När alger löser hjärnans gåtor

Om du hade sagt till mig för några år sedan att lösningen på hur den mänskliga hjärnan fungerar finns gömd i en liten, simmande grön alg, så hade jag förmodligen skrockat åt dig. Men vetenskapen har en fantastisk förmåga att överraska.

Årets Nobelpris i fysiologi eller medicin gick till tre forskare – Karl Deisseroth, Peter Hegemann och Georg Nagel – för ett genombrott som kallas optogenetik. Det låter som något hämtat direkt från en science fiction-film, men det är högst verkligt och helt otroligt fascinerande.

Det började med en liten grön krabat

Berättelsen börjar inte i ett högteknologiskt laboratorium fullt av människor, utan hos en encellig organism som heter Chlamydomonas.

Dessa små varelser måste simma mot ljuset för att överleva, men de har inga ögon som vi har. Istället har de ett speciellt protein som kallas kanalrhodopsin. Tänk på det som en liten, ljuskänslig grind som sitter på cellens yta. När ljus träffar proteinet öppnas grinden, och laddade partiklar rusar in i cellen. Denna plötsliga energistöt säger till algen: ”Hörru! Ljuset är där borta! Börja simma!”

Från alg till mänsklig hjärna

Det är här det blir riktigt spännande. Våra egna nervceller fungerar nämligen på ett liknande sätt. De kommunicerar genom elektriska signaler – vilket i grunden bara är små rörelser av laddade partiklar.

Forskarna fick en briljant idé: Tänk om vi kunde flytta algens ”ljusgrindar” till mänskliga nervceller?

Genom att använda ett ofarligt virus kan forskare föra in genen för kanalrhodopsin i specifika nervceller. På så sätt kan de i princip uppgradera cellerna till att bli ljuskänsliga strömbrytare. När cellerna väl är ”uppgraderade” kan man rikta en tunn ljusstråle mot dem, och klick – cellerna aktiveras. Tar man bort ljuset, stängs de av.

Varför är detta en så stor grej?

Innan optogenetiken kom var det svårt att studera hjärnan. Det var lite som att försöka förstå vad som händer på en fullsatt fotbollsarena genom att bara lyssna på sorlet från utsidan. Du vet att något händer, men du kan inte avgöra exakt vilka människor som jublar.

Med optogenetiken har forskarna fått en precision som tidigare var omöjlig. De kan rikta in sig på en exakt grupp nervceller – de som styr till exempel minne, sömn eller rädsla – och slå på eller av dem för att se exakt vad de gör.

I ett häftigt experiment lyckades forskare ”spela upp” ett minne hos möss. Genom att lysa på de specifika nervceller som var aktiva när en mus tidigare fått en liten stöt, kunde man få musen att uppleva minnet igen. Musen stelnade av rädsla, trots att ingenting faktiskt hade hänt i stunden!

Framtiden: Att bota hjärnan

Just nu används tekniken främst i forskningssyfte, men de praktiska tillämpningarna är ännu mer lovande.

Vi ser redan de första kliniska testerna där tekniken används för att hjälpa människor med synnedsättning. Genom att föra in dessa ljuskänsliga proteiner i de friska delarna av näthinnan, hittar forskarna sätt att hjälpa människor att ”se” igen.

På sikt finns det ett enormt hopp om att detta kan användas för att behandla komplexa tillstånd som Parkinsons sjukdom eller epilepsi. Vi nöjer oss inte längre med att bara observera hjärnan; vi håller på att lära oss hur vi ska prata med den.

Visst är det märkligt? Att en enkel fråga som "Hur simmar den här lilla gröna pricken?" kan leda till en revolution inom den mänskliga medicinen.