Det gåtefulle minnet

Korleis kan vi overføre røynsler til minne, og kva er eit minne? Ved Fysiologisk institutt i Bergen har dei gjort funn som fører oss nærmare ei forståing av hjernens funksjon i danninga av minne. Dette er viktig for å forstå korleis læring skjer. Men denne kunnskapen er også avgjerande for å kunne gripe inn ved ulike sjukdomar, som til dømes Alzheimer.

Published

- Forskarmiljø verda rundt prøver å finne svar på kva mekanismar som trår i kraft når vi hugsar fakta, tid, stad og hendingar. Å finne løysinga på gåta er ein stor akademisk og farmasøytisk industri, seier Clive Bramham, professor ved Fysiologisk institutt i Bergen.

Bramham forskar på variasjonar i overføring av signal mellom nerveceller (neuron) i den delen av hjernen som er kalla hippocampus, som er heilt sentral i danninga av langtidsminne. Hippocampus mottar kompleks informasjon frå ulike sanseområdende i hjernen, behandlar den, og sender tilbake til hjernebarken.

Innfløkte nettverk

- Cellene kommuniserer med kvarandre gjennom innfløkte nettverk av lange celletrådar. Sjølve kommunikasjonen skjer der endane av celletrådane møter kvarandre, i såkalla synapsar.

- Korleis vi skal gripe inn ved sjukdom er heilt avhengig av ei betre forståing av denne prosessen i hjernen. For å kunne gjere noko med Alzheimer må vi først vite kva eit minne faktisk er, og kva mekanismar som verkar på cellenivå, seier Bramham.

Naturleg vekstfaktor

- Det er i synapsane at sjølve kjernen i sakskomplekset ligg, forklarer Bramham.

Innhaldet frå ein nerveende blir tømt ut til ei mottakarcelle som blir aktivert. Når avsendercella blir tilført korte elektriske impulsar, til dømes i 20 millisekund, har forskarane målt ei umiddelbar auke i responsen hos mottakarcella. Den auka aktiviteten kan halde seg stabil i opptil fleire veker. Reaksjonen blir kalla “langtidspotensiering”, langvarig verknad, som blir forkorta med LTP. Frå før har forskarane funne haldepunkt for at den same prosessen gjer seg gjeldande når hjernen lagar minne.

"Synapsen er kontaktpunktet mellom to neuron."
"Synapsen er kontaktpunktet mellom to neuron."

- LTP har vore kunstig stimulert i våre forsøk. No har vi funne at synapsen også kan bli styrka ved naturleg protein, ein såkalla vekstfaktor. Dette er nye og grensesprengjande funn som viser at proteinet kan utløyse stabilisering av minne på synapsenivå. Dette skjer ved at vekstfaktoren stimulerer arvematerial (mRNA) like ved synapsen, i såkalla dendritter, som altså ligg langt frå opphavet i cellekjernen.

- Vi har vist at ein vekstfaktor, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) kan forsterke synapsen, samtidig som det leverer mRNA til dendritter. Vi trur at BDNF på denne måten orkestrerer ei veldig lokal danning av protein som synapsen nyttar ved langtidsminne.

"I begge endar av cella er greinene som blir kalla dendrittar."
"I begge endar av cella er greinene som blir kalla dendrittar."

Forskingsmiljøa i Bergen har også studert BDNF på gamle dyr. BDNF-effekten viste seg då å vere redusert, men ikkje borte.

- Mottakarcella klarer ikkje å respondere normalt på BDNF. Det er framleis usikkert om dette har samanheng med redusert minnefunksjon hos eldre, seier Bramham.

Stimulerer ny cellevekst

Forsøka har vist at injeksjon av BDNF i rottehjernar forsterkar synapsen. Samtidig er det kome fram at BDNF har andre langtidsfunksjonar, ved å oppretthalde nervecelle-nettverk i større deler av hjernen. BDNF kan hindre celledød - og stimulere til utvekst av nye synapser og i hippocampus kan BDNF framkalle danning av nye nerveceller.

- Desse funna vil vere svært interessante i klinisk arbeid. Det finst i dag haldepunkt for at antidepressiva verkar gjennom BDNF. Problemet med “lykkepiller”, er at det ofte tar fleire veker før pasienten oppnår verknad av medikamentet. Dette kan vere ein alvorleg situasjon, særleg for suicidale pasientar. Det finst ikkje noko god forklaring på kvifor det tar så lang tid før prozac verkar, men vi veit at vi kan påverke større nettverk i hjernen dersom vi påverkar danninga av BDNF. I behandlinga av til dømes depresjon, søker ein å normalisere BDNF-nivået. Stress reduserer dette nivået, medan trening, fysisk aktivitet, aukar nivået. Dette underbygger påstanden om at fysisk aktivitet er bra for pasientar med psykiske lidingar, seier Bramham.

"Hippocampus er kritisk ved danning av nye minne."
"Hippocampus er kritisk ved danning av nye minne."

Minne blir lagra i søvn

Aktiviteten i rottehjernar er blitt kartlagde både i vaken tilstand og i søvn. I søvn har det vist seg at eit avgjerande gen for langtidsminne, ikkje blir aktivert. Det forklarer kanskje kvifor vi hugsar så lite av draumane våre.

- Vi trur at REM-søvn (Rapid Eye Movement Sleep) eller drømmesøvn er viktig ved minnefunksjon. Læring skjer i vaken tilstand, og konsolidering av minne skjer i søvn, særleg REM-søvn, seier Bramham.

Saman med førsteamanuensis Chiara Portas testar han hypotesen om at proteinsyntese, som er svært viktig for langtidsminne, skjer under REM-søvn.

- Danning av nye minne er derimot hemma under søvn. Vi har vist at eit avgjerande gen for langtidsminne, ikkje blir skrudd på. Dette kan vere write protection-mekanismar, som vernar minne som er under konsolidering.

- Vi kan seie det slik at hjernen samlar informasjon i vaken tilstand, og omdannar informasjonen til minne under søvn, avsluttar Clive Bramham.