Vidar Gundersen

Intervjuet av Ellen Lange og Olav Hamran 12. januar 2011, Oslo

 


Det er kjemien som bestemmer

 

Vidar Gundersen er overlege ved Nevrologisk avdeling på Oslo Universitetssykehus, Rikshospitalet. Som forsker er han tilknyttet Senter for molekylærbiologi og nevrovitenskap (CMBN) ved Universitetet i Oslo, der han nå studerer bl.a. Parkinsons sykdom ved hjelp av dyremodeller.

Vidar Gundersen er overlege ved Nevrologisk avdeling på Oslo Universitetssykehus, Rikshospitalet. Som forsker er han tilknyttet Senter for molekylærbiologi og nevrovitenskap (CMBN) ved Universitetet i Oslo. Og det er der han er mest. I 2011 bruker han 80 prosent av sin arbeidstid til forskning og resten på klinikken. Som medisinerstudent i midten av 1980-årene begynte han å forske under Jon Storm-Mathisen ved Anatomisk institutt ved Universitetet i Oslo. I 1983 fikk Storm-Mathisen m.fl. publisert en banebrytende studie i Nature vedrørende glutamat som signaloverfører fra en nervecelle til en annen. Storm-Mathisen og hans kollegaer viste at glutamat er tilstede i de nervecellene som stimulerer aktiviteten i andre nerveceller og at gamma-amino-smørsyre (vanligvis forkortet GABA etter den engelske betegnelsen) finnes i de nervecellene som bremser aktiviteten til andre nerveceller. Gundersen disputerte i 1996 på en avhandling om mekanismen for frisetting av et annet signalstoff, aspartat (asparginsyre), i synapsene. Han har senere også undersøkt kommunikasjon mellom nerveceller og andre celletyper. I to studier som ble publisert i Nature Neuroscience i 2004 og 2007 viste Gundersen sammen med kollega Linda Hildegard Bergersen og en forskergruppe ledet av Andrea Volterra ved Universitetet i Lausanne i Sveits at glutamat kan frisettes fra en annen type hjerneceller, astrocytter, på samme måte som fra nerveceller. Glutamatet fra astrocyttene forsterker signaloverføringen mellom nervecellene.

Astrocyttenes betydning

Astrocyttenes betydning for signaloverføringen kan være en viktig nøkkel til å forstå hvordan «læring» skjer, peker Gundersen på: Læring er når en stimulering som fører til en prosess som styrker aktiviteten mellom nervecellene og som er varig. Slik at neste gang den samme stimuleringen skjer, «gjenkjennes» den av nervecellene og det skjer en økt respons i hjernen.

Gundersen har først og fremst drevet grunnforskning. I disse dager er han imidlertid i ferd med å sette opp eksperimentelle dyremodeller for å studere Parkinsons sykdom. Mus får ikke Parkinsons sykdom, men kan genmanipuleres slik at de får en tilstand som likner på sykdommen.

Gundersen skal imidlertid benytte en annen metode i sine studier. Ved å bruke et spesielt giftstoff er det mulig å drepe dopaminholdige nevroner i den delen av hjernen som angripes ved Parkinsons sykdom. Musene får på den måten en tilstand som likner på den humane sykdommen, og tilstanden likner mer på Parkinsons sykdom hos mennesker enn hva som er mulig å oppnå ved hjelp av genmanipulasjon.

Et sentralt mål med prosjektet er å studere hvorfor de dopaminholdige nervecellene i hjernen dør ved Parkinsons sykdom. Disse mekanismene er ukjente i dag. En annen del av prosjektet er å bruke musemodellen for å undersøke generelle signaloverføringsmekanismer i hjernen; hvordan signaloverføringer hos de syke musene endres i forhold til normale mus.

Mye av Gundersens og kollegaenes forskning er basert på dyremodeller, først og fremst på mus og rotter. Frisettingen av transmittersubstans fra cellene i hjernen skjer i en prosess der spesielle transportørproteiner er involvert. Ved hjelp av spesielle metoder (immuncytokjemiske teknikker) kan man “merke” disse proteinene og få dem til å framtre i et elektronmikroskop.

Elektronmikroskopet er og har vært et helt sentralt redskap innenfor denne forskningen. Proteiner kan for øvrig også gjøres fluoriserende og ses i et fluorescensmikroskop. Da kan man for eksempel få oversikt over en hel musehjerne og studere fordelingen av et visst protein i hjernevevet. Kommunikasjon mellom nerveceller kan også studeres ved å manipulere levende hjerneceller. Tynne skiver av en levende hjerne kan holdes i live i flere timer i et reagensrør med oksygen og glukose. Ved hjelp av tynne elektroder kan for eksempel astrocytter stimuleres samtidig som aktiviteten i omkringliggende nerveceller registreres. Dermed er det mulig å avdekke kommunikasjonsmønstre mellom ulike hjerneceller.

Det er to hovedtyper celler i hjernen; nerveceller og det man med en samlebetegnelse kaller støtteceller eller gliaceller (som betyr limceller, altså celler som binder sammen nervecellene). Astrocyttene er de mest tallrike av støttecellene. Nervecellene har fibre som leder elektriske signaler. Når et slikt signal kommer til enden av en nerveutløper, som en enkelt nervecelle kan ha tusenvis av, omsettes det elektriske signalet til et kjemisk signal. Det frisettes signalstoffer fra nerveutløperen som går ut i mellomrommet mellom nervecellene. Signalstoffet påvirker så mottager-apparater på overflaten av den nærliggende nervecellen der det binder seg og bidrar til dannelsen av et elektrisk signal i denne.

Togtrafikk

I et sterkt forenklet bilde kan man tenke seg det elektriske signalet som vandrer langs nerveutløperen til nerveenden som et tog ved endestasjonen. Passasjerer, bagasje og annet gods «frisettes» og stiger om til et nytt tog og «kjører» så videre. Men en slik sammenlikning kan på veldig mange måter sies å være misvisende. For det første er det ikke den samme substansen eller tingen som går ut i mellomrommet mellom nervecellene, synapsekløften. Det frisatte signalet går heller ikke inn i neste nervecelle, men aktiverer mottager-apparater på overflaten av mottagernervecellen. For det andre går et tog-og-passasjerbilde langt i å skape et inntrykk av at det som fraktes og overføres er «meningsbærende» i seg selv. Og videre er kompleksiteten når det gjelder signaloverføringen uendelig mye større enn sammenlikningen legger opp til. Dannelsen av et elektrisk signal i en nervecelle er et produkt av en hel rekke elektriske signaler fra mange forskjellige nerveutløpere. Hver nervecelle bombarderes av signaler hele tiden. Selv i hippocampus-området i hjernen der nervebanene i stor grad har blitt kartlagt, lar det seg ikke gjøre å spore signalene nøyaktig. Kontaktpunktene mellom nervecellene og cellekretsløpene er så mange. Dersom man stikker en elektrode i en nervecelle og stimulerer den og så setter en annen elektrode i en «andre» eller «tredje» celle, er det «nesten helt umulig» å finne igjen resultatet av den første stimuleringen, understreker Gundersen.

Kontakten mellom nervecellene kunne derfor kanskje heller sammenliknes med det som skjer ved en stor jernbanestasjon i en stor by. Der tog etter tog hele tiden mater ut passasjerer og gods og viderebefordringen skjer gjennom et komplekst forgreningssystem, der også noen avslutter sin reise og helt nye passasjerer kommer på.

Gundersens og kollegaenes forskning er imidlertid med på å tydeliggjøre at heller ikke dette bildet kan sies å være dekkende. Det er tre hovedtyper støtteceller i hjernen; astrocyttene, som er stjerneformede hjelpeceller, fågrenede gliaceller og mikrogliaceller. De sistnevnte tillegges oppgaver som nervesystemets «renovasjons- og immunceller». De fågrenede gliacellene fungerer blant annet som isolasjon omkring nervefibrene og har derigjennom innvirkningen på nervesignalene. Astrocyttene, som Gundersen har vært mest opptatt av, omkranser nervecellene tett, og bidrar, slik han har vært med på å vise, til en rekke helt sentrale funksjoner når det gjelder signaloverføringene i hjernen. Mens det er om lag 100 milliarder nerveceller i hjernen er det enda mange flere støtteceller. Antagelig er det om lag ti ganger så mange astrocytter som nerveceller, altså svimlende tusen milliarder, 1 billion. Gundersen og kollegaers artikkel i Nature Neuroscience i 2007 redegjorde for at astrocyttene påvirker signaloverføringen mellom nervecellene. Den viste at også astrocyttene har glutamatholdige blærer og at disse skilles ut og virker på nervecellene slik at det skilles ut mer glutamat fra nervecellene. Dermed bidrar astrocyttene til å stimulere og finregulere aktiviteten i og mellom nervecellene.

Overføringen og selve dannelsen av nervesignaler framstår på denne måten som et ytterst komplisert samspill også mellom ulike celletyper. Gundersen går også ut fra, selv om det i dag er gjort lite forskning på dette, at signalproduksjonen også påvirkes av de fågrenede gliacellene, som gjennom isoleringen av nervefibrene bidrar til å regulere hastigheten på de elektriske signalene.

Gjennom dette kompliseres ytterligere bruken av togstasjon-togbytte-metaforen. Den kunne eventuelt utbygges ved også å peke på de andre virksomhetene og servicefunksjonene som finnes ved store trafikk-knutepunkt i store byer. Og på viktigheten av den interne transporten og infrastrukturen. Imidlertid vil også et slikt utvidet bilde uansett ta utgangspunkt i at det elektriske signalet er det primære eller det «meningsbærende» for å bruke en meningsløs betegnelse, og at det som skjer i synapsen er signaloverføring. Men hvor kommer, kunne man spørre, de elektriske signalene fra?

I Gundersens forskningsverden framstår hjerneaktiviteten i bunn og grunn som kjemi. «Hjernen er kjemi», understreker han, «det er kjemien som styrer». De elektriske signalene i nervefibrene er (bare) formidlingen av den uhyre komplekse, kjemiske aktiviteten i synapsene i et integrert samspill mellom de ulike celletypene i hjernen.

Nervefibrene er vaierne som signalene løper langs. Slik sett er ikke synapsekløften et «sted» der signaler overføres, men snarere der signalene lages. Skulle vi blitt i togmetaforen, måtte vi ha sagt at sentralstasjonen er en uhyre kompleks fabrikk som produserer passasjerer og gods som så settes på ulike tog og sendes av sted.

Det skjer imidlertid en tydelig samproduksjon, understreker Gundersen. Kaskader av elektriske signaler finnes i nervesystemet hele tiden. Når vi tar på et bord, når det trykker mot fingertuppen, sendes signaler til den delen av hjernen som har med oppfattelse av sanseerfaringer å gjøre. Men hva med når vi først bestemmer oss for å ta på bordet? Hvor kom det fra? Tanker kommer fra nerveimpulser og danner utgangspunkt for nye. Kjemisk produserte elektriske signaler skaper kjemiske reaksjoner som skaper nye strømimpulser. Og slik er det hele tiden. Og også vaierfunksjonene er gjenstand for modellering og regulering, understreker han, og kan dermed (også) sies å bli produsert. Og tar man spranget helt opp til bevisstheten, bestemmes også denne av elektriske signaler i nervefibrene og kjemiske reaksjoner i synapsene og omkring nervefibrene.

     
 

Teknisk museums åpningstider

Tir-fre: 9-16 | Lør-Søn: 11-18 | Man: Stengt

OBS! Utvidede åpningstider i museumsbutikken fram til jul: I år holder butikken åpent hver dag til kl. 18 fra og med 20. november til lille julaften. Også mandag. Det er vanlige åpningstider for resten av museet.

Stengte dager: julaften,1. juledag, nyttårsaften, 1. nyttårsdag og 17. mai.
Les mer om åpningstider

Billetter:

Barn 4-17 år: kr 100 | Voksne: kr 150 | 2v+4b: kr 450 | Les mer om billettpriser

Finn oss
 | Kontaktinfo | Mer praktisk info
Begrenset antall parkeringsplasser.


britiskeflagget 30Information in English