Forskere har fundet en gruppe af nerveceller i hjernen på mus, der spiller en central rolle, når vi drejer til højre eller venstre. Opdagelsen kan potentielt hjælpe Parkinsons-patienter i fremtiden.
Du har muligvis aldrig tænkt over, hvad der sker i hjernen, når du går til højre og venstre. For de fleste er den bevægelse nemlig helt automatisk. Men bag den daglige bevægelse gemmer sig en kompleks proces.
I et nyt studie har forskere opdaget den sidste brik i det komplekse nervenetværk der er med til at styre højre- og venstredrejning. Opdagelsen er gjort af et forskerteam bestående af adjunkt Jared Cregg, professor Ole Kiehn og deres kollegaer fra Institut for Neurovidenskab på Københavns Universitet.
I 2020 opdagede Ole Kiehn og Jared Cregg sammen med deres kollegaer ‘Hjernens rat’ en gruppe af nerveceller i den nedre del af hjernestammen, som styrer drejning under gang. Det var dog uklart dengang, hvordan dette højre-venstre kredsløb styres af andre af hjernens netværk som for eksempel basalganglierne.
| Sådan gjorde forskerne
Forskerne brugte optogenetik til at stimulere gruppen af nerveceller i PnO (Pontine reticular nucleus, oral part). Optogenetik går kort fortalt ud på at genmodificere udvalgte hjerneceller for at gøre dem følsomme overfor lys. Dermed kan cellerne aktiveres med lysglimt. Når forskerne aktiverede disse celler med lys så kunne mus, der ellers kun var i stand til at gå til venstre, også gå ligeud og til højre. |
”Vi har nu fundet en ny gruppe af nerveceller i hjernestammen, som modtager direkte information fra basalganglierne, og er med til at styre højre-venstre kredsløbet” forklarer Ole Kiehn.
Denne opdagelse kan muligvis hjælpe Parkinsons-patienter i fremtiden. Studiet er udgivet i det anerkendte tidsskrift Nature Neuroscience.
Basalganglierne er områder der ligger dybt inde i storhjernen. De har længe været kendt for at have en vigtig funktion i forberedelsen af viljestyrede bevægelser.
I mange år har man vidst, at hvis man stimulerer basalganglierne i mus, så kan man påvirke højre-venstredrejning. Men ikke helt hvordan.
”Vi mennesker ændrer retning i vores gang ved at ændre skridtlængde i den side, som vil dreje til. Den nyopdagede gruppe af nerveceller ligger i et område af hjernestammen, der hedder PnO. Det er de celler som forbinder basalganglierne med højre-venstre kredsløbet deres aktivitet som er med til at ændrer skridtlængden, når vi drejer og derfor afgør, om vi går til højre eller venstre,” forklarer Jared Cregg.
Det nye studie viser hvordan basalganglierne udfører drejebevægelser og giver altså en nøgle til at forstå hvordan disse helt essentielle bevægelser bliver frembragt af hjernen.
I det nye studie har forskerne undersøgt hjernen på mus, men mus og menneskers hjernestammer ligner hinanden. Derfor er det, ifølge forskerne, sandsynligt, at et lignende højre-venstre-kredsløb findes i vores hjerner.
Parkinsons-patienter har svært ved at dreje
Parkinsons sygdom skyldes mangel på dopamin i hjernen. Det påvirker blandt andet funktionen af basalganglierne og forskerne bag studiet, mener at det fører til en manglende aktivering af hjernestammens højre-venstre kredsløb.
Det giver også god mening, når man observerer de symptomer, som Parkinsons patienter har sent i deres sygdomsforløb. Her har de nemlig ofte problemer med at dreje, når de går.
I det nye studie undersøger forskerne, hvad der sker i mus, der har parkinsonlignende symptomer.
De har anvendt en såkaldt akut Parkinson-model, hvor musene får Parkinsonlignende motoriske symptomer ved at man fjerner dopamin fra hjernen.
”Musene med Parkinsonlignende symptomer har drejevanskeligheder. Men vi har mulighed for at genoprette drejedefekter ved at stimulerer PnO-nerveceller”, siger Jared Cregg.
En lignende stimulering kan potentielt udvikles til mennesker ved hjælp af Deep Brain Stimulation. Det er dog endnu ikke muligt at stimulere menneskers hjerneceller så specifikt som forskerne kan gøre i mus, hvor de bruger avancerede optogenetiske redskaber.
”I hjernestammen ligger nervecellerne hulter til bulter, og elektrisk stimulering, som anvendes ved Deep Brains Stimulation hos mennesker, kan ikke kende forskel på de forskellige celler. Men vi bliver mere og mere specifikke i vores forståelse af hjernen, og det gør, at vi måske på sigt kan begynde at tale om at fokusere Deep Brain Stimulation til mennesker.” slutter Ole Kiehn
Læs hele studiet ”Basal ganglia–spinal cord pathway that commands locomotor gait asymmetries in mice” i Nature Neuroscience.
Forskningen er støttet ad Lundbeck Fonden, Neuroscience Academy Denmark, Novo Nordisk Fonden, og Danmarks Frie Forskningsfond.