Hjernens hemmelige byggmestere

Forestill deg dette: akkurat nå, inni hodet ditt, fyrer omtrent 86 milliarder nerveceller i ett sett. De skaper tankene dine, minnene dine, hver eneste opplevelse du noen gang har hatt.

Men det som virkelig får meg til å stoppe opp er dette: før du ble født, måtte noen få celler finne ut hvordan de skulle bygge hele det kompliserte systemet fra bunnen av. Ingen instruksjonsmanual. Ingen tegninger. Bare celler som tok avgjørelser.

Forskere ved UCLA har gransket akkurat dette mysteriet. Det de har funnet, er ganske utrolig.

Celler du sannsynligvis aldri har hørt om

La meg introdusere deg for radiale gliaceller. De fortjener mer oppmerksomhet.

Disse cellene er hjernens masterbyggere i de tidlige stadiene. De lager nervecellene og støttecellene som til slutt blir hjernebarken – det rynkete ytre laget som styrer alt fra logikk til språk til personlighet.

«Dette er de kuleste cellene som noensinne har eksistert,» sier Dr. Aparna Bhaduri ved UCLA. Og ærlig talt? Hun har kanskje rett.

Radiale gliaceller lager i stor skala de «øvre lagene» av nerveceller som gir hjernen vår den imponerende overflaten vi har sammenlignet med andre arter.

Her er det virkelig interessante: radiale gliaceller forsvinner stort sett før vi blir født. De er som et byggecrew som fullfører bygningen og deretter blir borte.

Men det blir enda mer urovekkende: veldig lignende celler dukker noen ganger opp igjen senere i livet. Spesielt i hjernesvulster. Forskere skjønner fortsatt ikke hvorfor dette skjer. Det gjør cellene enda mer fascinerende å studere.

Metabolisme: hjernens prosjektleder

I den første av to banebrytende studier oppdaget Dr. Bhaduris team noe som overrasket selv forskerne: metabolisme er ikke bare passiv drivstoff for hjerneutviklingen. Den styrer aktivt hvilke celletyper som lages.

Tenk på metabolisme som cellenes energisystem. Vanligvis tenker vi på dette som bakgrunnsarbeid – celler som tar opp næringsstoffer og omdanner dem til brukbar energi.

Men denne studien, publisert i tidsskriftet Cell, viser at metabolisme er langt mer som en forman på et byggeplass. Den tar faktisk avgjørelser om prosjektet.

Forskerne laget det de kaller en «metabolsk atlas» over den utviklende menneskelige hjernebarken. Et detaljert kart som viser hvordan ulike celler prosesserer næringsstoffer på ulike stadier.

De oppdaget at radiale gliaceller er avhengige av noe som heter pentosefosfatveien. Den hjelper hurtigdelende celler med å skaffe råmaterialene de trenger.

Da forskerne forstyrret denne metabolske banen eller reduserte tilgjengelig glukose, skjedde noe bemerkelsesverdig: stamcellene endret produksjonsplanene sine fullstendig.

De begynte å lage flere hemmende nerveceller og andre celletyper som normalt ikke ville dukke opp før mye senere i utviklingen.

Det er som om en fabrikk som lager sedaner plutselig byttet til å produsere sportsbiler fordi noen endret leverandøren av en spesiell bolt. Cellens miljø formet direkte hva den bygde.

Denne oppdagelsen har store konsekvenser. Den antyder at mors ernæring, metabolske forstyrrelser og andre miljøfaktorer kan direkte påvirke hvordan en babys hjerne utvikler seg – ikke bare gjennom generelle helseeffekter, men gjennom disse spesifikke metabolske samtalene på cellenivå.

Hjernens tidlige signalsystem

Men metabolisme er ikke det eneste radiale gliaceller lytter til. I en andre studie, publisert i Science, oppdaget UCLA-teamet noe like fascinerende fra en uventet retning: signaler fra thalamus.

Thalamus er en liten struktur dypt inne i hjernen som fungerer som en reléstasjon. Den hjelper med å sende informasjon rundt i nervesystemet.

Forskere visste allerede at thalamus-nerveceller sender lange utløpere opp mot hjernebarken. Disse danner til slutt forbindelsene som lar ulike hjerneområder kommunisere med hverandre.

Her er mysteriet: hos mennesker når disse utløperne hjernebarken lenge før de endelige forbindelsene er etablert. Veldig tidlig i utviklingen.

Hvorfor ville de komme så tidlig hvis de ikke kobler seg til med én gang?

Ved å bruke menneskelige stamcellederte hjerne-«assembloider» (mini-hjerner dyrket i laboratoriet – hvor kult er ikke det?) fant forskerne en del av svaret.

Disse thalamus-utløperne sitter ikke bare passivt og venter. De berører faktisk de radiale gliacellene mens hjernen fremdeles er under oppbygging.

Og den kontakten endrer alt.

Når utløperne berører stamcellene, utløser det produksjon av flere eksitatoriske nerveceller – signalbærerne som utfører det meste av arbeidet i hjernebarken. Effekten var spesielt sterk for de øvre lagene med nerveceller som er så utvidet i menneskehjerner sammenlignet med andre arter.

«Vi visste allerede at disse utløperne påvirker hvordan hjernebarken utvikler seg,» forklarte Dr. Bhaduri. «Det vi spesifikt fant, er at denne påvirkningen kommer gjennom en faktisk fysisk forbindelse mellom utløperne og de radiale gliacellene – et kontaktpunkt som rett og slett ikke har blitt identifisert før, og som sannsynligvis ikke eksisterer hos gnagere.»

La det synke inn et øyeblikk. Det finnes fysiske forbindelser mellom hjerneområder som hjelper med å dirigere utviklingen. Og disse forbindelsene kan være unike for oss. Dette kan bokstavelig talt være en del av det som gjør menneskehjernens utvikling annerledes enn, la oss si, en musehjerne.

Hva dette betyr for å forstå oss selv

Så hvorfor betyr noe av dette?

For det første: radiale gliaceller sitter i sentrum av mange nevroutviklingsforstyrrelser, neuropsykiatriske tilstander og kreftformer. Å forstå hvordan de tar avgjørelser – de metabolske samtalene, de fysiske forbindelsene, timingen – er et av de første skrittene mot å forstå hva som går galt når noe går galt.

Forskningen åpner også fascinerende spørsmål om hva som gjør menneskehjernen spesiell. Vi snakker ikke bare om små variasjoner i den samme grunnleggende planen. Det virker som mennesker har unike utviklingsmekanismer – fysiske forbindelser og metabolske baner som kanskje ikke eksisterer på samme måte hos andre arter.

Hver eneste hjernecelle i hodet ditt ble laget av disse små byggecrewene som tok utallige avgjørelser om hva de skulle bygge og hvor. Og nå begynner vi å forstå instruksjonsmanualen de fulgte.

Jeg vet ikke med deg, men jeg syns det er verdt et øyeblikks undring.

Kilde: ScienceDaily