Gåtefull hjerne

Vi bruker den hele tiden og tar den som en selvfølge, men hvordan menneskehjernen virker er et stort mysterium. Det vil nok hjernen være noen år til også, men ikke i all fremtid. For det pågår en intens forskingsinnsats for å avdekke hvordan menneskehjernen fungerer. Nesten alle typer ”omics” er med som ”connectomics”, ”synaptomics” i tillegg til de mer kjente som proteomics, metabolomics, genomics and methylomics. Eller sagt med andre ord; menneskehjernen blir utforsket ved hjelp nær sagt av alle metoder og perspektiver som finnes. Slik håper forskere å finne svar på hvilke gener hjernen bruker, hvilke proteiner som finnes der, hvordan den bruker energi, hvordan hjernecellene er koblet sammen og hvordan de kommuniserer med hverandre.

Utfordringen er bare at hjernen er så mye mer komplisert enn andre organer i kroppen. Vi vet f. eks. i temmelig stor detalj hvordan de ulike cellene i et hjerte eller en lunge er satt sammen, og vi forstår hvordan denne strukturen er viktig i forhold til funksjonene organet har. Når det gjelder hjernen vet vi ikke en gang hvor mange forskjellige celletyper som finnes. Tar man f. eks. nervesystemet til den lille marken C. elegans, som bare inneholder 300 nevroner, viser det seg at alle de 300 cellene er forskjellige i form og funksjon. Når det gjelder menneskehjernen er i tillegg koblingene nevroner i mellom så forskjellige fra et hjerneområde til et annet at det ikke er mulig å beskrive en generell hjernestruktur. Slike koblinger, kalt axoner og dendritter, kan dessuten gå over store deler av hjernen. En hjernecelle som selv bare er noen få mikrometer i diameter, kan ha utvekster som til sammen er 1 meter lange. Noen hjerneceller har axoner som går langt ned i ryggmargen eller tvers gjennom hjernen. Skal man beskrive funksjonen til et slikt nevron, er det altså ikke nok å studere en liten del av hjernen, men man må se på hele hjernen. Det er langt fra enkelt, for mange av de utvekstene hjernecellene bruker for å kommunisere med hverandre, er så tynne at de vanskelig lar seg studere med lysmikroskop.

Så langt er det bare nervesystemet til C. elegans med sine 300 celler som er forstått i detalj, og den jobben tok 10 år. Per i dag vil det ta mange måneder eller år å få en like god forståelse av en kubikkmillimeter av menneskehjernen. Men teknologiutviklingen pågår for fullt for å få automatisert billedanalyse av ulike hjernestrukturer og utvikle bedre visualiseringsmetoder. Datasimuleringer av nevrale nett kan også kaste lys over hvordan ulike former for signaloverføring foregår. Derfor tror jeg utviklingen på dette feltet, i likhet med mange andre forskningsfelt, vil gå raskere enn vi kan forestille oss. Denne jobben er dessuten uhyre viktig. Per i dag kjenner vi til et utall sykdommer og forstyrrelser som har sitt opphav i hjernen, men vi aner lite eller ingenting om hva som går galt og hvor i hjernen feilen ligger. Selv er jeg hekta på hjernen fordi all læring foregår mellom ørene. Forstår jeg mer om hvordan hjernen fungerer, vil jeg forhåpentligvis også kunne bli en bedre lærer. Her finner jeg dessuten den ultimate kobling mellom min utdanning i biokjemi og mitt virke i Forskerfabrikken.

Kilde: Nature, vol 334, s 618-623, 2011