Vad ska vi med nya hjärnceller till?

En av de mest seglivade dogmerna om hjärnan är att nya nervceller inte tillkommer i vuxen ålder. Den är tilltalande av flera anledningar. Hjärnskador läker inte i någon större utsträckning. Om hjärnceller inte förökar sig vid skador, varför skulle de då göra det annars? Det är inte heller så lätt att studera, om man är nyfiken på hur det ligger till. Att biopsera levande hjärnor från människor is frowned upon. Det bidrar också till hjärnans mystiska air och status som kroppens unika snöflinga att den liksom levereras i befintligt skick (some assembly required), skapar en massa personlighet och tankar och grejer och sabbar man den så är det så att säga kört. Och i stort sett så stämmer ju det. Fast inte riktigt. Ibland är nämligen en halv sanning inte alls en lögn, men ändå inte hela historien.

Att nya neuron bildas i vuxna hjärnor hos åtminstone vissa däggdjursarter har man känt till sedan sextiotalet, så det har inte saknats orsaker att misstänka att hjärnceller visst kan nybildas hos vuxna. Men människohjärnan är en stor plats och bland 86 miljarder neuron är det rätt lätt för några nya att gömma sig. 1998 hittade i alla fall en svensk-amerikansk grupp klara bevis för att nervceller nybildas i hippocampus hos vuxna.  De undersökte hjärnorna från patienter som avlidit i cancer efter att ha behandlats med cellgiftet bromodeoxyuridin, BrdU. Cellgiftet verkar genom att ersätta nukleosiden tymidin i DNA-syntesen, vilket leder till att nybildade celler i t.ex. en tumör får defekt DNA och, i bästa fall, dör. Genom att färga in BrdU-haltigt DNA kunde man visa att gyrus dentatus i hippocampus innehöll celler som bildats sedan patienternas cellgiftsbehandling påbörjats, vilket var entydiga bevis för nybildning av celler i hjärnan.

Det här är ett svårtolkat fynd. Att det bildas nya celler i just hippocampus är i sig lite förbryllande. Det är en del i hjärnan som är nära kopplad till minne och rumsuppfattning. Hur fårhåller sig nybildade celler där till skapandet eller bortfallet av nya minnen? Spelar nybildade celler ens någon större roll i hjärnans funktion? Det är inte lätt att koppla samman data från döda hjärnor till funktionella studier som skulle kunna visa vad de nya cellerna gör. Men nu har det gjorts, och alltså det är rätt så ballt, hörni! Men först ska vi prata om atombomber.

Vi fick kanske aldrig så stor glädje av kärnvapen som det var tänkt, men en bra sak förde de i alla fall med sig. Mellan 1955 och 1963 var det på modet att spränga atombomber i jordens atmosfär, vilket ledde till en tillfällig global ökning av isotopen C¹⁴. Kolisotopen togs upp i växernas fotosyntes och hamnade till slut i människor. Nyligen använde Jonas Friséns grupp på Karolinska denna bieffekt av människans bristande självbevarelsedrift till att beräkna omsättningen på nervceller i hippocampus hos vuxna som genomlevt denna period. De fann att ungefär 700 nya nervceller bildas om dagen hos vuxna människor, vilket motsvarar 1.75% omsättning per år. Det är förvånansvärt mycket! Alla som ifrågasatte betydelsen av nybildning av nervceller hos vuxna fick sig en kalldusch. Under ett liv byts en stor del av alla nervceller i en så betydelsefull del av hjärnan som hippocampus ut. Detta måste betyda något. Frågan är vad. Friséns fynd har blivit mycket uppmärksammat, bl.a. i DN av Karin Bojs, oftast med tolkningen att stor nybildning av nervceller i minnescentra måste betyda stort minne. Det finns även framträdande forskare som spekulerat att det skulle kunna förhålla sig så, baserat på studier som visat minnesstörningar hos råttor som man blockerat nybildningen av nervceller på.

Det här var en alldeles utmärkt arbetshypotes, ända tills en kanadensisk forskargrupp slängde en metaforisk skiftnyckel i maskineriet för en månad sedan. De närmar sig frågan med nybildning av celler i minnescentra från motsatt håll: Hur kan det komma sig att spädbarn, som har en enorm tillväxt av nervceller i bl.a. hippocampus, inte bildar några permanenta minnen om nu nybildning av neuron leder till starkt minne? Genom att öka på nybildningen av nervceller hos unga möss kunde de så att säga ”förlänga” den period efter födseln då individer inte bildar nya minnen. I ett ytterligare steg kunde forskarna slå ut nybildningen av celler, vilket ledde till att ungar kunde skapa minnen precis som vuxna individer. Ett annat forskarlag inaktiverade celler i gyrus dentatus hos möss som förvisso fick svårigheter att lära sig hitta, men varken konsolidering eller återkallning av minnen. Uppenbarligen är inte fler nya nervceller i minnescentra liktydigt med bättre minne.

Det här är inte så kontraintuitivt som det kan verka. En stor hjärna är i och för sig användbart, men ett annat sätt att se på tillkomsten av nya hjärnceller är att de är brus eller störningar. Lika viktig som mängden celler är vilka kretsar cellerna är organiserade i. Nya celler måste, om de ska kunna påverka andra celler, ansluta sig till (eller störa, om man så vill) befintliga nätverk av hjärnceller som redan tränats att klara en viss uppgift. Om uppgiften är att skapa eller lagra minnen kommer detta drabbas i någon utsträckning, även om den nya krets som förr eller senare uppstår kan bli bättre på att utföra samma sak. I den unga hjärnan sker därför tillväxt oftast i s.k. kritiska perioder, då nya populationer av neuron är mottagliga för att anpassas till en viss uppgift. Det klassiska exemplet kommer från synforskning, där hjärnans förmåga att hantera visuella stimuli visats ske inom strikta ramar. Vad säger detta om den stadiga tillväxten av nya nervceller i hippocampus? Forskare i Kalifornien utförde ett elegant experiment 2010 som ger en ledtråd. Genom att transplantera ”unga” nervceller till vuxna råttor kunde man starta en ny kritisk period i syncortex. De nätverk som fanns luckrades upp och bildade nya synapser och nätverk med de transplanterade cellerna. 

En artikel från i Mars i år gör en nästan övertydlig demonstration av konsekvenserna av det motsatta.  Genom att slå av och på ett protein som bildar och upprätthåller synapser i hippocampus kunde de göra synapser hos möss så överdrivet stabila att de inte kunde bilda nya minnen och tappade beteendemässig flexibilitet. Mössen behöll sin förmåga att förstärka gamla och bilda nya synapser, men befintliga kontakter mellan nervceller kunde inte försvagas genom den process som bland forskare kallas LTD, long term depression. Just LTD är den funktion genom vilken onödiga synapser trimmas bort i hippocampus och störningar i LTD där ger samma sorts minnessvårigheter som hos råttorna som man ökade nervcellstillväxten hos. 

Presenterat på detta sätt är de delvis motsägande konsekvenserna av nervcellstillväxt i hippocampus mindre förvirrande. Det kan förstås inte vara revolution jämt om man ska kunna komma ihåg vad som hände den fjortonde januari förra året. Det viktiga här är att det inte är celler som lagrar minnen, det är nätverk av celler. Sabbar man nätverket genom att lägga till nya celler stör man dess funktion. Ett nätverk som hålls stabilt kommer uppvisa ett konsekvent beteende över tid, men det är inte heller önskvärt när det gäller minne. Att kunna bevara minnen bättre kan i och för sig vara önskvärt ibland, men ännu viktigare är att kunna bilda nya. Precis det protein som användes för att stabilisera synapser hos möss visades också nyligen driva tillväxt av neuron i hippocampus. En stadig omsättning av nervceller i gyrus dentatus av det slag som Friséns grupp visat är därför antagligen nödvändig för att ge hippocampus lagom flexibilitet, på bekostnad av en del borttappade minnen.