Nansens hjernearv

Trodde du Fridtjof Nansen kun drev med ekspedisjoner i arktiske strøk? Da tar du feil. Velkommen til nevrovitenskapens verden ved Det medisinske fakultet hvor arven etter Nansen er gjennomgående.

Ved Det medisinske fakultet er også den fysiske arven etter Fridtjof Nansen tydelig. Her er førsteamanuensis Linda Bergersen i Nansens gamle sofa på Domus Medica.

Foto: Siv Tonje Håkensen, UiO

Vi har sett skipene han benyttet under ekspedisjonene sine. Vi har hørt beretningene om hans innsats for flyktningene etter første verdenskrig, og vi vet at han gikk på ski over Grønland. Men det finnes også en annen historie. Fridtjof Nansen var ikke bare en polfarer som fikk Nobels fredspris for sin humanitære innsats. Han var også vitenskapsmann og forsker.

Rivende utvikling etter Nansen

I 1891 ble en revolusjonerende teori innen hjerneforskning lagt frem. Den hevdet at hjernen består av separate nerveceller med kontaktpunkter der signaler blir overført. En av de aller første forskerne som bidro med bevis til teorien, var Fridtjof Nansen, som skrev om dette i sin doktoravhandling fra 1887.

Ved Universitetet i Oslo, 124 år etter Nansens banebrytende vitenskapsfunn, finner vi et av verdens ledende hjerneforskningsmiljøer. Godt forankret i Nansens ånd gjør nye metoder og teknikker forskningen mer og mer raffinert.

– Det har skjedd en rivende utvikling de siste 10-15 årene, forteller professor Espen Dietrichs ved Institutt for klinisk medisin. – Nevrologi har fra gammelt av hatt ord på seg for å være en spesialitet der man stiller diagnoser, men ikke har hatt noen behandlingsformer å tilby. I dag er vi langt bedre, både til å diagnostisere, men også når det gjelder symptomlindrende behandling.

Mikroskop i tjeneste

Fridtjof Nansen hadde mikroskop som et viktig arbeidsverktøy og benyttet enkle havorganismer i sine studier for å undersøke hvordan nervesystemet er bygd opp. Førsteamanuensis Linda Bergersen ved institutt for medisinske basalfag følger i hans fotspor. Hun arbeider i mikroskop for å finne noen av svarene hun er på jakt etter og hun bruker enklere organismer enn oss mennesker selv i forskningen. Darwinismen og troen på evolusjonen ligger til grunn.

Bergersens sammeligner det som skjer i skjelettmuskulatur med det som foregår i hjernen. Spesielt opptatt er hun av energiforstyrrelser i hjernen. Hva skjer i hjernen når den mangler energi?

– I mitt forskningsarbeid studerer jeg proteiner man før trodde kun fantes i skjelettmuskulatur. Det viser seg at disse også finnes i blod-hjernebarrieren og i nerveceller. Samtidig ser vi at melkesyre, som betraktes som et avfallsstoff, kan bli brukt som energi i hjernen vår, sier Bergersen.

Epilepsi

For tiden arbeider Bergersen med en temporallappsepilepsimodell. Det vil si at epilepsien springer ut fra hippocampus. Nervecellene i hippocampus blir ødelagte, og spørsmålet er hvordan det ser ut i blod-hjernebarrieren når dette skjer. 

En del av epilepsipasientene kan ikke behandles med vanlige medisiner. I disse tilfellene blir pasientene satt på en ketogendiett bestående av 80 % fett og 20 % proteiner. 

— Ikke en utpreget behagelig diett å gå på, men mange av pasientene viser seg å bli anfallsfrie, sier Bergersen.

Ved fysisk aktivitet skjer noen av de samme fysiologiske responsene i hjernen som ved en ketogendiett.

— Vi ser at de ketonlegemene som produseres når man går på ketogendiett, blir fraktet gjennom blod-hjernebarrieren av de proteinene jeg jobber med. Samtidig vet vi at ved fysisk aktivitet lager man melkesyre som også går gjennom de samme proteinene.

Viser det seg at ketogendiett og fysisk aktivitet har se samme positive effektene på epilepsi, kan man tilby pasientene mer fysisk aktivitet fremfor en meget streng diett. 

Optisk vitenskap

Professor Joel Glover ved Institutt for medisinske basalfag leder en forskergruppe som studerer hjerneutvikling og funksjonell billedgjøring. Et interessefelt er hjerne- og ryggmargsutvikling. Glover er spesielt opptatt av motoriske systemer som kontrollerer hvordan vi bruker musklene våre. Sentrale spørsmål er hvordan ryggmargen er bygget opp og hvordan forbindelsen fra hjernen til ryggmargen er.

Joel Glover underviser 10. klassinger for å inspirere dem til å bli fremtidens hjerneforskere.

Foto: Gunnar F. Lothe, UiO

I Glovers gruppe jobber man med de samme spørsmålene som for førti år siden, men har i dag langt mer avanserte metoder for å finne svarene. Dette gjelder ikke minst optisk registrering og stimulering.

Verdifull kartlegging

– I dag benytter vi sporstoff som reagerer på kalsium, et veldig viktig ion i nerveimpulser, forteller Glover. Nerveceller påføres sporstoff, og ulike nerveceller med ulike funksjoner merkes med sporstoff av forskjellige farger. Kartleggingen av hvordan nervesystemet er koblet sammen blir dermed mer komplett.

– Vi kan se når nervecellene er aktive. Vi merker nerveceller i ryggmargen og stimulerer i hjernen og fargestoffet rapporterer om nervecellen blir aktivert i ryggmargen. Vi kan også kartlegge nedadgående koblinger fra ulike systemer i hjernestammen som er svært sentral i styringen av motorikk. Slik kan vi få oversikt over forbindelser ingen har kjent til tidligere, forklarer Glover.

Å hele de lamme

Joel Glover er opptatt av hvordan reparere skader i nervesystemet. Ved ryggmargsskade får pasienter lammelser og tap av sensorikk, og dette vedvarer. En av grunnene er veksthemmende molekyler som finnes i ryggmargen.

— Molekylene har blitt identifiserte og forskere jobber med mulige måter å slå dem ned på for å tillate vekst. Men da må vi også ha metoder for å vise at nervefibrene finner sine riktige målceller i en reperasjonsprosess. Optisk registrering er en slik metode vi nå benytter i studier av ryggmargsregenerasjon, forklarer Glover.

Han forteller at de påfører skader i ryggmargen til mus, for deretter enten å fremme fibervekst eller sette inn stamceller for å erstatte tapte nerveceller. Slik kan de undersøke om nyvokste fibre har funnet riktige målceller eller om stamceller har tatt i mot sine forbindelser på rett måte.

Elektrisitet som medisin for Parkinsons sykdom

Også den kliniske nevroforskningen spenner vidt. Professor Espen Dietrichs nevner blant annet MS, slag, smerte og nevrofysiologi samt epilepsi som ulike forskningsområder ved Institutt for klinisk medisin. Selv er han oppatt av nevrologiske bevegelsesforstyrrelser, deriblant Parkinsons sykdom.

— Parkinsons sykdom er en nevrodegenerativ lidelse som skyldes at hjerneceller i et helt spesielt område av hjernen dør. Dette er en langsom prosess som forårsaker skjelving, problemer med å starte bevegelse og stivhet i skjelettmuskulatur.

Noen av Norges om lag 8000 Parkinson-pasienter opplever en for dårlig effekt av den tradisjonelle medikamentelle behandlingen. Stivheten deres lar seg ikke løse opp, skjelvingen kan ikke kontrolleres. For disse pasientene kan nevrokirurgisk behandling være et alternativ.

Professor Espen Dietrichs behandler pasienter med elektronisk hjernestimulering. Professor Espen Dietrichs behandler pasienter med dyp hjernestimulering.

Foto: Marianne Baksjøberg, UiO

— Om lag 40 pasienter blir årlig behandlet med dyp hjernestimulering. Elektroder legges ned i hjernen og gir en høyfrekvent lavspent elektrisk stimulering, sier Dietrichs.

— Samtidig forskes det på både genetiske og andre årsaker til hva som forårsaker de nevrodegenerative sykdommene med tanke på å kunne stoppe sykdomsutviklingen. I fremtiden kan vi kanskje kurere disse fullstendig.

Forskningen foregår på pasienter som allerede er i en etablert behandlingssituasjon. Målet er å kunne vurdere effekten av den kirurgiske behandlingen.

Synapser - de viktige kontaktpunktene

Professor Arild Njå ved Institutt for medisinske basalfag forsker på synapser. Synapser er kontaktpunktene for signaloverføring mellom celler i nervesystemet.
Fra fødselen av er vi utstyrt med synapser som organiserer celler i nettverk for ulike formål. 

— Jeg interesserer meg for hvordan synapser forandrer seg over tid som følge av bruk eller ikke bruk, forteller Njå.

Synapsene er plastiske og endrer seg etter hvordan de brukes. De må raffineres gjennom bruk hvis vi skal utvikle for eksempel språk og motoriske ferdigheter. Opptrening er også viktig etter skader i nervesystemet.

Njå er spesielt opptatt av mekanismene for slike endringer, både i normale synapser og etter nerveskader.

— Kunnskap om dette kan vi få gjennom dyreforsøk. Nerveceller som dør kan normalt ikke erstattes, men de enkelte forgreiningene av en skadet nervefiber kan i stor grad repareres. De kan til og med danne nye utløpere og synapser og ta over funksjonen til områder som er skadet, forteller Njå.

Avgjørende grunnforskning

Grunnforskning kan være avgjørende for synet på opptrening etter skader og sykdom i nervesystemet. For noen tiår siden viste forskning i blant annet Sverige og Danmark at gangbevegelser hos dyr ble dannet av nervecellenettverk lokalt i ryggmargen. Dette førte til ny interesse for opptrening av pasienter med delvise lammelser etter nakkeskade.

– Resultatene har vært enestående, ikke minst på Sunnaas sykehus, sier Njå.

Nå trener pasienter med ryggmargsskader på tredemølle mens kroppen delvis bæres av en sele. De initiale kravene er små. Selv om pasientene ikke klarer å gå til å begynne med, kan de allikevel trene på det. Og ved iherdig repetisjon viser det seg at kontakten med de aktuelle nervecellekretsene i ryggmargen ofte kan gjenvinnes.

Systematisk polferd

Både den kliniske og den eksperimentelle forskningen som foregår ved Det medisinske fakultet er av svært høy internasjonal klasse. Det norske eventyret kan sies å ha startet i 1887. Selv om Nansen gav opp sin forskerkarriere på et uvanlig tidlig tidspunkt, gjenspeiler den seg i alle hans ekspedisjoner og turer.

— Systematikken han lærte gjennom forskningen la grunnlaget for alt han senere foretok seg. Han hadde en utpreget vitenskapelig framferd i forhold til hvordan han gjorde ting i etterkant av doktorgraden, poengterer Linda Bergersen.

Systematikken ligger der som et bakteppe. Et strålende eksempel på Nansens ulike sider. Nansen tok med seg vitenskapen på polferd. Resten er historie.

Av Marianne Baksjøberg. Forsidefoto: Johan v.d. Fehr, Universitetsbiblioteket i Bergen, Billedsamlingen
Publisert 28. okt. 2011 10:25 - Sist endret 9. aug. 2016 14:25