Knekker koder i babyhjernen

Babyer blir stadig flinkere til å oppfatte og tolke visuelle bevegelser i løpet av sitt første leveår. Denne kunnskapen kan sette forskere på sporet av hva som skjer med hjerneutviklingen hos spedbarn som blir født for tidlig.

Babyer har mindre hår og tynnere hodeskalle enn voksne, og de er derfor perfekte testkaniner for forskerne ved Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium ved NTNU. De prøver å forstå de underliggende prosessene som driver hjerneutviklingen – gjennom studier av spedbarnshjernen.

Testene gjennomføres ved hjelp av elektroencefalogram (EEG), som er en nevrofysiologisk registrering av hjernens elektriske aktivitet. I løpet av de siste ti årene har hundrevis av smårollinger fått en «hette» med 128 superfølsomme elektroder over hodet. Forskerne har deretter registrert hjerneaktivitet hos den lille mens babyen har sett på ulike visuelle stimuli på en skjerm.

Stipendiat Seth B. Agyei ved Psykologisk institutt, NTNU. Foto: Lena Knutli/NTNU VIS MER

Forskningen har vist at utviklingen av sanseoppfatningen, motorikken og hjernen skjer hånd i hånd.

Nå kan forskerne også slå fast at den elektriske aktiviteten i hjernen endrer seg etter hvert som babyen blir mer og mer mobil gjennom det første leveåret. Når barnet er ett år gammelt, og har lært seg å krabbe og kanskje også gå på egen hånd, er det i stand til å skille mellom ulike typer bevegelser på en skjerm. Ettåringene responderer også raskere på informasjonen enn da de var yngre, og de tok i bruk mer spesialiserte områder i hjernen.

• Les også: Solrike år gir færre barn og barnebarn

Skiller mellom forskjellige bevegelser

– Ved hjelp av EEG kan vi registrere den elektriske aktiviteten i hjernen. Vi kan se hvordan nevronene oppfører seg når babyen ser på skjermen, forklarer Seth B. Agyei.

Han er stipendiat ved Psykologisk institutt ved NTNU og hovedforfatter på en artikkel som nylig ble publisert i det anerkjente tidsskriftet Development Science.

Artikkelen presenterer funn fra en studie der 18 babyer ble testet to ganger: først da de var rundt 3-4 måneder gamle, deretter da de var rundt 11-12 måneder gamle.

Babyene ble plassert foran en skjerm med elektrodehetten på hodet. Forskerne simulerte så tre ulike typer bevegelse ved hjelp av bevegelige prikker som ble vist på skjermen:

• At babyen beveget seg mot noe
• At babyen beveget seg bort fra noe
• En ustrukturert bevegelse hvor prikkene beveget seg tilfeldig, fra alle kanter

– Resultatene viser at de yngste babyene oppfattet bevegelsene på skjermen, men de klarte ikke skille mellom de ulike typene bevegelser. Det klarte de derimot da de ble eldre. De responderte raskest på bevegelsen som kom mot dem, nest raskest på bevegelsene som gikk bort fra dem – mens de tilfeldige bevegelsene uten fast struktur var vanskeligst å forstå, forteller Agyei.

– Med økende alder viser spedbarnshjernen en mer voksen spesialisering for bevegelse hvor færre men mer spesialiserte hjerneceller beveger seg frem og tilbake raskere, noe som gir forbedret sanseoppfatning av visuell bevegelse, sier han.

• Les også: Den vanskelige barnefedmen

Forskerne ved Psykologisk institutt har gjennom en årrekke testet hundrevis av babyer. De er nå sikre på at utviklingen av hjernen, motorikken og sanseoppfatningen skjer hånd i hånd – og ikke i et vakuum, uavhengig av hverandre. Foto: Psykologisk institutt, NTNU VIS MER

Motorikk påvirker hjerneutvikling

Resultatene fra studien er kanskje ikke så overraskende. Babyer på 11-12 måneder har lært seg å krabbe eller gå, og de har derfor erfaring med at ting kommer mot dem – eller at de selv beveger seg mot noe. Babyer på 3-4 måneder er også i bevegelse, men dette er ikke egne bevegelser. De blir flyttet rundt – i vogn, bil eller i armene til en voksen.

Forskning fra 60-tallet på kattunger viser at bevegelsene som gjør at det visuelle systemet utvikles, må være selvforskyldt. Det holder altså ikke å bli dyttet rundt i en vogn.

– Små babyer som ikke kan krabbe, har ikke så stort behov for å prosessere bevegelse nøye. Dette blir viktigere etter som babyen blir mer mobil, forteller professor Audrey van der Meer.

Hun sier at det er viktig å huske på at stimuleringen som en baby utsettes for, påvirker utviklingen av hjernen. Hun viser til forskning fra England på 70-tallet – et land med tydelige klasseskiller. Barn fra arbeiderklassen hadde langt bedre motoriske ferdigheter enn overklassebarna, som hverken fikk hoppe i sofaen eller klatre i møblene.

– Vi vet også at rottebabyer som får vokse opp i et miljø med tunneler og objekter som de kan gjemme seg bak og utforske, har mange flere forgreininger i hjernen enn de som vokser opp uten de samme mulighetene for fysisk utfoldelse. Det er altså en direkte link mellom hjerneutviklingen og miljøet som rottebabyen vokser opp i. Det er ingen grunn til å tro at det er ulikt for oss mennesker, sier van der Meer.

• Les også: Klem en robot med barnebarnets stemme

Skal teste barn som er født for tidlig

Forskerne har også testet babyer som er født for tidlig, på samme måte som babyene fra den ferske studien. Arbeidet er ikke ferdig, men så langt ser det ut som at de premature babyene fortsatt ikke klarer å skille mellom de tre ulike bevegelsene når de er 11-12 måneder gamle.

–  Det bekymrer oss. Det kan være at det skjer noe strukturelt med utviklingen av hjernen når en baby av ulike årsaker blir født for tidlig. I løpet av de siste to-tre månedene i svangerskapet øker antallet «folder» i hjernen dramatisk, og en for tidig fødsel forstyrrer denne prosessen. Dermed blir volumet på hjernen mindre, utdyper hun.

Forskerne skal derfor nå teste barn som kom til verden før termin på nytt igjen når de er rundt fem år gamle – for å se om de på dette tidspunktet har tatt igjen sine jevnaldrende som ble født til termin, og om de klarer å skille mellom de tre ulike bevegelsestypene.

Seth Bonsu Agyei, Magnus Holth, Frederikus van der Weel og Audrey van der Meer (2014) Longitudinal study of perception of structured optic flow and random visual motion in infants using high-density EEG. Developmental Science s. 1–16.