Verdensledende hjerneforskning i 70 år

På 1930-tallet begynner historien om det som skulle bli et helt enestående forskningsmiljø i Norge, og som i utlandet omtales som The Oslo School of Neuroanatomy.

41 ÅR GAMMEL: Denne hjernen er 41 år gammel og er en del av det historiske materialet som er lagret på Biologisk institutt ved Universitetet i Oslo. Foto: Ståle Skogstad

En håndfull menn og kvinner har i årenes løp greid å sette Norge på verdenskartet: Ibsen, Munch, Undset, Heyerdahl, Solskjær. Og noen flere.

At verdens oppmerksomhet rettes mot en forsker, er sjeldent, og i Norge nærmest utenkelig. Ved Universitetet i Oslo fins det like fullt menn og kvinner som har markert seg såpass ettertrykkelig at det har gitt gjenlyd langt ut over det internasjonale fagmiljøet: De har sørget for ny og banebrytende kunnskap om det mest komplekse i vårt univers: Menneskets hjerne. Og her er det ikke snakk om to-tre forskere, men et helt miljø. Og vedvarende – ja, over flere tiår.

Etablerte “hjernelaben”

Hvordan startet dette? Hva skjedde etter at Fridtjof Nansen spente på seg skiene? Lite, og i hvert fall intet som kunne måle seg med det Nansen presterte i løpet av noen få år fram til 1887. I tiden mellom Grønlands-ekspedisjonen og før han la ut på Fram-ekspedisjonen, arbeidet han riktignok delvis på Anatomisk institutt ved universitetet i Kristiania. Sammen med nstituttets professor, Gustav Adolph Guldberg, undersøkte han hjernen hos hval og andre pattedyr.

Men dette var viktigere: Forskningsretningen de etablerte førte til at Guldbergs etterfølger, professor Kristian Emil Schreiner, rekrutterte en ung og lovende student: Jan B. Jansen og sørget for at han fikk lære moderne nevrohistologi i Chicago, ved et av datidens fremste laboratorier. I 1929 kom Jansen tilbake til Norge og startet det såkalte hjernelaboratoriet ved Anatomisk institutt, som da, og også på Nansens tid, holdt til i Midtbygningen på Karl Johan. Det skulle bli starten på Oslo-skolen i nevroanatomi.

HJERNEFORSKNING I GENERASJONER: Jan B. Jansen og Alf Brodal etablerte
den såkalte Oslo-skolen i nevroanatomi – verdensberømt for sin forskning
på hjernen. Yngre krefter har greid å opprettholde det gode omdømmet
internasjonalt. Hjerneforskningsmiljøet ved UiO er verdensledende også i
dag.

Starten på et eventyr

– Laboratoriet var enkle greier: To stoler, to mikroskoper, en saks og et instrument til å skjære tynne snitt av vev med. Jeg må smile når jeg tenker på det. Men laboratoriet ble like fullt et Mekka for norske medisinere og la grunnen for det sterke hjerneforskningsmiljøet ved “Anatomen”, forteller professor emeritus Per Andersen. Som ung medisinerstudent ble han selv knyttet til dette miljøet. I dag er han 77 år og verdensberømt for å ha utforsket hvordan kontaktpunkter (synapser) mellom nerveceller virker.

– Jansen forsket på hvordan lillehjernen er bygd opp. Det gjorde inntrykk i internasjonale forskningsmiljøer at det var mulig å lage en så systematisk framstilling av lillehjernen som det Jansen klarte. Mens vi etter hvert vet ganske mye om andre deler av hjernen, har vi ennå problemer med å forstå lillehjernen – en del av hjernen som i hovedsak styrer bevegelseskoordinering, balanse og holdning. Det var inspirerende for meg å oppleve den enorme respekten denne forskeren nøt internasjonalt, forteller Andersen.

Sammen med sin elev, Alf Brodal, grunnla Jansen den såkalte Oslo-skolen i nevroanatomi. Miljøet gjorde seg snart bemerket ute i verden.

Magnetisk tiltrekningskraft

– Brodals ideer og arbeidsintensitet virket som en magnet på unge forskere både fra Norge og andre land. I utlandet begynte man nå å snakke om Oslo-skolen i nevroanatomi og om lillehjernens hovedstad, forteller Andersen.

Brodal brukte nye metoder og kartla nervebanene i hjernen, framfor alt i hjernestammen og lillehjernen, hvor han påviste til da ukjente nerveforbindelser. Fra 1940 til 1970 ble Brodal regnet som en av de ti beste nevroanatomer i verden. Flere ganger ble han foreslått til Nobelprisen.

– Et imponerende trekk ved Anatomisk institutt var at de yngre forskerne som overtok etter Jansen og Brodal, maktet å opprettholde det gode omdømmet internasjonalt. En rekke av deres elever førte arven videre, blant dem Fred Walberg, og dessuten mange medarbeidere fra inn- og utland, sier han.

En annen sentral forsker på instituttet var Theodor Blackstad. Hans arbeid på koblingsmønsteret i hippocampus, et område av hjernebarken som er spesielt viktig for læring og hukommelse, dannet grunnlaget for all senere forskning på dette området.

– I 1959 skapte Blackstad landets første laboratorium for elektronmikroskopi. Laboratoriet på Anatomisk institutt var et av de første i verden som brukte den nye metoden til å karakterisere nervevevet og kartlegge hjernens nerveforbindelser.

Allerede mens han var ganske fersk medisinerstudent, fikk Andersen kontakt med det nevrobiologiske forskningsmiljøet ved Anatomisk institutt, dengang Jansen og Brodal var de ledende forskerne.

– Selv ble jeg etter hvert fanget inn i kretsen rundt Birger Kaada. Han var Norges første nevrofysiolog og fikk sitt eget laboratorium på Anatomisk institutt. En annen kollega er Jansens sønn, Jan K. S. Jansen, som oppdaget de to måtene våre muskelspoler kan styres på: dynamisk og statisk – som er nødvendig for kontroll av bevegelser. Funnet var fundamentalt og vakte stor oppmerksomhet.

BOKSUKSESS: – Far hadde enorm kapasitet til å samle og framstille stoff
med betydelig kritisk sans, forteller professor Per Brodal ved Avdeling
for anatomi, UiO. I hånden holder han hjerneforsker Alf Brodals bok
“Nevroanatomi” (t.h.) som kom ut i 1943 og siden i flere opplag og oversettelser.

– Boka er kjent over hele verden, forteller sønnen. Velkjent er også læreboka “Centralnervesystemet” som norske medisinstudenter leste allerede på 1950-tallet. Selv har Per Brodal videreført dette standardverket: I hendene holder han sin egen bok “Sentralnervesystemet” som kom ut i fjerde utgave i år. Den er også utgitt på Oxford University Press og har fått svært gode kritikker internasjonalt.

– Min ambisjon er å bygge bro fra basalfagene og over til anvendelsen i klinikken, forteller Brodal jr. Foto: Ståle Skogstad

For første gang

Tidlig på sekstitallet var Andersen i laboratoriet til senere nobelprisvinner Sir John Eccles i Canberra. Samarbeidet fikk mye å si for Andersens faglige utvikling, og også for Eccles’ videre forskning, ifølge nobelprisvinneren selv.

– Selv har jeg gjort tre ting jeg synes er brukbare, sier Andersen beskjedent:

– I 1962 viste Eccles og jeg at en bestemt type synapser i lillehjernen og hukommelsessenteret hippocampus, var hemmende. Det var første gang noen kunne peke på en hemmende synapse.

– I hippocampus fant jeg og medarbeiderne mine ut hvordan de elektriske signalene som cellene bruker, ser ut. Denne tolkningen ble senere brukt av mange andre forskere. Dessuten fant vi at nervetrådene inne i hippocampus hovedsakelig ligger parallelt, slik at man kan skjære skiver av hippocampus uten å kutte nerveforbindelsene. Basert på dette utviklet min gruppe en metode for å holde skiver av hippocampus i live i glasskåler på en slik måte at deler av nervenettverket er intakte og kan studeres i detalj. Metoden ble en suksess og brukes nå av svært mange laboratorier verden over, forteller Andersen.

Norges første kvinnelige professor i medisin, Kirsten Kjelsberg Osen, tilhører også dette miljøet. Hun er blant dem i verden som vet mest om de innfløkte hørselsbanene i hjernen, og arbeidene hun publiserte på sekstitallet, ble en nøkkel som åpnet for et skred av nye studier på dette området.

På samme tid oppdaget Terje Lømo, sammen med forskeren Tim Bliss fra London, hvordan nervekontakter (synapser) kan trenes opp; såkalt langtidspotensiering (LTP).

– Dette er nå den mest populære modellen for celleendringer som er ansvarlige for læring og hukommelse.

– Modig som Nansen

En sentral person i forskningsmiljøet i dag er Jon Storm-Mathisen, også han elev av Per Andersen og Theodor Blackstad.

– På syttitallet gjorde han de første funnene som viser at gamma-aminosmørsyre (GABA) er det viktigste hemmende signalstoffet i hjernen og glutamat det viktigste stimulerende signalstoffet. Balansen mellom disse er helt avgjørende for at hjernen skal fungere. I 1983 publiserte Storm-Mathisen, i samarbeid med blant andre Ole Petter Ottersen, en banebrytende artikkel i Nature.

– Inntil da hadde ingen greid å lage en metode som gjør det mulig å se aminosyrer som glutamat og GABA i mikroskopet. Jon var modig og original som Nansen: Han fikk en kjempegod idé, nemlig å sprøyte aminosyren i “fiksert” form inn under huden på en kanin. Kaninens immunceller dannet et antistoff som festet seg hardt til aminosyren. Vevsnitt ble så behandlet med antistoff og etterbehandlet slik at antistoffet ble synlig i mikroskopet. Nå kunne man se signalstoffene direkte i vevet. Dette var et virkelig gjennombrudd, mener Andersen. Ja, så nyskapende var Storm-Mathisens metode, at redaktørene i Nature først refuserte artikkelen. Nå er såkalt immuncytokjemisk påvisning av aminosyrer så selvfølgelig at originalarbeidene knapt siteres lenger. Storm-Mathisen har stått for stadig nye
gjennombrudd i forskningen, og har publisert mer enn 200 artikler i internasjonale forskningstidsskrifter. Han er en av verdens mest siterte forskere.

Ole Petter Ottersen videreutviklet metoden sammen med Storm-Mathisen, slik at man nå kan måle mengden av aminosyrer i celler og cellebestanddeler ved hjelp av elektronmikroskopet.

– Ottersen har også studert hvordan glutamatreseptorene er fordelt i ulike synapser, og står bak mye av den banebrytende forskningen på vannkanaler i hjernens celler. Gjennom slike kanaler kan det strømme for mye vann inn i hjernen, slik som ved et hjerneslag, forklarer Andersen.

En av elevene til Per Andersen, Johan F. Storm, studerer aktiviteten i de enkelte hjernecellene; hvordan de elektriske signalene i cellene dannes og reguleres. Han har oppdaget flere ionekanaler som styrer nervecellenes følsomhet. En annen sentral forsker er Joel Glover.

– Glover er elev av Jan K. S. Jansen og arbeider med å kartlegge nervecellene i ryggmargen. Han vil finne ut hvordan nervecellene utvikler seg og er koblet sammen, og om det vil være mulig å reparere koblingene etter skade ved å plassere stamceller i et skadeområde, forteller Andersen.

Best også i dag

I dag er Anatomisk institutt blitt til Avdeling for anatomi ved Institutt for medisinske basalfag. Mange av forskerne som er utgått fra “Oslo-skolen i nevroanatomi”, er nå ved Senter for molekylærbiologi og nevrovitenskap, et av landets sentre for fremragende forskning. Aldri tidligere i Norge har så mange gode hoder innen nevrovitenskap og biomedisin gått sammen om et forskningstema som har med hjernen å gjøre. Målet er å finne ut mer om de molekylære og genetiske mekanismene for signalformidling, aldring og celledød i sentralnervesystemet.

– Det er ingen tvil om at hjerneforskningsmiljøet ved Universitetet i Oslo er verdensledende den dag i dag, konkluderer Per Andersen.

FAKTA OM HJERNEN

Tekst: Yngve Vogt

Menneskehjernen er resultatet av evolusjon gjennom mer enn én milliard år.

Hjernen vår har mer enn 100 milliarder nerveceller. De sender signaler til hverandre i et ufattelig komplisert nettverk. Hver av nervecellene kan kommunisere med et titalls tusen andre nerveceller.

Hjernen utgjør bare to prosent av kroppsvekten, men står likevel for en femtedel av det samlete energiforbruket.

Hjernen består av 80 prosent vann og ti prosent fett. Hjernen trenger blant annet oksygen og glukose til den daglige driften.

Sammen med ryggmargen danner hjernen sentralnervesystemet. Ryggmargen inneholder forbindelser mellom hjernen og kroppen.

Hjernen mottar nerveimpulser fra kroppens sanseceller. Etter at informasjonen er behandlet sender hjernen instrukser tilbake til kroppens muskler og organer.

Storhjernen inneholder hjernens kontrollsentre. Storhjernen bearbeider sanseinntrykk og signaler fra kroppen og er ansvarlig for fornuft, intelligens, hukommelse og læring.

Mesteparten av signalbehandlingen foregår i det ytre laget av storhjernen. Dette området kalles for hjernebarken. Evnen til abstrakt tenkning og til å ta beslutninger er særlig knyttet til den fremre delen av hjernebarken.

Storhjernen er delt opp i to hjernehalvdeler. Venstre side håndterer sanseinntrykk og muskler på høyre side av kroppen, og omvendt. Hjernebjelken er bindeleddet mellom de to hjernehalvdelene.

Hjernestammen består av mellomhjernen, midthjernen, hjernebroen og den forlengede marg.

Hjernestammen inneholder viktige kontrollsentre for søvn, bevissthet, åndedrett og sirkulasjon. Den koordinerer en lang rekke reflekser om spyttsekresjon, oppkast, blodtrykk, pupillestørrelse og øyefokusering.

Hjernestammen danner forbindelsen mellom storhjernen, lillehjernen og ryggmargen.

Lillehjernen er kontrollsenter for bevegelser. Når storhjernen bestemmer at en bevegelse skal utføres, står lillehjernen for hvordan bevegelsen blir utført.

Hypofysen henger sammen med mellomhjernen og spiller en sentral rolle for kroppens hormonproduksjon.

Emneord: Medisinske fag, Basale medisinske, odontologiske og veterinærmedisinske fag, Human anatomi, fysisk antropologi Av Trine Nickelsen
Publisert 1. feb. 2012 11:50
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere