9789127119222

T O R K E L K L I N G B E R G är professor i kognitiv neurovetenskap vid Karolinska Institutet. Hans forskning om barns utveckling och träning av hjärnan befinner sig i den internationella frontlinjen. Klingberg är ledare för ett stort svenskt forskningsprojekt om barns utveckling, föreläser regelbundet på internationella konferenser och har erhållit priser som »Philips Nordic Prize« samt Axel Hirsch pris. På Natur & Kultur har han tidigare utgivit den uppmärksammade boken Den översvämmade hjärnan – en bok om arbetsminne, IQ och den stigande informationsfloden (2007).

»Den lärande hjärnan är helt enkelt en lysande bok – välskriven, kunskapsrik, lättfattlig och relevant!« Ingvar Lundberg, professor emeritus i psykologi, Göteborgs universitet »Vilken underbar bok! Här får vi se hjärnan i arbete när den minns och när den glömmer – plötsligt förstår vi oss själva lite bättre.« Åsa Nilsonne, psykiater och professor i medicinsk psykologi vid Karolinska Institutet.

DEN L Ä R A NDE HJÄ RN A N

och nyckeln till barns utveckling finns i hur hjärnan formas. Men hur går vi från kunskap om nervceller till undervisning i klassrummet? Vad beror svårigheter som dyslexi, dyskalkyli och bristande koncentrationsförmåga på?

Varför har hjärnans mognad betydelse för tonåringars beteende?

Hjärnan växer inte i ett vakuum utan måste förstås i sitt sammanhang. Genom exempel från egen och andras forskning, och öden hämtade ur verkliga livet, visar Torkel Klingberg hur hjärnan påverkas av allt ifrån gener till stress, fysisk aktivitet och nära relationer.

Den lärande hjärnan är en bok om hur vi ska kunna ge våra barn och tonåringar de bästa förutsättningarna att lära och utvecklas.

T ORK EL K LINGBERG

ALLT LÄRANDE SKER I HJÄRNAN ,

T ORK EL K LINGBER G

den

lärande

HJarnan OM BA RNS MINNE OCH UT V ECK LING

»Varför lyssnar inte barnet utan att det man säger går in genom det ena örat och ut genom det andra? Varför tar tonåringen stora risker såväl i skidbacken som i trafiken? Hur kommer det sig att för tidigt födda barn har svårare att räkna när de kommer upp i skolåldern? Kan det vara för sent att adoptera barn när de uppnått en viss ålder? Är det verkligen så viktigt med skolgymnastik för skolarbetet? Är det nödvändigt att lära sig multiplikationstabellen, årtal och dikter utantill, nu när vi kan lagra allt i vår laptop?

Sådana ständiga frågor diskuteras i denna bok av den världsledande hjärnforskaren Torkel Klingberg på ett enkelt och målande sätt. Han skriver särskilt ingående om arbetsminnet i relation till barns lärande och utveckling samt om den risktagande tonårshjärnan.

Den här boken bör läsas av alla föräldrar och vara obligatorisk för lärare, skolpolitiker, socialarbetare, poliser och domare i ungdomsmål.« Hugo Lagercrantz, professor vid Astrid Lindgrens Barnsjukhus

ISBN 978-91-27-11922-2

OMSLAG: SARA R. AC EDO F ÖRFATTARF OT O : S ARA APPEL GREN

Klingberg_Den_larande_ORIG.indd 1

9 789127 119222

11-02-07 16.32.28

110302 Hjarnan ORI.indd 4

11-02-10 15.31.35 Svart (processf채rg)

Innehåll

9

FÖRORD

1

AT T HA OTUR NÄR MAN TÄNK ER

–

OM ARBETSMINNETS BET YDELSE

Att komma ihåg vad man ska koncentrera sig på Varför dagdrömmer studenter?

Arbetsminnet hos barnen i Nynäshamn ADHD och barn med lågt arbetsminne 2

DEN VÄ X ANDE HJÄRNAN

–

HUR HJÄRNAN UT VECKL AS OCH MOGNAR

Hjärnans utveckling Hjärnan mognar Gener och hjärnan Den vita substansen 3

15 16 17 19 23

27 29 31 36 37

PÅ MOTORCYK EL I PYRENÉERNA

–

DEN RISK TAGANDE TONÅRSHJÄRNAN

Risker och belöningar Neurovetenskap och lagstiftning 4 » I DAG ÄR JAG MEDVETEN – OM L ÅNGTIDSMINNET

41 42 45

FÖR FÖRSTA GÅNGEN I MIT T LIV «

Barns långtidsminne Nyckeln till minnet Vägar till ett bättre långtidsminne

110302 Hjarnan ORI.indd 5

51 53 55 62

11-02-10 15.31.35 Svart (processfärg)

5

MATEMATIK , MINNET OCH RUMMET

Räknande spädbarn Att hålla tal i arbetsminnet Minneskartan Matematikområden Matematik och kön Dyskalkyli – finns det?

För tidig födsel och dyskalkyli Träningsprogram 6

L ÄSNING , DYSLE XI OCH VARFÖR PROBLEM HÄNGER IHOP

Att lära sig läsa Läsområdena i hjärnan och dyslexi Genetik och felplacerade celler vid dyslexi Varför problem hänger samman Dyslexiträning och neurovetenskapliga prediktioner 7

–

BET YDELSEN AV STIMUL ANS OCH NÄRVARANDE

Stimulerande miljöers effekt på hjärnan Föräldrarnas roll för minne och stress

111 115 119

FALLSK ÄRMSHOPPNING OCH FÖRVÄNTNINGAR

–

EFFEK TEN AV AKUT OCH KRONISK STRESS

Stresshormoner och nervceller Social stress Kronisk stress 9

95 96 98 102 103 106

TIDIG MIL JÖ OCH HJÄRNANS UT VECKLING

FÖRÄLDRAR

8

67 71 74 76 81 83 85 88 90

KOGNITIV TRÄNING , MINNESTEKNIK ER OCH MUSIK

Drömmen om det perfekta minnet Hjärnan hos en minnesmästare Arbetsminnesträning Konsten att träna

125 127 130 133 139 140 142 144 149

6

110302 Hjarnan ORI.indd 6

11-02-10 15.31.35 Svart (processfärg)

Kan man träna allt?

Musik 10 KROPP

OCH SJÄL

Joggning och hjärnan Intelligens och infektioner 11 DET

HÄR KOMMER AT T FÖRÄNDRA ALLT

Fem teman En framtida flickas lärande

153 155 159 160 166 171 172 176

TACK !

179

REFERENSER

181

LITTERATUR

195

7

110302 Hjarnan ORI.indd 7

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

110302 Hjarnan ORI.indd 8

11-02-10 15.31.36 Svart (processf채rg)

Förord

Det är en het dag på Manhattan, juni 2007. På sjunde avenyn myllrar människor i värmen. Men nere i konferenslokalen där jag befinner mig är ljuset dämpat och luftkonditioneringen gör det nästan kyligt. Jag är inbjuden, som en av flera hjärnforskare, att föreläsa vid ett symposium under rubriken »Betydelsen av kognitiv neurovetenskap för utbildning«. Talare efter talare visar bilder av grå hjärnor med gulröda fläckar som illustrerar vilka områden som är aktiva vid olika uppgifter. Det är några minuter tills jag ska gå upp på scenen. Det är då jag plötsligt tvekar. Vad har egentligen all den här forskningen, min liksom andras, för relevans?

Jag hade visserligen tackat ja till att föreläsa under just den här rubriken. Men det ska tilläggas att jag inte är nödbedd om någon betalar min biljett till New York. Skulle jag fått en inbjudan att tala under rubriken »Hur neurovetenskapen ska skapa världsfred«, hade jag förmodligen också dykt upp på Manhattan med min resväska och min PowerPoint-presentation, utan att för den skull ha några större förhoppningar om att min forskning kan leda till fred på jorden. Men nu, när jag just ska gå upp på scenen och försöka övertyga publiken med min föreläsning, sjunker frågan in djupare. Å ena sidan handlar all inlärning om något som händer i hjärnan, så vad kan vara mer relevant än hjärnforskning? Å andra sidan, exakt vad kan jag säga till en lärare som förbättrar hennes förmåga att undervisa sin klass nästa vecka?

9

110302 Hjarnan ORI.indd 9

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

Om kunskapen från den kognitiva neurovetenskapen kunde komma till nytta skulle det leda till en pedagogisk revolution.

Men om kunskapen inte går att översätta praktiskt, vad har då den forskning som jag och tusentals andra neuroforskare lägger våra liv på för relevans? När man väl har fått en sådan fråga i huvudet är den svår att glömma, och resultatet är den här boken.

Konferensen, skulle jag senare förstå, var en del i en våg av intresse för kopplingen mellan neurovetenskap och pedagogik. Ämnet har uppmärksammats i forskningsartiklar och debattartiklar, vid möten och konferenser världen över. Organisationer, forskningscentra och tidskrifter har skapats för att behandla enbart den här frågeställningen. Vågen av intresse för en ny pedagogik kan bero på att forskningen om barns hjärnor har blivit ett av de hetaste områdena inom den kognitiva neurovetenskapen.

Nya metoder ger oss nu möjlighet att studera hur barnets hjärna utvecklas och vad som sker under inlärning, samt att identifiera problemen hos barn med inlärningssvårigheter.

Men intresset för en ny vetenskap för lärande drivs också av nöden. Många siffror pekar på att barns kunskapsnivåer har stagnerat och i vissa fall försämrats. Sverige, USA och flera europeiska länder står sig allt sämre i förhållande till asiatiska länder.

Det genomförs med regelbundna intervall internationella studier av barns kunskapsnivå inom läsning och matematik. I en av dem (PISA-studien), kom Sverige år 2009 på tjugonde plats i matematik, sämre än samtliga asiatiska länder som deltog men också sämre än många europeiska länder, som Slovenien, Danmark, Estland och Finland.

Sverige tillhör de fyra OECD -länder vars resultat i läsning minskat signifikant sedan år 2000. I en annan studie (TIMSS) var Sverige det land som försämrades mest i matematik mellan 1995 och 2008. Från 1995 till 2003 ökades anslagen till svenska skolor med trettiofem procent. Samtidigt försämrades svenska barns 10

110302 Hjarnan ORI.indd 10

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

f ö ro r d

prestation i matematik med sju procent. Om länder som USA och Sverige inte kan konkurrera som kunskapsnationer, vad ska då vår ekonomi baseras på? Det är inte konstigt om beslutsfattare ser sig om efter nya lösningar, och ögonen har bland annat fallit på neurovetenskapen.

Neurovetenskapen har redan ett visst inflytande på synen på barns utveckling och inlärning. År 1996 anordnades i Vita huset ett möte om barns utveckling dit flera hjärnforskare bjöds in. Hillary Clinton refererade också i sitt tal vid mötet till nya fynd inom hjärnforskningen. I Storbritannien har man propagerat för tidiga inlärningsmål, bland annat med hänvisning till neurovetenskapliga studier. I de här fallen har det framför allt varit frågan om vikten av tidig stimulans och sensitiva perioder i hjärnans utveckling. Politikernas tolkning av forskningsfynden har lett till fokus på tidig skolgång och tidiga inlärningsmål. Det har också lett till förskolor med så kallad »hot housing«, där treåringar dagligen »stimuleras« med pedagogiska leksaker och »flash cards« som ska förbättra deras neurokognitiva utveckling.

Resultaten är i bästa fall osäkra.

Ett problem är att när politiker, lärare eller allmänheten tar till sig vad de tror är neurovetenskaplig kunskap blir det ofta fel. Clintons initiativ gjordes i all välvilja, men många forskare är tveksamma till om det var rätt slutsatser som drogs. Hos allmänheten verkar det vara svårare att ta till sig kunskap än att sprida missuppfattningar, som att vi till exempel bara använder tio procent av vår hjärna, att män tänker med vänster hjärnhalva men kvinnor med båda hjärnhalvorna, och att kreativiteten sitter i höger hjärnhalva. Värre än missuppfattningar är den rent missledande pedagogik som använder sig av vetenskapliga termer, som Brain Education i USA och Brain Gym i Storbritannien. I de hundratals skolor som använder Brain Gym får barnen bland annat lära sig att de kan tänka bättre om de stimulerar blodflödet 11

110302 Hjarnan ORI.indd 11

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

till hjärnan genom att sätta tummarna under nyckelbenen och massera karotisartären. Det kanske är tur att ingen berättat för barnen att enda sättet att massera karotisartären under nyckelbenet är med den där vassa saxen som de inte får använda för mamma. * Mitt intresse för barns lärande sammanföll med att jag fick ett anslag för att leda en stor studie om barns utveckling. Avsikten var att undersöka sambanden mellan hjärnans mognad, barnens miljö, utvecklandet av minnet och skolprestationer. Detta skulle vi göra genom att upprepade gånger undersöka barn och ungdomar mellan sex och tjugo år och följa deras utveckling. Vi bestämde oss för att förlägga studien till Nynäshamn, en liten ort med cirka 13 000 invånare strax söder om Stockholm. Nynäshamn är i många avseenden likt resten av Sverige: man utbildar sig ungefär lika mycket, tjänar ungefär lika mycket och precis som i resten av Sverige klarar ungefär tretton procent av niondeklassarna inte de nationella kraven i matematik.

I juni 2009 står jag i färjeläget i Nynäshamn och ser segelbåtar komma och gå, och bilar som köar till Gotlandsfärjan. Jag och mina kollegor har just träffat representanter från skolan inför nästa datainsamling. Under hösten samma år ska sju psykologer i flera månader åka mellan skolor med sina väskor fyllda av papper, datorer och små plastleksaker som används vid minnestester.

Varje barn ska komma att testas enskilt i flera timmar, och utföra tester av matematisk förmåga och läsförmåga. Knappt hundra barn kommer att åka till Huddinge för att delta i en MR-undersökning (MR står för magnetresonans) av hjärnans aktivitet och mognad. Nästan alla av de sammanlagt trehundrafemtio barnen kommer också att stickas i fingret för att ge en droppe blod till 12

110302 Hjarnan ORI.indd 12

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

f ö ro r d

analyser av genvarianter som kan vara av betydelse för utveckling av minne och inlärning. Lärare och föräldrar kommer att överösas med formulär – och mutas med biobiljetter för att svara – med frågor om allt från hur barnen klarar sig i skolan och föräldrarnas utbildningsnivå, till hur många timmar barnen ser på tv, spelar dataspel eller övar på musikinstrument.

Skulle vi, i havet av data, kunna hitta några svar på vad som bidrar till den fascinerande utvecklingen av barns tänkande och lärande? Vilka är de viktigaste faktorerna bakom att alla barn inte blomstrar, utan att en del faller ur på vägen? Varför har en del så svårt med koncentrationsförmåga och matematik? Hur påverkar hjärnan våra förmågor, och hur påverkar miljön hjärnan? Analysen av data pågår fortfarande, men vi börjar se några samband som jag kommer att beskriva här.

Av alla de faktorer vi undersökte var det två som var av särskilt intresse, och som satt som spindlar i nätet: långtidsminnet och arbetsminnet. Långtidsminne är det minnessystem som lagrar inlärda fakta, regler, namn och händelser vi varit med om. Det är minnet som lagrar det man traditionellt förknippar med lärande i skolan: att ackumulera en arsenal av fakta och kunskap. Arbetsminne, å andra sidan, håller informationen aktuell just när vi behöver den, och håller relevant information »i huvudet« när vi ska lösa ett problem.

Jag har själv studerat arbetsminnet under nästan hela min tid som forskare. Det sägs att »för en man med en hammare är varje problem en spik«. Det kan också vara sant att forskningen, liksom den här boken, fokuserar för mycket på arbetsminnet. Till mitt försvar bör det påpekas att jag inte är ensam om att se vikten av arbetsminne. Internationellt framstår det som en alltmer central funktion. Att fokusera på en specifik funktion gör det också möjligt att gräva djupare, och exemplifiera hur man kan gå från förståelse av enskilda nervceller hela vägen till vad som händer i 13

110302 Hjarnan ORI.indd 13

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

klassrummet, och se hur mönster på den lägsta nivån återfinns i det stora perspektivet. Det behöver byggas broar mellan pedagogiken och den kognitiva neurovetenskapen. Förhoppningsvis är den här boken åtminstone en bräda i det bygget.

Torkel Klingberg

14

110302 Hjarnan ORI.indd 14

11-02-10 15.31.36 Svart (processfärg)

8.

Fallskärmshoppning och förväntningar – effekten av akut och kronisk stress

Å

r 2004 dog en man i trettioårsåldern efter det att hans fallskärm inte lösts ut. När utrustningen undersöktes fann man att han aldrig försökt lösa ut sin reservskärm, som visade sig vara intakt och helt fungerande. Det tolkades som att fallskärmshopparen fått ett stresspåslag som gett honom en så total mental blockering att han inte kunnat komma ihåg vad han skulle göra, eller kunnat tänka klart nog för att vidta rätt åtgärder. I en undersökning av dödsfall vid fallskärmshoppning i USA på 1990-talet visade det sig att elva procent klassades som »no pull«, det vill säga berodde på att fallskärmshopparna aldrig försökte utlösa sin reservskärm.1 En dödlig konsekvens av stress.

En individs kognitiva förmåga är delvis medfödd men ändå långt ifrån en konstant egenskap. I kapitel 7 såg vi hur upplevelser under barndomen kan forma hjärnan och påverka den kognitiva funktionen. Det finns också snabbare effekter, som förändrar en persons förmåga från en dag till en annan och till och med från en minut till en annan. En av de mest betydelsefulla faktorerna bakom sådana effekter har visat sig vara stress.

Psykologerna John Leach och Rebecca Griffith, vid Lancaster University, bestämde sig för att undersöka hur stress vid fallskärmshoppning påverkar arbetsminnet.2 En av forskarna följde med fallskärmshopparna i planet och testade deras arbetsminne 125

110302 Hjarnan ORI.indd 125

11-02-10 15.31.54 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

minuterna innan de skulle hoppa. Den andra forskaren befann sig vid landningsplatsen och sprang ikapp fallskärmshopparna så snart de dunsat i marken för att omedelbart testa deras arbetsminne. Varje person testades också i en kontrollsituation utan några stressande faktorer i omgivningen. Det visade sig att stressen inför uthoppet försämrade deras arbetsminne radikalt. Även erfarna fallskärmshoppare, som hoppat mer än fyrtio gånger tidigare, presterade före uthoppet trettio procent sämre än när de gjorde arbetsminnestestet i lugn och ro. Nybörjare hade så mycket som fyrtiofem procent sämre prestation. När de erfarna fallskärmshopparna testades direkt efter landning presterade de i stort sett på sin normala nivå, medan nybörjarna uppenbarligen fortfarande var mer eller mindre vettskrämda och deras arbetsminne var nedsatt med trettiofem procent. Att man inte presterar på topp på ett kognitivt test minuterna innan man ska hoppa ut i luften från två tusen meters höjd är kanske inte så förvånande.

Men storleken på nedsättningen är anmärkningsvärd. Akut stress kan nästan halvera en individs kapacitet.

Jag har själv aldrig hoppat fallskärm. Det dagliga livet som forskare innebär heller inte många livshotande situationer. Att ge en föreläsning är i stort sett det mest stressfyllda jag upplever i vardagen. Fastän jag gett hundratals föreläsningar så får jag alltid en viss pulsökning och svettningar när jag ställer mig på scenen, vare sig det är femtio eller fem hundra par ögon som riktas mot mig. Lyckligtvis har jag med tiden lärt mig bemästra stressen och brukar, precis som de erfarna fallskärmshopparna, efter ett tag återfå min normala arbetsminneskapacitet och landa någorlunda säkert.

Jag är inte ensam om att bli stressad i föreläsningssituationer.

Stresspåslag i samband med presentation inför en grupp är en så allmän och pålitlig reaktion att den ofta används som experimentell metod för att studera effekten av stress. En testvariant av 126

110302 Hjarnan ORI.indd 126

11-02-10 15.31.54 Svart (processfärg)

8 . fa l l s k ä r m s h o p p n i n g o c h f ö rvä n t n i n g a r

föreläsningsstress kallas Trier Social Stress Test där deltagarna ska hålla en fem minuter lång föreläsning inför en publik som innefattar psykologer vilka ska filma, bedöma och kritisera framträdandet. I en studie där man mätte de fysiologiska reaktionerna vid ett sådant framträdande kunde man se hur stresshormonet kortisol i blodet ökade, pulsen stegrades och blodtrycket ökade.3 Man såg också att ökade kortisolnivåer ledde till försämrat arbetsminne. Effekterna var inte lika dramatiska som hos fallskärmshopparna, men föreläsningssituationen resulterade ändå i ungefär tio procent lägre prestation.

Effekten av stress är förmodligen relevant också för skolbarn.

Töres Theorell, vid Karolinska Institutet, undersökte tillsammans med Mats Lindahl och Frank Lindblad, från Högskolan i Kalmar, en grupp barn från sjätte och nionde klass när de utförde matematikprov och mätte samtidigt barnens kortisolnivåer.4 Barn med hög stressnivå hade förhöjda kortisolnivåer, hyperventilerade mer och presterade sämre än barn med lägre kortisolnivåer.

En ökad stressreaktion var också kopplad till sämre självförtroende. Låt oss titta närmare på vad som händer under en stressreaktion och hur det kan förklara förändringarna i arbetsminne liksom långtidsminne.

Stresshormoner och nervceller Stressreaktionen förbereder kroppen på att »fly eller fäkta«. Blodet slussas till musklerna medan kärlen i huden drar ihop sig, pupillerna vidgas och svettkörtlarna stimuleras, vilket gör den stressade personen blekt kallsvettig. I hjärnan är noradrenalin en viktig transmittorsubstans vid stressreaktionen. Det är också noradrenalin som gör oss extra alerta då något intressant eller oväntat händer i omgivningen. Det är alltså bara en gradskillnad i hur mycket noradrenalin som utsöndras som avgör skillnaden 127

110302 Hjarnan ORI.indd 127

11-02-10 15.31.54 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

mellan att gå från att vara dåsig, till att vara vaken och att sedan vara stressad.

Noradrenalinet fäster på receptorer som finns i de flesta hjärnområden, inte minst i prefrontalcortex. Det stimulerar också den cellgrupp djupt i hjärnan som kallas amygdala, som beskrevs i kapitel 3. Om hippocampus är nyckeln till minnet, så kan amygdala sägas vara nyckeln till rädsla.

Vid stress utsöndras också adrenalin och kortisol i blodet, vilket påverkar nästan alla kroppens organ. Adrenalinet kan inte passera från blodet in till hjärnan, men kortisol sprids i hjärnan och fäster på glukokortikoidreceptorerna som finns i många områden. Särskilt många receptorer finns i amygdala och hippocampus, vilket påverkar både stressreaktion och minne. Aktivering av glukokortikoidreceptorerna ger en negativ återkoppling som minskar stressreaktionen. Det här är en inbyggd broms som skapar balans i systemet. Lejonet som skrämmer zebran aktiverar stressreaktionen vilket förbereder zebran för flykt. Men när lejonet väl är utom synhåll ska den negativa återkopplingen få systemet att återgå till den normala balansen.

Hos ungarna till de frånvarande råttmammorna i kapitel 7, var det mängden glukokortikoidreceptorer i hippocampus som var lägre. Det ledde till en försämrad funktion i hippocampus, vilket försämrar inkodandet i långtidsminnet. Färre receptorer leder också till en sämre broms i systemet, en överdriven stressreaktion, och neurotiska råttor som även som vuxna stryker längs med kanten på buren.

Stress har en komplex effekt på minnet. Långtidsminne och arbetsminne påverkas olika, och effekten beror på graden av stress.

Kronisk stress är också ett separat fenomen.

Vid akut stress leder kortisol, noradrenalin och aktivering av amygdala till att inkodningen av långtidsminnen faktiskt förbättras.5 Det här är förklaringen till så kallade »flashbulb memo128

110302 Hjarnan ORI.indd 128

11-02-10 15.31.54 Svart (processfärg)

8 . fa l l s k ä r m s h o p p n i n g o c h f ö rvä n t n i n g a r

ries«, fenomenet att man senare minns emotionella situationer, som olyckor, särskilt tydligt. De flesta av oss kan säga var vi befann oss när vi första gången hörde om terrordåden den 11 september, eller tsunamikatastrofen. Betydligt färre skulle kunna säga vad de gjorde dagen innan. Evolutionärt är det logiskt att vi ska inpränta farliga situationer extra tydligt, till exempel det där trädet som lejonet dök upp vid förra gången, för att kunna undvika dem i framtiden. Men det krävs inte katastrofer eller livshotande situationer för att amygdala ska bidra till ett bättre minne. Det räcker med att en text innehåller en beskrivning av en olycka för att vi ska minnas den bättre än en neutral text som bara beskriver en promenad i parken. Vi kodar också ansikten som uttrycker oro eller ilska bättre än ansikten med ett neutralt uttryck. Generellt ger erfarenheter eller information med någon känslomässig koppling ett mer varaktigt minne.

Arbetsminnet förbättras vid en lagom nivå av vakenhet, men försämras vid för hög stress. Det brukar beskrivas som en uppochnedvänd u-funktion. Det optimala läget är lagom mycket stress, både mindre och mer stress ger sämre prestation. Orsaken till det här förhållandet är återigen kortisol och noradrenalin.

Man kan visa att funktionen av enskilda nervceller i prefrontalcortex också följer en uppochnedvänd u-funktion, med optimal funktion då de får lagom mycket noradrenalin.6 En individs prestation avgörs inte av en enstaka nervcell. Men vi ser ändå samma mönster, det vill säga samma uppochnedvända u-form, på den lägsta nivån och i en individs beteende, precis som hos fraktalmönster där de övergripande formerna också återfinns i detaljerna.

Till skillnad från inkodandet av långtidsminnen, så försämras framplockandet av långtidsminne vid akut stress.5 Framplockande av minnen kräver aktivering av prefrontalcortex, och det kan vara samma funktion för arbetsminnet som förklarar feno129

110302 Hjarnan ORI.indd 129

11-02-10 15.31.54 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

menet. Det här är ett välbekant fenomen för alla som suttit under tidspress på ett prov, med bultande hjärta och svettiga armhålor, utan att den relevanta informationen någonsin verkar dyka upp.

Social stress Människan är en social varelse, på gott och ont. Sociala kontakter kan vara vår mest värdefulla tillgång, men andra människor kan också vara helvetet på jorden, för att parafrasera Sartre.

Stressen man upplever vid föreläsningar är ett exempel på social stress. Andra personers förväntningar, eller rättare sagt vad vi tror att de förväntar sig, kan också utgöra ett stressmoment. Det vetenskapliga namnet för den typen av stress är stereotypt hot.

Några av de första som påvisade effekten var Claude Steele och Joshua Aronson vid Stanford University.7 De ville undersöka den skillnad i prestation på IQ -tester mellan afroamerikanska och vita studenter som dokumenterats i flera studier. Deras hypotes var att medvetenheten om den allmänna uppfattningen att svarta presterar sämre på intelligenstester leder till en rädsla hos svarta att bekräfta den stereotypen, och den rädslan leder i sin tur till sämre prestation. De kunde sedan också visa att prestationen hos svarta, men inte vita, påverkades av om testet presenterades som en utvärdering av rasskillnader eller inte. När testet presenterades i neutrala termer, som inte direkt kunde kopplas till rasfördomar, presterade grupperna lika. Resultaten har sedan dess bekräftats i studier av en rad andra minoritetsgrupper.

Toni Schmader och Michael Johns, från University of Arizona, ville undersöka om stereotypt hot också kunde påverka kvinnors prestation på matematiktest.8 De kvinnliga och manliga deltagarna i studien skulle svara på matematiska påståenden, samt komma ihåg ord som presenterades mellan påståendena:

130

110302 Hjarnan ORI.indd 130

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

Exempel: (3 · 2) – 1 = 4 (12 / 3) + 1 = 5

ja/nej ja/nej

äpple soffa

Här skulle man alltså svara nej, komma ihåg ordet äpple, svara ja, komma ihåg ordet soffa, och sedan återge de memorerade orden: »äpple soffa«.

Det här är ett mycket vanligt psykologiskt test, men det används vanligtvis inte för att testa matematikkunskaper, utan för att få ett mått på deltagarnas arbetsminneskapacitet.

Testpersonerna delades upp i två grupper. Den första gruppen var en kontrollgrupp som fick information om att de skulle utföra ett arbetsminnestest. Den andra gruppen fick höra att forskarna ville utvärdera »kvantitativ kapacitet«, som beskrevs som förmågan att lösa komplexa matematiska problem medan man samtidigt håller annan information i minnet. Deltagarna i den gruppen fick också höra att skillnader i prestation kunde bero på könsskillnader i »kvantitativ kapacitet«. Innan studien började fick deltagarna markera sin könstillhörighet på testet.

Båda grupperna utförde alltså identiska uppgifter. I kontrollgruppen presterade män och kvinnor ungefär lika. När testet presenterades som ett matematiktest med möjliga könsskillnader påverkade det inte männens prestation nämnvärt, men kvinnornas prestation var fyrtio procent sämre än i kontrollgruppen.

I nästa experiment ingick bara kvinnor, och de utförde ett arbetsminnestest med enbart verbal information, samt en matematikuppgift. Kontrollgruppen fick veta att de skulle utföra ett minnestest samt ett problemlösningstest, och att syftet med studien var att få medelvärden på hur collegestudenter normalt presterade. I den andra gruppen, som skulle utsättas för stereotypt hot, fick deltagarna reda på att de skulle utföra ett matematik131

110302 Hjarnan ORI.indd 131

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

60

Kvinnor Män

Arbetsminneskapacitet

50 40

30

20

10

Kontroll

Stereotypt hot

Figur 8.1: Effekt av stress i form av »stereotypt hot« på arbetsminnet hos män och kvinnor (data från Schmader och Johns, 2003).8

test, och att syftet med studien var att jämföra mäns och kvinnors prestation i matematik.

I den första gruppen fick kvinnorna göra matematiktestet i en grupp med bara kvinnor, medan det i »hotgruppen« var en enda kvinna i en grupp med två män som gjorde testet. Kvinnan i »hotgruppen« presterade nu sämre inte bara på arbetsminnesuppgiften, utan också trettio procent sämre än kvinnorna i kontrollgruppen på matematikuppgiften. Nedsättningen i arbetsminne kunde förklara försämringen på matematiktestet, det vill säga, om forskarna statistiskt tog bort all skillnad i matematikpoäng som kunde förklaras med skillnader i arbetsminne så försvann också skillnaden i matematikprestation mellan grupperna.

Orsakssammanhanget verkade alltså vara att förväntningarna skapade stress och stressen försämrade arbetsminnet, vilket i sin tur försämrade matematikprestationerna.

132

110302 Hjarnan ORI.indd 132

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

8 . fa l l s k ä r m s h o p p n i n g o c h f ö rvä n t n i n g a r

I kapitel 5 såg vi att skillnaderna mellan flickor och pojkar i matematik successivt har minskat med åren, samt att skillnaden dessutom är korrelerad med jämställdheten i resten av samhället.

Exakt hur en sådan korrelation skulle kunna uppstå var oklar.

Resultaten från Schmader och Johns undersökning ger en möjlig förklaring till orsakssammanhanget. I de länder där pojkar presterar bättre än flickor är skillnaden några enstaka procent. Effekten av negativa förväntningar kan försämra prestationen med upp till trettio procent och mycket väl förklara könsskillnaden mellan olika länder. Stressforskningen ger oss dessutom de biologiska mekanismerna: För mycket kortisol och noradrenalin leder till ett nedsatt arbetsminne.

Kronisk stress När lejonet är utom synhåll ska den inbyggda bromsmekanismen återställa balansen hos zebrans stress-system. Om balansen inte återställs, utan stresspåslaget fortsätter, kallas det för kronisk stress och har en rad negativa effekter. Människan, med sin komplexa sociala miljö och sin förmåga att planera inför framtiden, kan vara särskilt utsatt för det fenomenet. Zebror har inte samma tendens att ligga sömnlösa och oroa sig för sina villalån.

Stresspåslagen vid fallskärmshoppning, föreläsningar och vid stereotypt hot är akuta reaktioner där effekten försvinner inom en timme. Men om stressen blir kronisk, och hjärnan inte får chans att återhämta sig, uppstår förändringar av nervceller och receptorer som leder till nedsatt funktion. Dessutom förändras stress-systemet så att det inte reagerar på samma sätt vid ny stress. En teori är att nervcellerna i amygdala omformas så att de aktiverande kopplingarna blir fler, medan de signaler som ska minska stressreaktionen blir färre. Amygdala blir på så sätt hyperaktiv, vilket leder till en patologisk oro och ängslan.5 133

110302 Hjarnan ORI.indd 133

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

Kronisk stress har flera påtagliga effekter på hjärnan, bland annat minskar nybildningen av neuroner i hippocampus, och utskotten på de nervceller som finns krymper. Även i prefrontalcortex minskar utskotten med så mycket som trettio procent.6 Hjärnbarken bokstavligt talat krymper. Lyckligtvis är förändringarna reversibla. Hos möss där tjugo dagars stress leder till minskade utskott, återgår nervcellerna till normal storlek efter tre veckor utan stress.9 Hos studenter, som i en studie utsattes för stress i form av fyra veckors förberedelse inför en viktig tentamen, kunde man se att korrelationen av aktivitet i frontalloben med andra områden i hjärnan försämrades.10 Det här skulle kunna förklaras med minskningen av nervcellsutskott som man har sett hos möss efter kronisk stress. Det är utskotten som tar emot signaler från andra delar av hjärnan. Minskade utskott skulle på så sätt leda till att kommunikationen mellan olika delar av hjärnbarken försämras, vilket i MR-kameran syns som en minskad korrelation mellan områdena. När de stressade studenterna fått vila upp sig i fyra veckor var prestationen, liksom hjärnaktiviteten, lyckligtvis återställd.

Effekterna av kronisk stress har framför allt studerats hos djur samt vuxna människor. Hur vanlig kronisk stress är hos barn, och vilka effekter den har, är mindre känt. Som vi sett tidigare påverkar mammans omhändertagande tidigt i livet barnets senare stresskänslighet även som vuxen. En omständighet som skulle kunna bidra till kronisk social stress är att växa upp i en fattig miljö. I en amerikansk studie följdes 196 barn under flera år.11 Hälften av barnen kom från hem där de åtminstone en stor del av uppväxten befunnit sig under den amerikanska gränsen för vad som definieras som fattigdom. Vid nio och tretton års ålder undersöktes indirekta mått på kronisk stress, som blodtryck, Body Mass Index (BMI), kortisol och noradrenalin. De fysiolo134

110302 Hjarnan ORI.indd 134

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

8 . fa l l s k ä r m s h o p p n i n g o c h f ö rvä n t n i n g a r

giska måtten slogs ihop till ett sammantaget mått på fysiologisk stress. Vid sjutton års ålder testades barnens arbetsminne, och man skattade hur stor del av barndomen som tillbringats i fattigdom. Den första analysen visade att barn som växt upp i fattigdom hade sämre arbetsminne än barn från medelklassfamiljerna.

Nedsättningen av arbetsminnet korrelerade dessutom med hur stor andel av barndomen som tillbringats i fattigdom.

Vad forskarna sedan såg var att det sammanslagna måttet på fysiologisk stress kunde förklara sambandet mellan fattigdom och arbetsminne. När de statistiskt kontrollerade för skillnaderna i stress fanns det inte längre något samband mellan fattigdom och arbetsminne. Mekanismerna skulle kunna vara desamma som hos stressade möss eller stressade studenter, där det utdragna stresspåslaget skadar hjärnbarken. Vid kortare stress räcker det med en kortare återhämtning. Hur återhämtningen ska ske efter en stressad barndom är svårare att säga.

Vilken är den viktigaste faktorn bakom medelklassbarnens stress? Stress är ofta korrelerat med andra psykiatriska symtom, som depression. I en sammanställning gjord av Kungliga Vetenskapsakademien slår man fast att det finns ett ömsesidigt samband mellan psykisk hälsa och skolprestation: Dålig psykisk hälsa påverkar skolprestationen, och skolprestation påverkar i sin tur den psykiska hälsan.12 Rapporten refererar också till en sammanställning som Erica Frydenberg vid universitetet i Melbourne gjorde 2008, som identifierar tre faktorer som leder till stress hos tonåringar: 1) skolprestation; 2) kamratrelationer och familjesituation; och 3) sociala faktorer, inklusive fattigdom. Tidiga misslyckanden i skolan kan på så sätt leda in i en negativ spiral av misslyckanden och stress.

Det finns många farhågor om att framväxten av IT-samhället och informationsfloden, med krav på ständig uppkoppling, en inkorg av e-post som aldrig töms, Facebook, Twitter och data135

110302 Hjarnan ORI.indd 135

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

Den lärande hjärnan

spelande, skulle kunna leda till en allmänt ökad stressnivå. I min bok Den översvämmade hjärnan försökte jag redogöra för några av de sammanhang som är kända. Att spela dataspel är exempelvis inte kopplat till ökad risk för att få koncentrationssvårigheter, eller till nedsatt arbetsminne. Man måste också skilja mellan att hantera mycket information, å ena sidan, och att känna oro och stress, å andra sidan. Någon som jobbar i långvården kan bli utbränd av sin ständiga oro, medan en vd för ett mångmiljardföretag inte blir utbränd, trots att hon hanterar mångdubbelt mer information. Det är snarare hur vi reagerar på omgivningen som spelar roll. Strömmen av sms kanske ger dig stresspåslag, men för din tonåriga dotter kanske sms:en är positiv social interaktion som minskar hennes stressnivå.

Eftersom stress är en så viktig faktor för kognitiv funktion, inte minst arbetsminnet, borde det läggas mer möda på att komma åt orsakerna till stress. Att fattigdom leder till kronisk stress och nedsatt arbetsminne har uppenbara slutsatser: bekämpa fattigdom. Men hur det görs kan vara en komplex fråga. Den negativa spiralen där skolprestation orsakar stress och vice versa, borde brytas genom tidiga insatser hos barn som befinner sig i riskzonen. Studierna av hur fördomar och stereotypt hot påverkar prestationen skulle också kunna användas på ett konstruktivt sätt. De flesta av forskarna bakom dessa studier tror också att eftersom effekten är så subtil, och bara återfinns i situationen och personernas föreställning, så borde man kunna undvika den genom att tydliggöra mekanismerna.

Det finns också en uppsjö av olika metoder för att motverka symtomen, även om man inte kommer åt orsakerna. Avslappning, yoga, mindfulnessträning och meditation har studerats hos vuxna, och kan ha positiva effekter genom att tillfälligt minska stressnivån. Det finns ett flertal pågående studier för att ta reda

136

110302 Hjarnan ORI.indd 136

11-02-10 15.31.55 Svart (processfärg)

8 . fa l l s k ä r m s h o p p n i n g o c h f ö rvä n t n i n g a r

på om liknande aktiviteter kan hjälpa barn. Som vi ska se senare verkar motion också vara en effektiv metod för att minska stress.

Och dessutom: Om du får för dig att hoppa fallskärm så använd en reservfallskärm som utlöses per automatik.

137

110302 Hjarnan ORI.indd 137

11-02-10 15.31.56 Svart (processfärg)

T O R K E L K L I N G B E R G är professor i kognitiv neurovetenskap vid Karolinska Institutet. Hans forskning om barns utveckling och träning av hjärnan befinner sig i den internationella frontlinjen. Klingberg är ledare för ett stort svenskt forskningsprojekt om barns utveckling, föreläser regelbundet på internationella konferenser och har erhållit priser som »Philips Nordic Prize« samt Axel Hirsch pris. På Natur & Kultur har han tidigare utgivit den uppmärksammade boken Den översvämmade hjärnan – en bok om arbetsminne, IQ och den stigande informationsfloden (2007).

»Den lärande hjärnan är helt enkelt en lysande bok – välskriven, kunskapsrik, lättfattlig och relevant!« Ingvar Lundberg, professor emeritus i psykologi, Göteborgs universitet »Vilken underbar bok! Här får vi se hjärnan i arbete när den minns och när den glömmer – plötsligt förstår vi oss själva lite bättre.« Åsa Nilsonne, psykiater och professor i medicinsk psykologi vid Karolinska Institutet.

DEN L Ä R A NDE HJÄ RN A N

och nyckeln till barns utveckling finns i hur hjärnan formas. Men hur går vi från kunskap om nervceller till undervisning i klassrummet? Vad beror svårigheter som dyslexi, dyskalkyli och bristande koncentrationsförmåga på?

Varför har hjärnans mognad betydelse för tonåringars beteende?

Hjärnan växer inte i ett vakuum utan måste förstås i sitt sammanhang. Genom exempel från egen och andras forskning, och öden hämtade ur verkliga livet, visar Torkel Klingberg hur hjärnan påverkas av allt ifrån gener till stress, fysisk aktivitet och nära relationer.

Den lärande hjärnan är en bok om hur vi ska kunna ge våra barn och tonåringar de bästa förutsättningarna att lära och utvecklas.

T ORK EL K LINGBERG

ALLT LÄRANDE SKER I HJÄRNAN ,

T ORK EL K LINGBER G

den

lärande

HJarnan OM BA RNS MINNE OCH UT V ECK LING

»Varför lyssnar inte barnet utan att det man säger går in genom det ena örat och ut genom det andra? Varför tar tonåringen stora risker såväl i skidbacken som i trafiken? Hur kommer det sig att för tidigt födda barn har svårare att räkna när de kommer upp i skolåldern? Kan det vara för sent att adoptera barn när de uppnått en viss ålder? Är det verkligen så viktigt med skolgymnastik för skolarbetet? Är det nödvändigt att lära sig multiplikationstabellen, årtal och dikter utantill, nu när vi kan lagra allt i vår laptop?

Sådana ständiga frågor diskuteras i denna bok av den världsledande hjärnforskaren Torkel Klingberg på ett enkelt och målande sätt. Han skriver särskilt ingående om arbetsminnet i relation till barns lärande och utveckling samt om den risktagande tonårshjärnan.

Den här boken bör läsas av alla föräldrar och vara obligatorisk för lärare, skolpolitiker, socialarbetare, poliser och domare i ungdomsmål.« Hugo Lagercrantz, professor vid Astrid Lindgrens Barnsjukhus

ISBN 978-91-27-11922-2

OMSLAG: SARA R. AC EDO F ÖRFATTARF OT O : S ARA APPEL GREN

Klingberg_Den_larande_ORIG.indd 1

9 789127 119222

11-02-07 16.32.28