Se, et grønt, glitrende tre i hjernemikroskopet

Fra Universitetets mikroskop:  På bildet ses aktiviteten til en type hjerneceller som heter astrocytter i grønt, det røde er kapillærer, som typisk har en diameter på cirka seks tusendeler av en millimeter. Bildet viser et område med bredde på cirka en tidels millimeter. (Foto:  Rune Enger, UiO)

Fra Universitetets mikroskop: På bildet ses aktiviteten til en type hjerneceller som heter astrocytter i grønt, det røde er kapillærer, som typisk har en diameter på cirka seks tusendeler av en millimeter. Bildet viser et område med bredde på cirka en tidels millimeter. (Foto: Rune Enger, UiO)

Av
Artikkelen er over 2 år gammel

Håp om en dag å kunne kurere eller forebygge epilepsi, Alzheimer, Parkinson, multippel sklerose og psykisk sykdom ligger bak hjerneforskningen som Klas H. Pettersen er en del av.

DEL

Kronikk 

Ved Det medisinske fakultet, Universitetet i Oslo, går noen spesielle mus rundt med innopererte vinduer i hodeskallen. Gjennom disse vinduene kan man se musenes tanker som grønne lys fra hjernecellenes trelignende strukturer.

Strukturene heter dendritter, som er det greske ordet for trær, og i mikroskopet utstråler de et vakkert, grønt lys hver gang de slipper kalsium inn i seg. Assosiasjonen til julesangen er klar, selv om det neppe var dette Krohn hadde i tankene da han skrev teksten «Du grønne, glitrende tre, god dag!»

Klas H. Pettersen.

Klas H. Pettersen.

Det finnes en annen lysbasert teknikk for å studere hjerneceller, som kanskje er enda mer spennende; vi kan nå styre dyrs atferd ved å bruke lys. For eksempel vil mus gå direkte til en drikketank og drikke vann dersom vi skinner lys på en viss gruppe manipulerte hjerneceller.

Når disse cellene aktiveres blir musen tørst. Selv om de har drukket mye og ikke har noe fysiologisk behov for å drikke, går de sporenstreks bort for å drikke når lyset blir ført inn i hjernen via en optisk kabel.

Slike eksperimenter har gitt oss større innsikt i hvordan hjernen fungerer og hva slags oppgaver de forskjellige hjernecellene og områdene av hjernen innehar. Og: hvis musene alltid går bort for å drikke når disse cellene stimuleres, hva da med den frie viljen? Hva med andre grupper hjerneceller som styrer andre behov? Og hva med hjernecellene som demper disse behovene?

Styrkede kontakter mellom hjerneceller er hukommelse!

Det har skjedd mye i hjerneforskningen de siste 10 til 20 år. «Project mindscope», det store målet om å kartlegge ikke bare hjernen, men også bevisstheten, har fått stadig flere ressurser, både økonomisk og teknologisk.

Det har blitt utviklet verktøy slik at vi kan se mange aspekter ved hjernecellenes signaler som vi før ikke kunne se, og vi kan som sagt også ta kontroll over disse signalene. Vi vet at vår atferd er slave av våre hjernecellers aktivitet, og vi kan styre visse deler av dyrs atferd ved å bruke teknikken som heter optogenetikk.

Tankene våre består av små elektriske strømmer som blir sendt mellom hjerneceller. For å forstå tankestrømmene må vi ha mulighet til å måle den elektriske aktiviteten og helst også manipulere den.

Dette har tradisjonelt blitt gjort med knøttsmå elektroder som stikkes helt inntil de aktuelle hjernecellene.

Blant annet førte eksperimenter med slike elektroder til at det ble gjort en stor oppdagelse ved Universitetet i Oslo: I Per Andersens lab avdekket Terje Lømo det som på engelsk heter long term potentiation. Sammen med Tim Bliss kartla han hvordan kontaktene mellom celler styrket seg ved gjentatt bruk. Dette er prosessen bak lagring av minner. Styrkede kontakter mellom hjerneceller er hukommelse!

Men selv om man kan gjøre viktige oppdagelser med små elektroder har hjerneforskere ikke hatt mulighet til å måle eller manipulere aktiviteten til mange hjerneceller samtidig, for det er en grense for hvor mange måleelektroder man kan få inn i en hjerne. Og de måleteknikkene som brukes for å måle hjerneaktivitet fra utenfor hodet, for eksempel EEG og fMRI, kan bare måle samlet aktivitet fra store områder av hjernen, de har langt fra god nok oppløsning til å måle aktivitet fra enkelte hjerneceller. Med andre ord trengte forskerne nye teknikker og teknologier for å manipulere og måle hjerneaktivitet på cellenivå.

De siste årene har det kommet to slike teknikker. Teknikkene høres ut som science fiction, men de fungerer og blir brukt hver eneste dag i laboratorier over hele kloden. Med den ene teknikken, fluorescensmikroskopi, får man hjerneceller til å lyse som små lyspærer under mikroskopet når de er aktive.

Med den andre teknikken, optogenetikken, kan man bruke lys for å styre hjernecellene. Begge teknikkene tar i bruk genteknologi for å få hjernecellene til å produsere proteiner som enten kan fungere som små lyspærer, de blir fluoriserende for eksempel når cellen sender et signal, eller de kan bli lyssensorer som selv kan aktivere hjernecellene. Med disse to teknikkene er vi forskere nå bedre utstyrt enn noensinne for å kunne avdekke flere av hjernens mysterier.

Et juletre er vakkert, men synet som møter deg når du ser hjernens grønne, glitrende trær lyse opp under mikroskopet er minst like vakkert. For når hjernens fluoriserende nordlys sveiper gjennom trærne gir det ikke bare en fornemmelse av hvor fantastisk naturen er, det gir også håp om at vi en dag skal kunne forstå disse signalene, deres underliggende byggesteiner og hva som forårsaker feil ved sykdom. 

Det er denne halvannen kilograms tunge materieklumpen vi må forstå for å kunne kurere de ovennevnte sykdommer.

Det gir håp om at vi en dag skal kunne kurere eller forebygge epilepsi, Alzheimer, Parkinson og multippel sklerose og psykisk sykdom.

For hva er «jeget»? Hva er sjel? Hva er bevissthet? Derom strides de lærde. I filmatiseringen av Virginia Woolfs To the lighthouse har Professor Ramsay det noe provoserende utsagnet: «The mind, Sir, is meat.»

Kanskje har han rett? Det er i alle fall denne halvannen kilograms tunge materieklumpen vi må forstå for å kunne kurere de ovennevnte sykdommer. Her ligger også hemmeligheten om hvordan vi tar beslutninger og hva bevissthet er. Her ligger hemmeligheten om oss selv.

Du grønne, glitrende tre, god dag!

Velkommen, du som vi ser så gjerne.

Skriv ditt leserbrev her «

DELTA I DEBATTEN! Vi oppfordrer leserne til å bidra med sine meninger, både på nett og i papir

Artikkeltags