neuronal aktivitet

Neuronal aktivitet
NERVECELLERNES primære funktion er overførsel af information, både inden for den samme celle, mellem 2 eller flere celler i nervesystemet, og fra en nervecelle til en muskel- eller spytkirtel. Nerveceller deler mange egenskaber med organismens andre celletyper, men er specialiserede til at overføre informationen. Et af neuroforskningens væsentlige mål er at forstå, hvorledes nerveceller påvirker hinanden og skaber specifik adfærd hos dyr eller mennesker. Grundlaget for meget af den viden vi har i dag stammer, f.eks. nervesystemet hos igler eller snegle, som kun har få nerveceller. Her har man kunnet fastlægge alle nervecellernes egenskaber, og hvilken betydning ændring i aktivitet i én celle har for adfærden. Vi er dog stadigvæk meget langt fra at forstå, hvorledes egenskaber i enkelte celler eller grupper af celler påvirker tankevirksomhed eller adfærd hos mennesker.

Figure 1.

Nye metoder til måling af blodgennemstrømning i hjernen- og i andre organer – anvender laser lys, hvor man måler på egenskaberne i det lys der tilbagekastes fra vævet. Dette kan gøres med billeddannende teknikker her såkaldt »Laser-Doppler Perfusion Imaging« hvor hjernens blodforsyning registreres i hurtig rækkefølge. Figuren viser blodforsyningen i en rottehjerne i 18 billeder, der er taget med 20 sekunders mellemrum, medens en forstyrrelse i hjernens kaliumstofskifte spreder sig over hjernebarken. Forstyrrelsen udløstes i rottens pandelap, der svarer til nederste venstre hjørne, og bredte sig herfra til resten af hjernen med en hastighed på 3 mm per minut. Farverne indikerer hjernens signal intensitet. En øget signal intensitet skyldes såvel udvidelse af de små blodkar på hjernens overflade, som øget flow i hårkarnettet i hjernebarken.
Hjernen anvender kemiske signalstoffer til overførsel af information mellem celler, ofte simple aminosyrer, som påvirker specifike modtagermolekyler på målcellen. Herved udløses en række biokemiske ændringer i målcellen, for eksempel øget aktivitet af vigtige enzymer, eller ændringer i cellens indhold af ioner. Foruden almindelige signalstoffer frigør visse nerveceller også luftarter, som samordner aktiviteten i større grupper af celler. Det er karakteristisk, at signalstoffer under normale forhold er tilstede kortvarigt og i lave koncentrationer i hjernen. Ved sygdom, som f.eks. blodpropper i hjernen, virker signalstofferne som nervegifte, idet der finder en ophobning sted på grund af den manglende ilt- og blodforsyning.
Undersøgelser af de kemiske budbringere i nervecellerne har fået nyt liv med fundet af gasser som signalstoffer. Det vigtigste af disse stoffer er nok nitrogen oxid, kaldet NO, som også er et signalstof i blodkar. Modtagemolekylet for NO er et enzym, guanylat cyklase, som kun findes i visse typer nerveceller og i blodkarrene. NO er det aktive stof i nitroglycerin, som mange mennesker må bruge på grund af åreforkalkning i hjertet. NO får blodkarrene til at slappe af således at der kan løbe mere blod igennem dem. Der er nyt at NO er et signalstof i hjernen. Genetisk manipulerede dyr, som mangler NO i blodkarrene, får forhøjet blodtryk. Voksne dyr, der mangler NO i hjernen udvikler særprægede adfærdsforstyrrelser. De er voldelige og har en ustyrlig seksualitet. I Amerika kalder man denne type mus »Rape and killer mice«. Det er endnu uvist om volds- og seksualforbrydere i samfundet også har denne biokemiske defekt, men det er værd at studere. Hos normale dyr (og måske mennesker) er NO af betydning for hukommelsesfunktionen, idet nedsat dannelse af NO medfører svækkelse af de hukommelsspor man kan inducere eksperimentalt. NO er tilige vigtig for de øgninger i blodgennemstrømning, som følger øgning i nervecelleaktivitet, og som anvendes til kortlægning af hjernens funktion. Nye danske undersøgelser fokuserer på NO’s betydning for hjernens blodforsyning, og som mekanisme ved svulster i nervesystemet. NO er taget som eksempel, idet koncentreret forskning udført i en kortere periode – mindre end 10 år – har afdækket nye funktioner i nervesystemet – og eksemplerne fra forsøg med genmanipulation viser, hvor små ændringer i hjernens biokemi der skal til for at ændre et dyrs adfærd.
Vævsvæsken, der omgiver cellerne i nervesystemet reguleres normalt meget fint af nervecellerne, og en barrierre i blodkarrene sørger for, at ændringer i kroppens indhold af mineraler og næringsstoffer kun har beskeden indflydelse på nercellernes funktion. Regulationen kan brydes, enten fordi hjernen magler ilt eller sukker, eller af grunde vi ikke kender. Under disse omstændigheder virker forstyrrelser i hjernens ionbalance som sygdomsmekanisme af betydning for udvikling af migræne, epilepsi og blodpropper i hjernen. Danske undersøgelser har fokuseret på disse ion-forstyrrelser ved migræne, og har dannet grundlag for den første dyreexperimentelle model for migræne, og for udviklingen af nye farmaka der anvendes i migrænebehandlingen.