Bildet viser deler av hjernen til en sebrafisk, inkludert hjernedelen habenula. De grønne prikkene er morceller, som kan dele seg og gi nye hjerneceller. Det finnes mange slike celler i hjernen til sebrafisk. Dette gjør også at disse dyra har stor evne til å reparere skader i hjernen.
Bildet viser deler av hjernen til en sebrafisk, inkludert hjernedelen habenula. De grønne prikkene er morceller, som kan dele seg og gi nye hjerneceller. Det finnes mange slike celler i hjernen til sebrafisk. Dette gjør også at disse dyra har stor evne til å reparere skader i hjernen.

Forskere har fått et hint om hvordan hjernen modner

Hva er det egentlig som skjer i hjernen, når babyen plutselig begynner å smile? Eller når smårollingen med ett blir interessert i å leke med andre barn? Nå mener norske forskere de har fått et hint, fra skapninger som er helt forskjellig fra oss.

Publisert

- Fordelen er at de ikke skjuler seg inne i en livmor. Og at de er gjennomsiktige, sier professor Emre Yaksi, fra Kavli Institute for Systems Neuroscience (KISN).

Han sikter til sebrafisk-embryoer.

Ørsmå glassaktige vesener, svevende inne i like gjennomsiktige egg. De utvikler seg så raskt at du nesten kan se det skje. Med et godt mikroskop, kan forskerne følge med når enkeltceller deler seg og blir til flere. Og når disse cellene organiserer seg og danner vev og organer.

Yaksi og kollegaene er spesielt interessert i ett av disse organene.

Hjernen.

Den kan nemlig kanskje fortelle oss noe om vår egen.

Trinnvis utvikling

Vi vet fra observasjoner at hjernen utvikler seg trinnvist.

En nyfødt baby er knapt mer enn en spisemaskin. Men så fester den blikket og ser. Og litt senere smiler den for første gang. Så lærer den å leke alene, før den en dag får øynene opp for lekekameratene rundt seg.

20 år etter våkner evnen til full konsekvensvurdering. Og sånn forsetter det.

For at dette skal kunne skje, må hjernen modne. Den må legge til nye og mer avanserte ferdigheter. Men hvordan gjør den det? Blir bare strukturene som finnes der fra før gradvis mer modne?

Det er her sebrafiskene kommer inn.

Her ser du sebrafiskfisk utvikle seg fra en klump celler, i løpet av bare et døgn.

De har nemlig en trinnvis utvikling som minner mye om vår. De utvikler seg fra enkle spisemaskiner til lærenemme fisk med sosiale liv.

Og de lar seg studere.

Yaksi og kollegaene hans har stirret inn i de gjennomsiktige kroppene til sebrafisk-embryoer, og observert hvordan de ørsmå hjernene gradvis modner.

Da dukket et forbløffende mønster opp.

Legger til nye ferdigheter

Forskerne studerte en del av hjernen som kalles habenula, som finnes både hos fisk og mennesker. Den er viktig for at vi skal kunne trekke lærdom ut av erfaringer. Hos mennesker er habenula også involvert i flere psykiske lidelser, for eksempel depresjon.

Yaksi og kollegaene observerte hvordan habenula utviklet seg i sebrafisken.

– Det viktigste vi oppdaget var at den modnet på en veldig strukturert måte, forteller professoren.

– Hjernen bygger seg opp ved at hjernecellene deler seg.

En morcelle deler seg, og blir til to datterceller. Men når en generasjon morceller deler seg slik, blir ikke dattercellene fordelt tilfeldig utover i strukturen. I stedet vil dattercellene som er født på samme tidspunkt bevege seg til samme sted.

– Du kan faktisk vite når cellene er født, ved å se på hvor de er, sier Yaksi.

Skoleklasser

Han sammenligner de nye hjernecellene med skoleklasser:

En gjeng individer fra samme årskull, som samles i et klasserom. Og akkurat som elevene i klasserommet, begynner cellene også å gjøre det samme.

– De synger den samme sangen, sier Yaksi, og mener det nesten bokstavelig.

Hjernecellene sender elektriske impulser i takt. Slike hjernebølger kan måles, og forskerne tror de er viktige for at hjernecellene skal kunne kommunisere med hverandre.

En slik ny klasse med celler som synger samme sang, gir utslag i nye evner. Hjernen har altså lagt til en ny modul som kan gjøre en ny oppgave.

Etter hvert kommer det til flere klasser, som synger enda flere sanger og driver med flere ting.

Og ettersom cellene modner, synger de også en stadig mer høyfrekvent elektrisk sang, med kortere bølgelengder som trolig kan brukes til å kommunisere mer presist.

Spørsmål for framtida

Det er spesielt interessant at det samles en hel gjeng celler som er like og gjør akkurat det samme, mener Yaksi.

– Hvorfor lager hjernen så mange kopier som gjør det samme? Det kan virke unødvendig og overflødig.

Kanskje er det for å skape robuste systemer, spekulerer forskeren. Når mange celler gjør det samme, er det ikke så farlig om noen ikke fungerer helt som de skal. Eller om ikke alle får med seg all informasjonen.

Litt som et kor som klarer hele sangen, selv om flere av medlemmene har glemt deler av melodien, og noen ikke greier de lyseste notene.

I framtida håper Yaksi at de kan forske videre på hvordan klassene virker, og hvordan de er koblet til hverandre. Det ser for eksempel ut til at alle klassene ikke synger samtidig.

– Når noen synger, tier andre, sier Yaksi.

Hva betyr det? Og hva skjer dersom man stilner en klasse helt. Vil andre da etter hvert ta over deres sang? I så fall kan hjernen kanskje kompensere for skader?

Lage nye hjerneceller?

Foreløpig er Yaksis forskning ren grunnforskning. Han og kollegaene forsøker rett og slett å finne ut hvordan hjernen fungerer og hvordan den utvikler seg.

Men på sikt tror forskeren at mer kunnskap om disse grunnleggende strukturene kan bli nyttig. Kanskje vi kan bruke den til å forstå hvordan vår egen hjerne virker, og hva som skjer når den ikke fungerer som den skal.

Ja, kanskje vi en dag til og med kan lage nye celler som kan erstatte ødelagte hjerneceller, for eksempel hos mennesker med Parkinsons sykdom eller Alzheimers?

Sebrafisk ligner mer på oss enn vi skulle tro. De små fiskene har for eksempel et sosialt liv der de må forholde seg til de ulike individene i ei gruppe.
Sebrafisk ligner mer på oss enn vi skulle tro. De små fiskene har for eksempel et sosialt liv der de må forholde seg til de ulike individene i ei gruppe.

Men vent litt.

Resultatene til Yaksi og kollegaene handler jo om små fisker. Hvordan vet vi at hjernen til sebrafisken kan si noe om vår egen?

Trolig et gammelt system

Det enkle svaret er: Vi vet ikke det.

Og det er vanskelig å undersøke saken. Menneskefoster er ikke gjennomsiktig, og babyer kan ikke holdes i et laboratorium. Likevel er det mye som tyder på at utviklingen i våre hjerner ligner sebrafiskens, mener Yaksi.

Andre forskere har nemlig funnet igjen lignende strukturer i hjernen til rotter.

Og når vi finner det samme i så ulike dyr som rotter og sebrafisk, tyder dette på at vi har å gjøre med en svært gammel og grunnleggende mekanisme. Altså en måte å bygge opp hjernenettverk som oppstod tidlig i evolusjonen og som derfor trolig finnes hos mange arter.

– Det er nettopp viktig å studere det samme i ulike arter, sier Yaksi.

– Dersom du ser de samme prinsippene i mus, fisk og kanin, betyr det at de kom veldig tidlig. Da er det sannsynlig at vi også finner dette igjen hos mennesker.

Referanse:

S. Fore m. fl., Functional properties of habenular neurons are determined by developmental stage and sequential neurogenesis, Science Advances, September 2020. Sammendrag.