Kartlegging av myelin i hjernen: Har endringer i hjernens fettvev en sammenheng med schizofreni?

Stipendiat Stener Nerland

Brunt hår, briller, brunt skjegg og svart skjorte.

Stener Nerland. Foto: Kirsten Sjøwall.

Hjernebarkens to karttradisjoner

Hjernebarken er det ytre laget av storehjernen. Det er rundt 2.5 millimeter tykt og består av omtrent 16 milliarder nerveceller som er koblet sammen i et svimlende komplekst nettverk. Det er forbindelsene mellom nervecellene som gjør at vi kan tenke, føle, huske og løse problemer. For å forstå mer om hvordan hjernebarken fungerer, bruker forskere ofte ulike kart som beskriver hjernevevets sammensetning i forskjellige områder av hjernen. En vanlig tilnærming for å kartlegge hjernen er såkalt cytoarkitektur. Disse kartene er basert på forskjeller i type og fordeling av nerveceller langs de ulike lagene som utgjør hjernebarken.

Ingen kart er imidlertid perfekte, og denne tilnærmingen måler ikke forbindelsene mellom nervecellene. Disse forbindelsene kalles aksoner, og er ansvarlige for å overføre informasjon fra én nervecelle til en annen gjennom elektriske signaler. Aksonene er pakket inn i et fettrikt vev som kalles myelin. Myelinet justerer hastigheten til nervesignalene, og er derfor svært viktige for hjernens funksjon både hos personer med og uten hjernesykdom. Forskjeller i myelininnhold mellom ulike områder av hjernen kan brukes som en alternativ tilnærming til kartlegging av hjernebarken, og dette kalles myeloarkitektur [1].

Bildet kan inneholde: svart, organisme, font, erme, mønster.
Figur: Ulike metoder for kartlegge hjernebarkens mikrostrukturelle sammensetning. Til venstre: Klassisk cytoarkitektonisk kart [2]. Midten: Oskar Vogts diagrammatiske oversikt over cyto- og myeloarkitektur langs hjernebarken. Til høyre: Myeloarkitektonisk kart basert på data fra Adolf Hopf [3].

Utfordringer knyttet til kartlegging av myelin i hjernen

Til tross for myelinets viktige rolle for hjernens funksjon, er det ikke lett å lage nøyaktige kart over hvordan det er fordelt i hjernebarken, og det finnes forskjellige tilnærminger med sine egne fordeler og ulemper. En ofte brukt tilnærming er å danne  T1w/T2w-ratioen ved hjelp av MR-bilder av hjernen. Denne ratioen gir et tall for hvert område i hjernebarken som sier noe om hvor mye myelin som finnes der.

I den første delen av mitt doktorgradsprosjekt vurderte vi utfordringer ved å bruke T1w/T2w-ratioen som et mål på myelin i hjernebarken. Et av våre viktigste funn var at selve MR-maskinen kan innføre feil i målingene som tilslører den egentlige fordelingen av myelin i hjernen. Vi testet forskjellige metoder for å regne ut T1w/T2w-ratioen, og fant at enkelte korreksjonsmetoder kan redusere disse feilene og gi mer nøyaktige hjernekart. Vi presenterte også en fremgangsmåte for å vurdere hvor godt slike korreksjonsmetoder fungerer i praksis [4]. Vi tar med oss disse funnene videre prosjektet, og de vil også være nyttige for andre forskere som ønsker å bruke T1w/T2w-ratioen.

Er myelin påvirket ved schizofreni?

Planen videre er å bruke metodene vi utviklet i første del av prosjektet til å kartlegge myelin i hjernebarken hos personer med schizofreni og andre psykoselidelser. Det har tidligere vært foreslått at noen av de karakteristiske symptomene i schizofreni kan skyldes endringer i myelin i hjernebarken. Et vanlig symptom ved schizofreni er hørselshallusinasjoner, der man hører stemmer som ikke kan høres av andre. En mulig forklaring på dette er at forstyrrelser i myelinet forårsaker en feilaktig filtrering av informasjon fra sansene (for eksempel hørsel ved stemmehøring) og bidrar til disse opplevelsene. For å teste denne hypotesen vil vi sammenligne myelinkart mellom ulike diagnoser og undersøke sammenhengen med hørselshallusinasjoner og funksjonen til hjerneområder som bearbeider lyd. Målet er at forskningen kan bidra med ny kunnskap om hvilke områder og forbindelser i hjernen som er rammet ved schizofreni.

Referanser

  1. Edwards LJ, Kirilina E, Mohammadi S, Weiskopf N. Microstructural imaging of human neocortex in vivo. Neuroimage. 2018;182:184-206. 
  2. Ranson SW, Saunders WB. The Anatomy of the Nervous System: From the Standpoint of Development and Function. Harvard University.
  3. Nieuwenhuys R, Broere CA. A map of the human neocortex showing the estimated overall myelin content of the individual architectonic areas based on the studies of Adolf Hopf. Brain Struct Funct. 2017;222(1):465-480. 
  4. Nerland S, Jørgensen KN, Nordhøy W, et al. Multisite reproducibility and test-retest reliability of the T1w/T2w-ratio: A comparison of processing methods. Neuroimage. 2021;245:118709. 

Kontakt

Publisert 1. juli 2022 09:53 - Sist endret 1. juli 2022 09:53