Din hjerne er bygget af en hemmelig cellehær – og forskerne har lige opdaget deres hemmeligheder

Forestil dig dette: I dette øjeblik summer der omkring 86 milliarder neuroner rundt i din hjernet – de skaber dine tanker, dine minder og hver eneste oplevelse, du nogensinde har haft.

Men det virkelig slående er, at alle de celler engang skulle bygges fra bunden. Ingen instruktionsmanual. Ingen byggetegning. Bare celler, der besluttede sig for at bygge et mirakel.

Nu har forskere fra UCLA kigget nærmere på præcis denne proces. Og det, de fandt, er temmelig vildt.

Cellerne der byggede din hjerne

Lad mig introducere dig for radial glia – for de fortjener langt mere opmærksomhed, end de får.

Disse celler er hjernens masterbyggere. I de tidlige stadier af hjernens udvikling står de for at producere neuroner og støtteceller, der ender med at blive din cortex – det bugtede yderlag, der håndterer alt fra ræsonnement til sprog til personlighed.

"Det er de fedeste celler, der nogensinde har eksisteret," siger Dr. Aparna Bhaduri fra UCLA. Og hun har fat i noget.

Radial glia skaber i bund og grund de hjernestrukturer, der gør os til mennesker. De producerer markant flere af de øverste lag-neuroner, som giver vores cortex sin imponerende overflade sammenlignet med andre arter.

Det mest spooky? Radial glia forsvinder stort set før vi bliver født. De er som et byggehold, der færdiggør bygningen og så forsvinder. Men – og her bliver det uhyggeligt – meget lignende celler dukker nogle gange op igen senere i livet. Nemlig i hjernekræft. Forskerne forstår stadig ikke helt hvorfor.

Din stofskifte styrer, hvad din hjerne bygger

I den første af to nye studier fandt Dr. Bhaduris team noget, der overraskede selv forskerne: Stofskiftet gør langt mere end bare at levere brændstof til hjernens udvikling. Det styrer aktivt, hvilke celletyper der bliver skabt.

Tænk på stofskiftet som cellernes energisystem. Normalt forestiller vi os det som bagvedliggende vedligeholdelse – celler optager næringsstoffer og omdanner dem til brugbar energi.

Men studiet viser, at stofskiftet mere ligner en byggeleder på en byggeplads. Det træffer faktisk beslutninger om projektet.

Holdet skabte det, de kalder et "metabolisk atlas" over den udviklende menneskelige cortex – et detaljeret kort over, hvordan forskellige celler bearbejder næringsstoffer på forskellige stadier.

De opdagede, at radial glia stoler tungt på noget, der hedder pentosefosfatvejen. Den hjælper hurtigt delende celler med at få de råmaterialer, de har brug for.

Da forskerne forstyrrede denne metabolske vej eller reducerede tilgængelig glukose, skete der noget bemærkelsesværdigt: Stamcellerne ændrede fuldstændigt deres produktionsplaner. De begyndte at skabe flere hæmmende neuroner og andre celletyper, der normalt ikke ville dukke op før meget senere i udviklingen.

Det er som at forestille sig en fabrik, der pludselig skiftede fra at producere personbiler til sportsvogne, bare fordi en bestemt leverandør leverede en bestemt type skrue anderledes.

Cellemiljøet formede direkte, hvad den byggede.

Det her har kæmpe betydning. Det tyder på, at moderens ernæring, metaboliske sygdomme og andre miljøfaktorer kan påvirke, hvordan en babys hjerne udvikler sig – ikke bare gennem generelle sundhedseffekter, men gennem disse specifikke metaboliske samtaler på celleniveau.

Hjernens tidlige fuglesang

Men stofskiftet er ikke det eneste, radial glia lytter til.

I et andet studie opdaget Dr. Bhaduris hold noget lige så fascinerende fra en uventet retning: signaler fra thalamus.

Thalamus er en lille struktur dybt inde i hjernen, der fungerer som et relæstation – den hjælper med at sende information rundt i nervesystemet. Forskere vidste allerede, at thalamus-neuroner sender lange forlængelser op mod cortex og til sidst danner forbindelser mellem forskellige hjerneområder.

Her er mysteriet: Hos mennesker når disse forlængelser cortex længe før deres endelige forbindelser er etablerede. Altså tidligt i udviklingen. Hvilket rejser et oplagt spørgsmål: Hvorfor ville de ankomme så tidligt, hvis de ikke forbinder sig med det samme?

Ved at bruge menneskelige stamcelle-baserede hjerne-"assembloider" (mini-hjerner dyrket i laboratoriet – hvor cool er det?) fandt forskerne en del af svaret.

De thalamiske forlængelser sidder ikke bare og venter passivt. De rører fysisk ved radial glia, mens hjernen stadig er under opbygning.

Og den kontakt ændrer alt.

Når forlængelserne rører stamcellerne, trigger det dem til at producere flere eksitatoriske neuroner – de signalbærende arbejdsheste i cortex. Effekten var særligt stærk for de øverste lag-neuroner, der er så udvidede i menneskehjerner sammenlignet med andre arter.

"Vi vidste allerede, at disse forlængelser påvirker, hvordan cortex udvikler sig," forklarede Dr. Bhaduri. "Det, vi specifikt fandt, er at denne påvirkning kommer gennem en faktisk fysisk forbindelse mellem forlængelserne og radial glia – et kontaktpunkt, der simpelthen ikke er blevet identificeret før, og som højst sandsynligt ikke findes hos gnavere."

Lad det synke ind et øjeblik. Der findes fysiske forbindelser mellem hjerneområder, der hjælper med at styre udviklingen. Og de forbindelser er muligvis unikke for os.

Dette kan bogstaveligt talt være en del af det, der gør menneskehjernens udvikling anderledes end for eksempel en mus hjernens udvikling.

Hvad det betyder for at forstå os selv

Så hvorfor betyder alt dette noget?

For det første sidder radial glia i centrum af mange neurodevelopmentalle lidelser, neuropsychiatriske tilstande og kræftformer. At forstå, hvordan de træffer beslutninger – deres metaboliske samtaler, deres fysiske forbindelser, deres timing – er et af de første skridt mod at forstå, hvad der går galt, når noget går galt.

Forskningen åbner også fascinerende spørgsmål om, hvad der gør den menneskelige hjerne speciel. Vi taler ikke bare om mindre variationer i den samme grundlæggende plan. Det ser ud til, at mennesker har unikke udviklingsmekanismer – fysiske forbindelser og metaboliske veje, der måske ikke findes på samme måde hos andre arter.

Hver eneste hjernecelle i dit hoved blev nødt til at blive lavet af disse små byggehold, der traf utallige beslutninger om hvad og hvor. Og nu begynder vi at forstå den instruktionsmanual, de fulgte.

Jeg ved ikke, hvad du tænker. Men jeg synes, det er værd et øjebliks undren.

Kilde: ScienceDaily