Forskere har fundet bevis for, at nye hjerneceller spirer hos voksne – en proces, som mange troede kun forekom hos børn
Udvikling af hjerneceller fra hippocampus, der vokser i kultur
Hvorvidt vi dyrker nye hjerneceller som voksne har været genstand for en igangværende og ofte omstridt debat. Nu tyder bevis på, at vi kan. Dette kan hjælpe med at besvare et af Neuroscience’s mest kontroversielle spørgsmål og har givet anledning til nogle spekulationer om, at processen kunne udnyttes til behandling af tilstande som depression og Alzheimers sygdom.
Nye neuroner dannes via en proces kaldet neurogenese hos børn såvel som hos voksne mus og makaker. Dette involverer stamceller, der gentagne gange giver anledning til såkaldte stamceller, der spreder sig til dannelse af umodne neuroner, der senere bliver fuldt udviklet.
Tidligere undersøgelser af humane voksne har identificeret stamceller og umodne neuroner i hippocampus. Denne hjerneområde, der er afgørende for læring og hukommelse, er et førsteklasses sted for neurogenese hos børn og nogle voksne dyr, men stamceller er endnu ikke set her hos voksne mennesker. ”Vi manglede dette link, og det er et af de vigtigste argumenter mod nye neuroner, der dannes i den voksne menneskelige hjerne,” siger Evgenia Salta ved Hollands Institute for Neuroscience, der ikke var involveret i den nye forskning.
For at finde dette link, Jonas Frisén på Karolinska Institute i Sverige, og hans kolleger begyndte først at oprette maskinlæringsmodeller, der nøjagtigt kan identificere progenitorceller. Dette involverede indsamling af hippocampus -prøver fra seks små børn, hvis hjerner blev doneret af deres forældre til forskning, da de døde.
Forskerne trænede de kunstige intelligensmodeller til at identificere stamceller baseret på aktiviteten af omkring 10.000 gener ved hjælp af data, der blev ekstraheret fra prøverne. ”I barndommen ligner stamceller, hvad de gør hos mus, så vi kan let identificere disse,” siger Frisén. “(Idéen er) Vi kan tage de molekylære fingeraftryk af barndomsafkomere og bruge det til at identificere disse celler hos voksne.”
For at sætte modellerne på prøve fik teamet dem til at identificere stamceller i hippocampus -prøver fra unge mus. Modellerne pegede korrekt 83 procent af stamcellerne og klassificerede forkert en anden type celle som en stamfader mindre end 1 procent af tiden. I en anden test forudsagde modellerne korrekt et næsten fuldstændigt fravær af stamceller i prøver af en voksen human cortex, en hjerneområde, hvor der ikke er bevis for at antyde, at neurogenese forekommer hos mennesker.
”De validerer virkelig pænt deres model ved at gå fra menneskelige børnedata, til musedata og derefter voksne menneskelige data,” siger Sandrine Thuret på King’s College London.
Når denne validering var afsluttet, kunne forskerne teste, om neurogenese forekommer hos menneskelige voksne, ved at bruge modellerne til at præcisere progenitorceller i hippocampus fra 14 personer, der var mellem 20 og 78 år, da de døde.
Af afgørende betydning udførte de først et trin, der øgede deres odds for at fange stamceller, som tidligere undersøgelser antyder ville være meget sjældne hos voksne. Holdet brugte et antistof til at vælge til hjerneceller, der delte sig på dødstidspunktet, herunder ikke-neuronale celler, såsom immunceller og eventuelle progenitorer. Dette hjalp med at udelukke almindelige ikke-delende neuronale celler, såsom modne neuroner, hvilket gjorde det lettere at finde sjældne.
De fodrede derefter data, der relaterede til den genetiske aktivitet fra dem, der deler celler ind i modellerne. ”De berikede for de skillelinje celler, dette gjorde det muligt for dem at finde de meget sjældne celler, der går glip af, hvis du lægger alle cellerne i,” siger HonGjun Song på University of Pennsylvania. Tidligere undersøgelser gjorde ikke dette, siger han.
Holdet fandt stamceller i ni donorer. ”I gnavere er det meget velkendt, at miljømæssige og genetiske faktorer påvirker, hvor meget neurogenese der er, så min gæt er, at forskelle mellem mennesker også skyldes genetiske og miljømæssige faktorer,” siger Frisén.
Resultaterne antyder kraftigt til Thuret, Song og Salta, at voksen neurogenese er reel. ”Det hjælper virkelig marken med at gøre et betydeligt skridt fremad, fordi det tilføjer dette manglende link,” siger Salta.
”Neuroner er virkelig født fra celledeling, der er til stede i voksen alder – det er virkelig, hvad dette papir negler ned,” siger Thuret.
Det kan en dag være muligt at undersøge forskelle i neurogenese hos voksne med og uden forhold, der påvirker hjernen, såsom depression og Alzheimers, siger Thuret. Måske kan stoffer, der øger denne proces, mindske symptomer, undrer hun sig.
Men Jon Arellano ved Yale University siger, at selv hvis der dannes nye hjerneceller hos voksne, kan der være for få af dem til at være til terapeutisk brug. Alligevel mener Thuret, at dette usandsynligt er et problem. ”Hos mus ser vi, at du kun har brug for en meget lille mængde for at være vigtig for at lære (og) hukommelse,” siger hun.