Nervecellenes stemme

- Hvordan nervecellene sender beskjed til hverandre, er en av få mekanismer vi nå kjenner i detalj innen nevrovitenskapen, sier Kavli-komitéleder Jon Storm-Mathisen.

Publisert
En elektrode måler aktivitet fra et nevron (hjernecelle). (Foto: UMB)
En elektrode måler aktivitet fra et nevron (hjernecelle). (Foto: UMB)

Nerveceller

Nervecellene er nervesystemets celler, og bare i hjernen har vi omtrent 100 milliarder.

De har lange nerveutløpere fra cellelegemet. Disse er av to hovedtyper:

Dendrittene fungerer som mottagere for signaler fra andre celler.

Aksoner (nevritter) formidler signalet videre til andre celler.

De fleste nerveceller har mange dendritter, men bare én aksonutløper fra cellelegemet.

Kilde: Store norske leksikon

- Alt vi tenker, gjør og føler, er avhengig av aktivitet i hjernens nettverk. Aktiviteten består av at nervecellene sender signaler til hverandre, forklarer Jon Storm-Mathisen.

Han er professor i medisin ved Universitetet i Oslo, og leder av komiteen som kårer vinnerne av kavliprisen i nevrovitenskap.

Nervecellene sender også impulser til muskler og kjertler, slik at vi kan tilpasse oss forholdene rundt oss.

Årets tre kavliprisvinnere i nevrovitenskap har, delvis sammen og delvis uavhengig av hverandre, kommet fram til nøyaktig hva som skjer i det ørlille øyeblikket da en nervecelle sender signal til en annen.

- Det som skjer i nervecellemembranen i dét en impuls overføres til en annen nervecelle, er grunnleggende for høyere former for liv, sier Storm-Mathisen.

Hvis noe går galt i denne mekanismen, kan vi bli syke. De fleste psykiatriske forstyrrelser berører signaloverføringene i synapsene på en eller annen måte, tror forskerne.

I en nervecelle stråler impulser den har tatt opp ned gjennom grenen som kalles aksonen. Når signalet når enden av grenen, trigges fyringen av nevrotransmittere som er lagret i små blærer som kalles vesikler. Kontaktpunktet med den neste nervecellens grener, kalles synapser. (Illustrasjon: Det Norske Vitenskapsakademi/ Society for Neuroscience)
I en nervecelle stråler impulser den har tatt opp ned gjennom grenen som kalles aksonen. Når signalet når enden av grenen, trigges fyringen av nevrotransmittere som er lagret i små blærer som kalles vesikler. Kontaktpunktet med den neste nervecellens grener, kalles synapser. (Illustrasjon: Det Norske Vitenskapsakademi/ Society for Neuroscience)


Nytt innblikk i hjernen

Synapsen er kontaktpunktet mellom to nerveceller. Der overføres informasjon i form av kjemiske signalstoff, som kalles nevrotransmittere. Utskillingen av signalstoffene er nøye kontrollert av bestemte proteinmolekyler.

James Rothman, Richard Scheller og Thomas Südhof har identifisert nettopp disse molekylene og vist hvordan de virker sammen - det er derfor de er belønnet med årets kavlipris i nevrovitenskap.

Thomas Südhof som er professor ved Standford University School of Medicine, og Richard Scheller som nå er administrerende visepresident i selskapet Genentech men gjorde sine oppdagelser ved Stanford, har begge forsket i mer enn 20 år for å finne fram til molekylene som styrer prosessen.

Yale-professor James Rothmans forskning ble knyttet til Schellers og Südhofs i 1993, da han klarte å vise at de samme molekylene som de hadde funnet fram til, faktisk spiller en viktig rolle for alle celletyper i planter og dyr – for eksempel at de er med på å flytte stoffer mellom cellens indre, små rom, og å skille ut celleprodukter.

Kunnskap - et tveegget sverd

- Egentlig er situasjonen med sykdommer i hjernen litt som diabetessituasjonen var før insulinet. Det er ikke mye man kan gjøre. Hjernen har kompliserte prosesser som vi forstår bedre og bedre, sier Storm-Mathisen.

Professor ved Universitetet i Oslo og leder av komiteen som har valgt årets Kavliprisvinnere i nevrovitenskap
Professor ved Universitetet i Oslo og leder av komiteen som har valgt årets Kavliprisvinnere i nevrovitenskap

Foreløpig har ikke prisvinnernes bidrag til hjerneforskningen ført til banebrytende medisiner til psykisk syke, men kunnskapen er nødvendig for å utvikle nye behandlingsmåter, tror han.

- Når vi kjenner mekanismene i detalj, gir det grunnlaget for å finne feil som gir sykdom og for å kunne rette feilen. En kan for eksempel se etter genetiske varianter for å finne ut om avvik i proteinene som deltar i impulsoverføringen særlig forekommer ved bestemte sykdommer, sier han.

- Der man ser at et avvik kan ha betydning for sykdom, vil vi ha mulighet til å moderere det med genterapi eller medikamenter, sier han til forskning.no.

Men vil det være fare for at samtaleterapien får stadig mindre plass, med den økende kunnskapen om hvor psykiatriske lidelser har sine fysiske årsaker? Storm-Mathisen tror ikke medikamentell behandling vil være det eneste alternativet i fremtiden heller.

- Jeg tror aldri samtale med syke vil bli overflødig eller uinteressant. Dette handler også om medmenneskelighet, sier han.

Fjæren som åpner tankens port

Den lille gnistringen mellom nervecellene foregår lynraskt hele tiden - og uten av vi merker det, men den har vist seg å være kompleks.

- Når impulsen kommer ut i nerveenden, trengs kalsium utenfra for å kunne utløse signalet som går til neste nervecelle, forklarer Storm-Mathisen.

Menneskehjerne fotografert ved Universitetet i Oslo. (Foto: Bjørnar Kjensli)
Menneskehjerne fotografert ved Universitetet i Oslo. (Foto: Bjørnar Kjensli)


Forskerne som får prisen har blant annet funnet et protein som binder kalsiumet og virker som en avtrekker.

Slik kan kalsiumet fungere som en utløser. Blæra der signalstoffet ligger smelter sammen med overflatmembranen i nerveenden, blæra sprekker og slipper transmitteren ut i synapsespalten.

Litt vanskelig?

- Du kan tenke deg at proteinene er tvunnet sammen som strengene i en wire, så de blir som en spent fjær. Når kalsiumet kommer borti, smekker membranene sammen.

- Substansen som slipper ut, binder seg til reseptorer på den neste nervecellen, slik at signalet overføres fra den ene nervecellen til den andre, forklarer Storm-Mathisen.

- Dette skjer hele tiden mens vi er våkne, men også når vi sover, sier han.

Leter etter hukommelsen

"Edvard Moser, her på nevrovitenskapskonferanse i Bergen i vår. (Foto: Marianne Nordahl)"
"Edvard Moser, her på nevrovitenskapskonferanse i Bergen i vår. (Foto: Marianne Nordahl)"

En som forsker på slike nervesignaler, er professor Edvard Moser ved NTNUs Kavli Institute for Systems Neuroscience.

Han og forskerkollegaene studerer aktivteten i rottehjerner for å finne ut hvordan hukommelsen lagres, og hvordan vi kan ha stedsans.

- Hukommelsen avhenger av synapsene. To ting kan skje når man lagrer minner. Enten dannes flere synapser som nevrotransmitterne kan gå gjennom, eller så styrkes synapsene slik at de blir lettere å sende, forklarer han.

Noe av poenget med hjerneforskningen er at man må studere alle nivåer - både de bittesmå hendelsene, og mer sammensatte fenomener som hukommelse og språk, mener han.

- Når vi gjør det, kan vi forstå litt, sier Moser til forskning.no.

Både abstrakt og konkret

Selv om forskerne nå kjenner mange av detaljene om hvordan nervesignalene kan gnistre i et skjønt og tilsynelatende kaotisk system, har de fremdeles problemer med å skjønne hva vår bevissthet - tankene og følelsene, egentlig er.

- Det er jo både abstrakt og konkret. Det er jo også sånn at det ikke er noen gitt å skjønne alt, sier Storm-Mathisen.

- Det man kan gjøre, er å finne ut veldig mye om en liten bit av virkeligheten slik de tre prisvinnerne har gjort. Til fulle å forstå implikasjonene av det, er noe annet, sier han.