Hjernen er ikke bare en klump af kød, men består af en hel masse små og store folder, der giver hjernen sin karakteristiske form. Faktisk har folderne betydning for intelligens og risikoen for udvikling af neurologiske forstyrrelser som autisme, ADHD og epilepsi. Ny forskning viser, hvilke gener der bestemmer, hvordan hjernen skal foldes.
Hvis man åbner en hjerne, vil man hurtigt se, at den ikke bare er én stor klump kød, men at den i stedet er opbygget af en hel masse folder, der giver hjernen en helt særlig form.
Måske ser det hele vilkårligt ud, men faktisk er folderne helt ens mellem mennesker, og det er de også mellem andre dyr.
I mange år tillagde forskere ikke folderne den store betydning, men nyere forskning har vist, at folderne korrelerer med intelligens. Dyr med flere folder er ofte mere intelligente.
Forskning har også vist, at hos personer med enten lav intelligens eller neuroudviklingsforstyrrelser som ADHD, autisme eller epilepsi er der ofte forstyrrelser i foldningsmønsteret.
Nu viser et nyt studie, hvilke gener der er ansvarlige for, at hjernen bliver foldet korrekt under hjerneudviklingen.
Forskningen kan måske danne grundlag for helt nye undersøgelser af årsagerne til neuroudviklingsforstyrrelser.
”På den ene side er hjernens foldning associeret til kognitiv performance. På den anden side er misfoldning associeret til neuroudviklingsforstyrrelser. Det gør det meget interessant for os at undersøge, hvad der ligger til grund for, om hjernen bliver foldet korrekt under udviklingen,” forklarer en af forskerne bag studiet, professor Vijay Tiwari fra Institut for Molekylær Medicin ved Syddansk Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Science Advances.
Hjernen består af unikke bakker og dale
Hjernens foldning begynder allerede tidligt under fosterudviklingen, hvor hele hjernens endelig udformning tager sin begyndelse.
I den sammenhæng er en lang række gener ansvarlige for, at hjernen kommer til at se ud, som den bør gøre for at være optimalt funktionel.
I studiet har forskerne undersøgt hjerner fra fritte-embryoner.
Selvom dyr har forskellige hjerner, ligner frittens hjerne faktisk menneskers med hensyn til både vævsanatomi og foldning, og det derfor tilbyder en unik mulighed til at afkode mekanismerne bag hjernens foldning hos mennesker ved at se på de bagvedliggende mekanismer i fritter.
Forskerne undersøgte, hvad der skaber de såkaldte gyri (folderne) og sulci (dalene) i hjernen under udviklingen.
Det gjorde de meget simpelt ved, at de i den udviklende hjerne undersøgte, hvilke gener der var aktive i den embryonale hjerne i de områder, der danner gyri, og i de områder, der danner sulci.
Specifikke gener skyld i misfoldning af hjernen
Resultatet af undersøgelsen afslørede for det første, at det epigenetiske udtryksmønster er forskelligt mellem de to regioner i hjernen før foldningsmønstret bliver morfologisk synlig.
Det viser ifølge Vijay Tiwari, at hjernens foldning under udviklingen er bestemt af distinkte eksisterende genetiske programmer.
Forskerne identificerede også en række gener involveret i denne genetiske program, blandt andet transkriptionsfaktoren Cux2, der regulerer udtrykket af flere forskellige andre kritiske gener.
Blandt andet er Cux2 højere udtrykt i de dele af hjernen, der danner sulci sammenlignet med i gyri, men efter forskerne overudtrykte Cux2 under udviklingen, blev hjernet misfoldet.
Det peger ifølge Vijay Tiwari ret tydeligt på, at genet er vigtigt for at få foldet hjernen korrekt og skabt de rette dale og bakketoppe for en optimalt fungerende hjerne.
”Vi kunne genskabe nogle af de samme forstyrrelser, som vi også ser hos mennesker med kognitiv dysfunktion. Det er første gang, at nogen kobler mange bestemte gener og epigenetiske mekanismer i hjernens foldning og til muligvis forbundne udviklingsforstyrrelser,” siger han.
Kan lede til bedre forståelse af udviklingsforstyrrelser
Ifølge Vijay Tiwari danner opdagelsen grundlaget for et helt nyt forskningsområde inden for forståelse af neuroudviklingsforstyrrelser.
Forskerne har nu en liste af gener, som er vigtige for foldningen af hjernen.
Det næste skrift i forskningen bliver at finde ud af, om de samme gener kendes fra forhøjet risiko for udvikling af neuroudviklingsforstyrrelser.
”Vi kan for første gang få et indblik i, hvordan genetiske fejl kan lede til misfoldning af hjernen med betydning for blandt andet intelligens og risiko for udvikling af en lang række neuroudviklingsforstyrrelser,” siger Vijay Tiwari.
Han mener, at den videre forskning kan være med til at identificere specifikke biomarkører for forskellige udviklingsforstyrrelser og new terapeutiske strategier.
Viser det sig som eksempel, at et bestemt gen er relevant for korrekt foldning af hjernen under udviklingen, og det samme gen i genetiske studier er koblet til øget risiko for udvikling af autisme, kan en bedre forståelse af dette gens rolle både fungere som en biomarkør ved diagnosticering af autisme og skabe større forståelse for, hvad der leder til udvikling af autisme.
”Formålet er først og fremmest at finde genetiske biomarkører for udvikling af neurologiske lidelser, så vi kan identificere personer med disse lidelser og forstå, hvorfor de udvikler dem. På den lange bane åbner det måske også op for nogle terapeutiske muligheder, hvor vi muligvis kan genskabe de af hjernens funktioner, der er gået tabt, når hjernen ikke bliver foldet korrekt,” siger Vijay Tiwari.
