anmodning gratis mailet brochure
introduktion
neuronens arkitektur
Migration
differentiering
død
håb gennem forskning
introduktion
indtil for nylig troede de fleste neurovidenskabere, at vi blev født med alle de neuroner, vi nogensinde skulle have. Som børn kan vi producere nogle nye neuroner for at hjælpe med at opbygge veje – kaldet neurale kredsløb – der fungerer som informationsveje mellem forskellige områder af hjernen. Men forskere troede, at når et neuralt kredsløb var på plads, ville tilføjelse af nye neuroner forstyrre informationsstrømmen og deaktivere hjernens kommunikationssystem.
i 1962 udfordrede videnskabsmand Joseph Altman denne tro, da han så tegn på neurogenese (neurons fødsel) i en region af den voksne rottehjerne kaldet hippocampus. Han rapporterede senere, at nyfødte neuroner vandrede fra deres fødested i hippocampus til andre dele af hjernen. I 1979 bekræftede en anden videnskabsmand, Michael Kaplan, Altmans fund i rottehjernen, og i 1983 fandt han neurale forløberceller i forhjernen hos en voksen abe.
disse opdagelser om neurogenese i den voksne hjerne var overraskende for andre forskere, der ikke troede, at de kunne være sande hos mennesker. Men i begyndelsen af 1980 ‘ erne foreslog en videnskabsmand, der forsøgte at forstå, hvordan fugle lærer at synge, at neurovidenskabere igen ser på neurogenese i den voksne hjerne og begynder at se, hvordan det kan give mening. I en række eksperimenter viste Fernando Nottebohm og hans forskerteam, at antallet af neuroner i forebrains af mandlige kanariefugle steg dramatisk i parringssæsonen. Dette var den samme tid, hvor fuglene måtte lære nye sange for at tiltrække hunner.
hvorfor tilføjede disse fuglehjerner neuroner på et så kritisk tidspunkt i læring? Nottebohm mente, at det var fordi friske neuroner hjalp med at gemme nye sangmønstre inden for de neurale kredsløb i forhjernen, det område af hjernen, der styrer kompleks adfærd. Disse nye neuroner gjorde læring mulig. Hvis fugle lavede nye neuroner for at hjælpe dem med at huske og lære, troede Nottebohm, at pattedyrs hjerner også kunne.
andre forskere mente, at disse fund ikke kunne gælde for pattedyr, men Elisabeth Gould fandt senere tegn på nyfødte neuroner i et særskilt område af hjernen hos aber, og Fred Gage og Peter Eriksson viste, at den voksne menneskelige hjerne producerede nye neuroner i et lignende område.
for nogle neurovidenskabere er neurogenese i den voksne hjerne stadig en uprøvet teori. Men andre mener, at beviset giver spændende muligheder for rollen som voksengenererede neuroner i læring og hukommelse.
neuronens arkitektur
centralnervesystemet (som inkluderer hjernen og rygmarven) består af to grundlæggende typer celler: neuroner (1) og glia (4) & (6). Glia overstiger neuroner i nogle dele af hjernen, men neuroner er de vigtigste aktører i hjernen.
neuroner er informationsbudbringere. De bruger elektriske impulser og kemiske signaler til at transmittere information mellem forskellige områder af hjernen og mellem hjernen og resten af nervesystemet. Alt, hvad vi tænker og føler og gør, ville være umuligt uden neurons arbejde og deres støtteceller, gliacellerne kaldet astrocytter (4) og oligodendrocytter (6).
neuroner har tre grundlæggende dele: en cellelegeme og to udvidelser kaldet en akson (5) og en dendrit (3). Inde i cellelegemet er en kerne (2), som styrer cellens aktiviteter og indeholder cellens genetiske materiale. Aksonen ligner en lang hale og sender meddelelser fra cellen. Dendritter ligner grene af et træ og modtager meddelelser til cellen. Neuroner kommunikerer med hinanden ved at sende kemikalier, kaldet neurotransmittere, over et lille rum, kaldet en synaps, mellem aksoner og dendritter af tilstødende neuroner.
der er tre klasser af neuroner:
- sensoriske neuroner bærer information fra sanseorganerne (såsom øjne og ører) til hjernen.
- motorneuroner styrer frivillig muskelaktivitet såsom at tale og bære beskeder fra nerveceller i hjernen til musklerne.
- alle de andre neuroner kaldes interneuroner.
forskere mener, at neuroner er den mest forskelligartede slags celle i kroppen. Inden for disse tre klasser af neuroner er hundreder af forskellige typer, hver med specifikke meddelelsesbærende evner.
hvordan disse neuroner kommunikerer med hinanden ved at skabe forbindelser er det, der gør os hver især unikke i, hvordan vi tænker, føler og handler.
fødsel
i hvilket omfang nye neuroner genereres i hjernen er et kontroversielt emne blandt neurovidenskabere. Selvom størstedelen af neuroner allerede er til stede i vores hjerner, når vi fødes, er der bevis for, at neurogenese (det videnskabelige ord for neurons fødsel) er en livslang proces.
neuroner fødes i områder af hjernen, der er rige på koncentrationer af neurale forløberceller (også kaldet neurale stamceller). Disse celler har potentialet til at generere de fleste, hvis ikke alle, af de forskellige typer neuroner og glia, der findes i hjernen.
Neuroscientists har observeret, hvordan neurale precursorceller opfører sig i laboratoriet. Selvom dette måske ikke er nøjagtigt, hvordan disse celler opfører sig, når de er i hjernen, giver det os information om, hvordan de kan opføre sig, når de er i hjernens miljø.
videnskaben om stamceller er stadig meget ny og kan ændre sig med yderligere opdagelser, men forskere har lært nok til at kunne beskrive, hvordan neurale stamceller genererer de andre celler i hjernen. De kalder det en stamcelles Slægt, og den ligner i princippet et stamtræ.
neurale stamceller øges ved at dividere i to og producere enten to nye stamceller eller to tidlige stamceller eller en af hver.
når en stamcelle deler sig for at producere en anden stamcelle, siges det at selvfornyes. Denne nye celle har potentialet til at fremstille flere stamceller.
når en stamcelle deler sig for at producere en tidlig stamcellecelle, siges det at differentiere. Differentiering betyder, at den nye celle er mere specialiseret i form og funktion. En tidlig stamcelle har ikke potentialet i en stamcelle til at fremstille mange forskellige typer celler. Det kan kun gøre celler i sin særlige afstamning.
tidlige stamceller kan selvfornyes eller gå på en af to måder. En type vil give anledning til astrocytter. Den anden type vil i sidste ende producere neuroner eller oligodendrocytter.
Migration
når en neuron er født, skal den rejse til det sted i hjernen, hvor den vil gøre sit arbejde.
Hvordan ved en neuron, hvor de skal hen? Hvad hjælper det med at komme derhen?
forskere har set, at neuroner bruger mindst to forskellige metoder til at rejse:
- nogle neuroner migrerer ved at følge de lange fibre af celler kaldet radial glia. Disse fibre strækker sig fra de indre lag til de ydre lag af hjernen. Neuroner glider langs fibrene, indtil de når deres destination.
- neuroner rejser også ved hjælp af kemiske signaler. Forskere har fundet specielle molekyler på overfladen af neuroner-adhæsionsmolekyler-der binder med lignende molekyler på nærliggende gliaceller eller nerveaksoner. Disse kemiske signaler leder neuronen til dens endelige placering.
ikke alle neuroner har succes i deres rejse. Forskere mener, at kun en tredjedel når deres destination. Nogle celler dør under processen med neuronal udvikling.
nogle neuroner overlever turen, men ender hvor de ikke burde være. Mutationer i generne, der styrer migration, skaber områder med forkert placerede eller underligt dannede neuroner, der kan forårsage lidelser såsom epilepsi hos børn. Nogle forskere har mistanke om, at schisofreni og indlæringsforstyrrelsen dysleksi delvis er resultatet af vildledte neuroner.
differentiering
når en neuron når sin destination, skal den slå sig ned for at arbejde. Dette sidste trin i differentiering er den mindst forståede del af neurogenese.
neuroner er ansvarlige for transport og optagelse af neurotransmittere – kemikalier, der videresender information mellem hjerneceller.
afhængigt af dets placering kan en neuron udføre jobbet som en sensorisk neuron, en motorneuron eller en interneuron, sende og modtage specifikke neurotransmittere.
i den udviklende hjerne afhænger en neuron af molekylære signaler fra andre celler, såsom astrocytter, for at bestemme dens form og placering, den slags sender, den producerer, og til hvilke andre neuroner den vil forbinde. Disse friskfødte celler etablerer neurale kredsløb – eller informationsveje, der forbinder neuron til neuron – der vil være på plads i hele voksenalderen.
men i den voksne hjerne er neurale kredsløb allerede udviklet, og neuroner skal finde en måde at passe ind på. Når en ny neuron sætter sig ind, begynder den at ligne omgivende celler. Det udvikler en akson og dendritter og begynder at kommunikere med sine naboer.
død
selvom neuroner er de længste levende celler i kroppen, dør et stort antal af dem under migration og differentiering.
nogle neurons liv kan tage unormale sving. Nogle sygdomme i hjernen er resultatet af neuronernes unaturlige dødsfald.
– i Parkinsons sygdom dør neuroner, der producerer neurotransmitteren dopamin, i basalganglierne, et område i hjernen, der styrer kroppens bevægelser. Dette medfører vanskeligheder med at starte bevægelse.
– ved Huntingtons sygdom forårsager en genetisk mutation overproduktion af en neurotransmitter kaldet glutamat, som dræber neuroner i de basale ganglier. Som et resultat vrider og vrider folk ukontrollabelt.
– usædvanlige proteiner opbygges i og omkring neuroner i neokorteksen og hippocampus, dele af hjernen, der styrer hukommelsen. Når disse neuroner dør, mister folk deres evne til at huske og deres evne til at udføre hverdagens opgaver. Fysisk skade på hjernen og andre dele af centralnervesystemet kan også dræbe eller deaktivere neuroner.
– slag i hjernen eller skader forårsaget af et slagtilfælde kan dræbe neuroner direkte eller langsomt sulte dem af det ilt og næringsstoffer, de har brug for for at overleve.
– rygmarvsskade kan forstyrre kommunikationen mellem hjernen og musklerne, når neuroner mister deres forbindelse til aksoner placeret under skadestedet. Disse neuroner kan stadig leve, men de mister deres evne til at kommunikere.
håb gennem forskning
forskere håber, at de ved at forstå mere om neurons liv og død kan udvikle nye behandlinger og muligvis endda kurere for hjernesygdomme og lidelser, der påvirker millioner af amerikaners liv.
den nyeste forskning tyder på, at neurale stamceller kan generere mange, hvis ikke alle, af de forskellige typer neuroner, der findes i hjernen og nervesystemet. At lære at manipulere disse stamceller i laboratoriet til specifikke typer neuroner kan producere en frisk forsyning af hjerneceller til at erstatte dem, der er døde eller blevet beskadiget.
terapier kunne også oprettes for at drage fordel af vækstfaktorer og andre signalmekanismer inde i hjernen, der fortæller forløberceller at lave nye neuroner. Dette ville gøre det muligt at reparere, omforme og forny hjernen indefra.
for information om andre neurologiske lidelser eller forskningsprogrammer finansieret af National Institute of Neurological Disorders and Stroke, kontakt instituttets Hjerneressourcer og informationsnetværk (BRAIN) på:
BRAIN
P. O. Boks 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
Top
udarbejdet af:
Kontoret for kommunikation og offentlige forbindelser
National Institute of Neurological Disorders and Stroke
National Institutes of Health
Bethesda, MD 20892
NINDS sundhedsrelateret materiale leveres kun til informationsformål og repræsenterer ikke nødvendigvis godkendelse af eller en officiel holdning fra National Institute of Neurological Disorders and Stroke eller ethvert andet føderalt agentur. Rådgivning om behandling eller pleje af en individuel patient skal indhentes gennem konsultation med en læge, der har undersøgt den pågældende patient eller er bekendt med patientens medicinske historie.
alle NINDS-forberedte oplysninger er offentligt tilgængelige og kan frit kopieres. Kredit til NINDS eller NIH værdsættes.