, en grupp som snart inte finns längre – split-brainpatienter.

För patienter med så svår epilepsi att de inte fungerade i vardagen fanns det bara kirurgi att ta till förr i tiden. Numera används mediciner, och så kallade split-brainoperationer görs inte längre. Bild: SPL

För patienter med så svår epilepsi att de inte fungerade i vardagen fanns det bara kirurgi att ta till förr i tiden. Numera används mediciner, och så kallade split-brainoperationer görs inte längre. Bild: SPL

Hjärnans två halvor hanterar all information som vi tar in från yttervärlden. Bilder, ljud, dofter­, tal och rörelser registreras­ och styrs så att nervimpulserna korsar­ varandra på vägen från sinnes­organen till hjärnan.

Det gör att information från höger sida av kroppen tas om hand av vänster hjärnhalva, och tvärtom – det som tas in av vänster synfält, vänster öra, eller vänsterhanden, leds till vår högra hjärnhalva.

De olika hjärnhalvorna bearbetar informationen på olika sätt, och myriader impulser skickas ständigt mellan höger och vänster del av hjärnan för att skapa en hel bild av världen. Utan den kontakten skulle vi i praktiken leva med två separata hjärnor.

Upptäckten om hur hjärnan fördelar sitt arbete, och hur höger och vänster halva förstår och analyserar­ världen på helt olika sätt blev en sensationell­ insikt för femtio år sedan. Och upptäckten hade inte varit möjlig utan en mycket speciell grupp av patienter; personer som fått något som liknar en brandvägg mellan hjärnans två halvor, de levde med det som fick namnet split-brain.

Kapa kommunikationen

Under 1940-talet började man behandla svår epilepsi genom att skära av nervbandet mellan hjärnhalvorna­ hos den drabbade.

Corpus callosum är det medicinska namnet på hjärnbalken, ett platt, brett band av nervfibrer som utgör en kabel för transport av nervimpulser mellan hjärnans högra och vänstra halva. Det är en högtrafikerad motorväg för signaler med över 200 miljoner nervceller som ser till att hela hjärnan får ta del av de impulser som samlas in av kroppens sinnesorgan.

Archimboldos målningar av frukter och grönsaker är som gjorda för forskning på split-brainpatienter. Vänster hjärnhalva ser bara en massa frukter, medan höger kan få ihop mönstret av ett huvud. Bild: IBL

Archimboldos målningar av frukter och grönsaker är som gjorda för forskning på split-brainpatienter. Vänster hjärnhalva ser bara en massa frukter, medan höger kan få ihop mönstret av ett huvud. Bild: IBL

Operationerna där man kapade hela hjärnbalken gjordes på några av de svåraste epilepsifallen, patienter som hade så tätt återkommande och svåra anfall att de blev helt oförmögna att leva ett liv ens i närheten av det vi kallar normalt.

perationen­ gjorde att de elektriska stormar i hjärnan som utgör en epilepsiattack avtog.

1962 utförde hjärnforskare vid universitetet Caltech i Kalifornien några rätt enkla försök på en av de här patienterna, försök som skulle få stor betydelse.

Gevärskolv orsakade epilepsi

WJ, en 48-årig man som deltagit i andra världskriget, hade fått ett slag med en tysk gevärskolv i huvudet under strider 1944. Efter det led han av svåra epileptiska anfall i över femton år.

Han fick sin hjärnbalk kirurgiskt avskuren så att hans två hjärnhalvor blev helt separerade. Operationen befriade honom från de allra värsta anfallen och han kunde efteråt leva ett mer normalt liv.

Hjärnan tar emot enorma mängder information från alla kroppens olika sensorer. Den medvetna bearbetningen är bara en bråkdel av vad som sker. Bild: SPL

Hjärnan tar emot enorma mängder information från alla kroppens olika sensorer. Den medvetna bearbetningen är bara en bråkdel av vad som sker. Bild: SPL

I de tidiga försöken vid Caltech lät man WJ bland annat känna på föremål med förbundna ögon. Han kunde med vänstra handen plocka upp en penna, och använda den på rätt sätt, men inte säga vad det var han höll i. Samma sak med en cigarett eller en ring. Hans vänstra sida, och därmed hans högra hjärnhalva, saknade helt ord – trots att den tycktes veta mycket väl vad den höll på med.

Forskarna märkte också att hans högra hjärnhalva hade problem­ med enkla räkneuppgifter. Det fanns också tecken på en rad andra subtila skillnader mellan de två halvorna av WJ:s hjärna, men det var svårt att göra generella påståenden utifrån en enda patient. Man visste inte vad han kunde ha för andra skador på hjärnan, särskilt med tanke på hans tidigare trauma och de epileptiska anfallen. Det behövdes helt enkelt fler patienter, fler forskningsobjekt.

Men även om det gjordes flera hundra sådana här operationer där man kapade bron mellan hjärnans två halvor så var det inte helt lätt att hitta kandidater. Patienterna hade ofta andra medicinska problem. Bara en handfull var tillräckligt friska för att fungera som försökspersoner.

Bilder och ord

Under ledning av forskarna Roger Sperry och Michael Gazzaniga öppnades bit för bit dörren till den delade hjärnans värld och en helt ny förståelse för hur hjärnan är uppbyggd.

Under 60- och 70-talen fortsatte upptäcktsfärden tillsammans med de försökspersoner man lyckades hitta och locka till sitt laboratorium. Det blev med tiden allt klarare att de egenheter man sett hos WJ fanns även hos andra split-brainpatienter. En av dem var att språket och talförmågan tycktes vara helt placerade i vänster hjärnhalva.

I ett klassiskt experiment får försökspersonen se ord i det ena av ögats två synfält, höger eller vänster. De orden uppfattas då av motsatt hjärnhalva, eftersom nervimpulserna korsas på vägen.

Corpus callosum, gult på bilden, är den  bredbandskoppling som hjärnhalvorna  använder för sin kommunikation. Bild: SPL

Corpus callosum, gult på bilden, är den bredbandskoppling som hjärnhalvorna använder för sin kommunikation. Bild: SPL

Ett ord i höger synfält, som läses av vänster hjärnhalva, orsakar inga problem. Vänsterhalvan läser och personen kan tala om vad den läser. Till exempel ordet ”hund”.

När ordet däremot dyker upp till vänster om mitten, och följaktligen läses av höger hjärnhalva, så ser patienten inget ord. Ordet ”hund” syns helt enkelt inte. Men med en penna i handen kan han eller hon rita en hund, så på något sätt går information fram.

Förmågan att läsa medvetet är helt enkelt mer än vad höger hjärnhalva klarar av på egen hand. Men kunskapen om vad den sett finns däremot, och kan uttryckas med hjälp av en bild.

När försökspersonen ser hunden hon har ritat på papperet sluts kretsen: Bilden avläses av hjärnans vänsterhalva och hon kan säga ”hund”.

Hela hjärnan har nu informationen, men kommunikationen mellan halvorna har gått via papperet istället för som normalt genom hjärnbalkens nervbanor.

Det var sådana här resultat som i början fick forskarna att nästan tappa hakan.

En split-brainpatient kan också se två olika geometriska figurer samtidigt, en i vartdera synfältet, och rita av dem samtidigt med en penna i varje hand, något som få ”normala” människor klarar av. De två halvorna fungerar alltså självständigt när de frikopplats från varandra.

Den civiliserade och den djuriska halvan

Redan under 1800-talet började man få en bild av att hjärnans förmågor tycktes vara lokaliserade till speciella områden genom studier av personer med hjärnskador. Man började förstå att språkförmågan var placerad på vänster sida, till exempel. Samtidigt tycktes det som att motorik och enklare mer automatiserade förmågor hörde hemma till höger.

Det började växa fram en bild där man såg på vänster hjärnhalva som den dominerande, med högre intellektuella förmågor och där den högra varken kunde läsa eller ens tänka självständigt. Tidens förkärlek till att förklara det mesta med förenklade utvecklingsresonemang gjorde att man ville se den ena halvan av hjärnan­ som högt civiliserad, medan den outvecklade högerhalvan representerade ett djuriskt förflutet. Men split-brainstudierna kom att ändra den gamla bilden.
Efter flera års experiment började en mer modern uppfattning växa fram. Hjärnans två halvor var förvisso­ olika, men den ena stod inte över den andra. De kompletterade varandra.

Som man redan sett hörde språkförmågan, liksom de mer avancerade räkneoperationerna, till vänster. Vänster halva ser mer till detaljer och antas arbeta analytiskt. Höger hjärnhalva är starkare på det visuella området­, uppfattar rumsliga förhållanden bättre och är ofta mer emotionell än den vänstra sidan.

Roger Sperry fick nobelpris för sin forskning 1981. Michael Gazzaniga har fortsatt och arbetar än idag med några av sina patienter.

En av de flitigast anlitade, är Joe W, en man som tålmodigt deltagit i otaliga försök under åren, och som varit med i flera populärvetenskapliga tv-program.

I ett tv-program använder Gazzaniga den italienske 1500-talsmålaren Archimboldos välkända bilder där han målat kompositioner av grönsaker, rotfrukter, böcker eller andra föremål, så att de bildar ansikten. När Joe får se Archimboldos grönsaksgubbar så att de exponeras för hans högra hjärnhalva ser han den gubbe som även vi andra med en intakt hjärnbalk så uppenbart kan se.

När den vänstra halvan, den som var så bra på att hantera ord och språkliga problem, ska analysera bilden­ – så ser han bara grönsaker. Vänsterhalvan kan inte koppla ihop det till en gubbe.

Förmågan att se mönster

Bilderna är från 1500-talet, men gjorda så att de ser ut att vara specialkonstruerade för neurologiska experiment. De är en samling av lösa föremål som samtidigt bildar ett mönster. Det gäller att välja vad man ser. Och de två hjärnhalvorna väljer helt olika.

Experimentet visar att förmågan att göra de spridda föremålen till ett meningsfullt mönster är helt specialiserad i den ena halvan – en special­förmåga att urskilja just mänskliga ansikten som vi förmodligen har utvecklat­ under årmiljonerna som en viktig del av de sociala förmågor som är en så central del av att vara människa­.

Patienten Joe W fick rita en bild på det han läste. Vänster hjärnhalva uppfattade ”face” helt medvetet, medan höger hjärnhalva omedvetet såg ”smile”. Resultatet blev att han ritade ett leende ansikte, med förklaringen att det var roligare så.

Patienten Joe W fick rita en bild på det han läste. Vänster hjärnhalva uppfattade ”face” helt medvetet, medan höger hjärnhalva omedvetet såg ”smile”. Resultatet blev att han ritade ett leende ansikte, med förklaringen att det var roligare så.

Det visar också att även om det är den vänstra hjärnhalvan som är laddad med de redskap som till exempel kan läsa och räkna och dra logiska slutsatser, så skulle det vara svårt att klara sig i världen utan den högra halvans förmåga att känna igen större mönster.

I ett annat filmat exempel får en person med kapad hjärnbalk se orden ”toad” och ”stool”, där orden syns i var sitt synfält. Var för sig står de engelska glosorna för de svenska orden ”padda” respektive ”pall”. Men tillsammans bildar de det engelska ordet för röd flugsvamp; ”toadstool”. När Joe ska rita vad han sett ritar han två tydliga bilder, en padda och en pall där en ”normal” engelskspråkig person hade ritat en flugsvamp. Hans två hjärnhalvor har inte kopplat samman begreppen till ett.

Försöken med den delade hjärnan har också avslöjat att vårt medvetande inte alltid har så total kontroll som vi ofta vill tro. Det blir tydligt när experimentet utformas på följande sätt:

Två ord glimtar till på en datorskärm så att det ena ordet ses av höger hjärnhalva, och det andra av vänster. Till exempel orden ”smile” och ”face”.  När Joe W blir ombedd att rita vad han sett så ritar han ett leende ansikte. I det här fallet kan han alltså kombinera de två orden till en bild, trots att den högra halvan inte är medveten om att den har sett ordet ”smile” – den är ju blind för ord som i det tidigare exemplet med hunden. Men när han får frågan om varför han ritat just ett leende ansikte så förklarar han att det bara är trist med sura ansikten. Leenden är väl mycket trevligare, säger han.

Han hittar alltså på en liten historia för att förklara saken. Vi vet ju att han inte är medveten om att han sett ordet ”smile”, men hans hjärna måste hitta på en rationell förklaring till att han ritat ett leende ansikte.

Det kan i och för sig vara en tillfällighet att det blir ett leende, det är ju inte alltför ovanligt att snabbt hopkomna ansikten får ett litet leende. Men fenomenet går igen.

Joe får se orden ”klocka” i sin högra, icke-språkliga hjärnhalva, och ordet ”musik” i den vänstra, som är bra på att hantera språk och tal. Han ombeds sedan att peka på en bild av vad han sett. Tre bilder visar olika former av musiker eller instrument och en fjärde en kyrkklocka. Joe är inte medveten om att han sett ordet ”klocka” men däremot vet han att han sett ordet ”musik”.

Men Joe pekar på kyrkklockan. Varför? Rent logiskt borde han väl välja något av de alternativ som mer direkt associerar till begreppet musik­.

Jo, förklarar han för försöksledaren, senast jag hörde musik så var det från klocktornet här på universitetet.

Han är alltså medveten om att han sett ordet ”musik”. Men hans hjärna har fått mer information än så, utan att han vet om det. För att förklara sitt val så konstruerar han en berättelse som får allt att hänga ihop. Det här fenomenet kallas att konfabulera – att hitta på, på ren svenska.

En ifrågasättande hjärnhalva

Michael Gazzaniga anser att experimenten visar på en av våra viktiga överlevnadsmekanismer. Han säger att den vänstra hjärnhalvan ständigt har ett behov av att försöka förklara, tolka, att ge en begriplig bild av hur två händelser hänger ihop, och att den är en unik förmåga hos den mänskliga hjärnan. Det är den förmågan, säger han, som gör att vi söker sambandet mellan orsak och verkan och ständigt ställer frågan: varför då?

Och det som de här försöken också tycks visa är att det sker omedvetet, oavsett om vi anstränger oss eller inte. Det är en inbyggd kapacitet i hjärnan som vi inte blir av med.

Enligt Gazzaniga är det också en illustration av den enorma omfattningen av omedvetna processer som hela tiden pågår i våra hjärnor.

Roger Sperry fick nobelpris för sin forskning om hjärnan 1981. Bild: SPL

Roger Sperry fick nobelpris för sin forskning om hjärnan 1981. Bild: SPL

Vi har en tendens att lägga all tonvikt på våra medvetna val och beslut. Men medvetandet kan bara hantera en liten del av all information som ständigt forsar fram mellan hjärnbarkens alla delar. Och även när vi tror att vi är medvetna så behöver det inte alls vara så.

Ett litet antal personer med split-brain har gett forskningen kring hjärnans egenskaper unika insikter under femtio år, men snart finns de inte mer. Operationen där man skär av hjärnbalken är ett ingrepp med risker och som inte alltid lyckas. Idag har det i stort sett ersatts av behandling med läkemedel, och de kvarvarande patienterna blir allt äldre.

Forskningen om hjärnans arbete­ och hur det fördelas mellan de olika­ delarna görs numera allt oftare med hjälp av så kallade funktionella magnet­resonanskameror, som kan se vilken del av hjärnan som är aktiv i ett visst ögonblick genom att mäta blodflödet. Det är en metod som kan ge nya och spännande resultat, men kanske aldrig riktigt samma tydliga och uppseendeväckande aha-upplevelser som forskningen tillsammans med de tålmodiga kvinnor och män som fått ett snitt genom hjärnbalken, corpus callosum. En forskning som nu tycks gå mot sitt slut.

Fakta: 
En asymmetrisk hjärna

Experimenten med individer med split-brain har visat att hjärnan definitivt inte är symmetrisk. Egenskaper som mer eller mindre hamnar på den ena eller andra sidan är bland andra:

Höger:
Hantering av rums-liga och geome-triska intryck
Visuell informa-tionsbehandling
Känna igen mönster, ansikten
Språklig melodi, betoningar
Vänster:
Ordförståelse
Grammatik
Exakta beräkningar 
Återkalla fakta ur minnet
En förenklad bild

Under 70-talet blev det populärt att tala om att våra personligheter styrs av om vi domineras av vår högra eller vänstra hjärnhalva.

Den ”vänsterhjärnade” ansågs vara logisk, detaljfixe­rad och mindre känslostyrd. Dominans från högersidan sades ge en personlighet som är kreativ, intuitiv och känslig.

Man kan spekulera kring om inte den här motsättningen mellan två sätt att tänka speglar gamla ingrodda kulturella föreställningar, till exempel mellan det som brukar betecknas som manligt respektive kvinnligt och kanske också mellan ”österländska” och ”västerländska” sätt att se på världen. Det handlade om att hitta en balans mellan de två ytterligheterna, enligt flera teoretiker. Eller att stimulera sin ”kreativa hjärnhalva”.

I början gav forskningsresultaten om de olika hjärn­halvorna en spridd uppfattning om att det var något som liknade gamla tankar om yin och yang och balans mellan olika krafter. Ofta handlade det om att den högra hjärnhalvan var kreativ och fick stå tillbaka för den vänstra halvans kalla logik. Men det är en bild som inte stämmer – trots sina olika egenskaper är hjärnan ett system där ingen hjärnhalva dominerar på det sättet.

I början gav forskningsresultaten om de olika hjärn­halvorna en spridd uppfattning om att det var något som liknade gamla tankar om yin och yang och balans mellan olika krafter. Ofta handlade det om att den högra hjärnhalvan var kreativ och fick stå tillbaka för den vänstra halvans kalla logik. Men det är en bild som inte stämmer – trots sina olika egenskaper är hjärnan ett system där ingen hjärnhalva dominerar på det sättet.

Den uppfattningen lever kvar i populärkulturen, men det finns inga vetenskapliga belägg för en sådan motsättning. Kreativa personer använder inte högersidan mer än andra, och känsloreaktioner skapar inte större aktivitet på den högra delen än den vänstra, enligt studier med hjälp av magnetresonanskamera.

Bilden är betydligt mer nyanserad och komplicerad. Hjärnan kan inte betraktas som en dator där det finns separata kort eller processorer för olika funktioner. Den tycks mer likna ett nätverk, där själva förbindelserna är minst lika viktiga som de aktiva regionerna.

Man har numera till exempel kunnat visa att hos normala personer är båda halvorna ungefär lika aktiva när det gäller att läsa eller räkna, och att det mesta tyder på att våra hjärnhalvor aldrig arbetar isolerat så länge det finns en förbindelse mellan dem.

När man kapar hjärnans kanske viktigaste nätverksförbindelse så orsakar man givetvis dramatiska förändringar, men det måste inte betyda att egenskaper eller förmågor bara finns på en unik plats i hjärnan, enligt många forskare idag.

Hjärnhalvorna som blev ovänner

Individer som fått sin hjärnbalk kapad kan berätta om hur de ibland upplever världen lite annorlunda än sina medmänniskor, att de inte alltid hänger med i det sociala livet på samma sätt som andra, eller att de kan ha vissa problem att följa med i handlingen i filmer, till exempel.

Men de har inga problem att leva normala liv. Det är först vid de specialutformade experimentella testerna som egenheterna börjar märkas på allvar.

I början efter patienten VP:s operation hamnade de två hjärnhalvorna i konflikt och hade svårt att kontrollera sina handlingar.

I början efter patienten VP:s operation hamnade de två hjärnhalvorna i konflikt och hade svårt att kontrollera sina handlingar.

En sak som förundrar forskare är att hjärnans två halvor fortsätter att fungera var för sig som om ingenting hänt. De ger inte något sken av att ”sakna” varandra. Där­emot kan de uppenbarligen ge motstridiga besked.

En av de personer som undersökts ett stort antal gånger, en kvinna med initialerna VP, hade bekymmer med att få sina två separerade hjärnhalvor­ att samarbeta i början efter sin operation.

Det kunde ta henne flera timmar att handla mat i snabbköpet eftersom hennes kropp tycktes hamna i dragkamp med sig själv om vad hon skulle välja att lägga i korgen.

Samma sak hände när hon skulle välja kläder för dagen. Händerna ville inte foga sig efter vad hennes medvetande ville ta på sig. Det kunde sluta med att hon bar tredubbla lager kläder.

Den här dragkampen slutade emellertid efter några månader, då något slags balans inträdde.

Material från
Allt om Vetenskap nr 8 - 2013

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter