Ny kunskap om den mänskliga hjärnans plasticitet
Hjärnans plasticitet och förmåga att anpassa sig till nya situationer, fungerar hos människa inte så som forskare hittills har trott, enligt en ny studie som publiceras i vetenskapstidskriften Cell. Tidigare teorier är baserade på försöksdjur, men nu har forskare vid Karolinska Institutet studerat den mänskliga hjärnan.
Resultaten visar att en typ av stödjeceller, oligodendrocyter, som är viktiga för nervcellernas kommunikationshastighet, är mer sofistikerade hos människa än hos råttor och möss – något som delvis kan förklara den mänskliga hjärnans större plasticitet.
Inlärning sker bland annat genom att nervceller knyter nya kontakter. Därför är nervcellerna i sig centrala för hur vi lagrar ny kunskap. Men det är också viktigt att nervimpulserna har hög hastighet, och här spelar ett ämne som heter myelin en viktig roll. Myelin fungerar som en isolering kring nervfibrer, de så kallade axonerna, och större mängder myelin ger högre hastighet på nervimpulserna och bättre funktion. När vi behöver lära oss något nytt ökar mängden myelin i de nervbanor där inlärningen sker. Detta samspel, där hjärnan formas efter de krav som ställs på den, är det som avses då man talar om hjärnas plasticitet.
Myelin tillverkas av celler som kallas oligodendrocyter. Under senare år har intresset för oligodendrocyter varit stort, och många studier har gjorts på möss och råttor. De studierna har visat att när försöksdjurens nervceller behöver mer myelin, då byts oligodendrocyter ut. Därför har forskarna trott att detta gäller även för människor. Nu har dock forskare vid Karolinska Institutet tillsammans med internationella kollegor visat att så inte är fallet. Hos människor är nybildningen av oligodendrocyter mycket låg, men trots det kan myelinmängden förändras och öka vid behov. Det verkar alltså finnas en beredskap för detta i den mänskliga hjärnan, medan det hos möss och råttor fordras en nytillverkning av oligodendrocyter innan myelinmängden kan öka.
Fram till fem års ålder
I den aktuella studien har forskarna undersökt hjärnor från 55 avlidna personer i ett åldersspann från under ett år till 92 år. Forskarna kunde konstatera att vid födseln var de flesta oligodendrocyter omogna. Därefter mognade de i snabb takt fram till fem års ålder, då de flesta var utmognade. Efter det var omsättningen mycket låg. Endast en av 300 oligodendrocyter byttes ut per år, vilket innebär att vi bär med oss de flesta av dessa celler hela livet. Detta framgick då forskarna gjorde en kol-14-mätning av de avlidnas celler. Halten av kolisotopen kol-14 steg kraftigt i atmosfären i samband med provsprängningar av kärnvapen under det kalla kriget, och det gav en datummärkning av cellerna. Genom att studera halten av kol-14 i oligodendrocyterna har forskarna kunnat åldersbestämma dem.
– Vi blev förvånade över den här upptäckten. Hos människa modulerar de befintliga oligodendrocyterna sin myelinmängd, i stället för att som hos möss byta ut cellerna. Detta möjliggör sannolikt en snabbare anpassning och inlärning. Produktionen av myelin är av stor betydelse vid flera neurologiska sjukdomar, som till exempel MS. Här har vi nu ny grundkunskap att bygga vidare på, säger Jonas Frisén, professor i stamcellsforskning vid Institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Karolinska Institutet.
Forskningen har finansierats genom anslag från Vetenskapsråde, Cancerfonden, Tobias Stiftelsen, AFA Försäkring, StratRegen vid Karolinska Institutet, SSF, Europeiska forskningsrådet ERC, Torsten Söderbergs Stifelse, samt Knut & Alice Wallenbergs Stiftelse.
Publikation
Dynamics of oligodendrocyte generation and myelination in the human brain
Maggie S.Y. Yeung, Sofia Zdunek, Olaf Bergmann, Samuel Bernard, Mehran Salehpour, Kanar Alkass, Shira Perl, John Tisdale, Göran Possnert, Lou Brundin, Henrik Druid, Jonas Frisén
Cell, online 6th November 2014, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2014.10.011