Algene som revolusjonerte hjerneforskningen

Hvis noen hadde fortalt meg for noen år siden at nøkkelen til å forstå menneskehjernen lå skjult i en liten, grønn alge, hadde jeg sannsynligvis ledd. Men vitenskapen har en tendens til å overraske oss på de mest uventede måter.

Årets Nobelpris i fysiologi eller medisin gikk til tre forskere – Karl Deisseroth, Peter Hegemann og Georg Nagel – for et gjennombrudd som kalles optogenetikk. Det høres ut som noe hentet rett ut fra en science fiction-roman, men det er høyst reelt, og det er ekstremt fascinerende.

Det startet med en liten, grønn fyr

Historien starter ikke i et høyteknologisk laboratorium med menneskehjernen, men i et encellet lite vesen kalt Chlamydomonas.

Disse små algene må bevege seg mot lyset for å overleve, men de har ikke øyne slik vi har. I stedet har de et spesialisert protein kalt kanalrhodopsin. Se for deg dette som en bitteliten, lysfølsom port som sitter på cellens overflate. Når lyset treffer dette proteinet, svinger porten opp og slipper ladede partikler rett inn i cellen. Dette plutselige energikicket gir algen beskjed: "Halla! Lyset er der borte! Begynn å svømme!"

Fra alge til hjerne: Vi lager en lysbryter

Det er her det blir virkelig vilt. Våre egne nerveceller fungerer nemlig etter et lignende prinsipp. De kommuniserer ved hjelp av elektriske signaler – som i bunn og grunn er små bevegelser av ladede partikler.

Forskerne fikk en genial idé: Hva om vi kunne flytte disse "lysportene" fra algen og inn i menneskelige nerveceller?

Ved å bruke et ufarlig virus som "budbringer", kan forskere sette genet for kanalrhodopsin direkte inn i spesifikke nevroner. Dermed kan de i praksis oppgradere cellene til å bli lysfølsomme brytere. Når cellene er "oppgradert", kan man lyse på dem med en tynn lysstråle, og klikk – cellene aktiveres. Slår du av lyset, slår cellene seg av.

Hvorfor er dette en så stor greie?

Før optogenetikken var det å studere hjernen litt som å prøve å forstå hva som skjer på en fullsatt fotballstadion ved å lytte til bråket fra utsiden av veggen. Du vet at det skjer noe, men du har ingen sjanse til å vite nøyaktig hvilken gruppe på tribunen som jubler.

Med optogenetikk har forskerne fått en presisjon vi aldri har sett før. De kan målrette seg mot én spesifikk gruppe nevroner – de som styrer for eksempel hukommelse, søvn eller frykt – og skru dem av og på for å se nøyaktig hva de gjør.

I et utrolig eksperiment klarte forskere å "spille av" et minne hos mus. Ved å lyse på de spesifikke nevronene som var aktive da musen tidligere fikk et lite støt, fikk de musen til å føle minnet på nytt. Musen stivnet av frykt, selv om absolutt ingenting hadde skjedd i det øyeblikket!

Fremtiden: Å helbrede hjernen

Akkurat nå brukes teknologien mest til forskning, men de praktiske bruksområdene er enda mer spennende.

Vi ser allerede de første kliniske forsøkene der denne teknologien brukes for å hjelpe folk med synshemming. Ved å sette disse lysfølsomme proteinene inn i de gjenværende friske cellene i netthinnen, finner forskere måter å hjelpe folk med å "se" igjen på.

Ser vi lenger frem, er håpet stort for behandlingen av komplekse lidelser som Parkinsons eller epilepsi. Vi er ikke lenger bare observatører av hjernen; vi er i ferd med å lære oss hvordan vi kan kommunisere direkte med den.

Er det ikke utrolig at et enkelt spørsmål som "Hvordan svømmer denne lille grønne flekken?" kunne bane vei for en medisinsk revolusjon?