Dine sorte og blå hjerneområder og den historie, de fortæller om hjernesygdomme

Udgivet: 29. august 2024

Forfattere

Senegal Alfred Mabry, Elizabeth Riley

Alzheimers og Parkinsons er de to mest almindelige sygdomme, der påvirker folks hjerner og nerver på verdensplan. Du har måske et familiemedlem, en ven eller en nabo, som har fået en af disse diagnoser, og du har måske set, hvordan sygdommen har gjort deres liv mere udfordrende. Sygdommene er forskellige fra hinanden. Alzheimers forårsager primært tab af hukommelse og tænkeevne, mens Parkinsons mindsker kontrollen over kroppens bevægelser. De har dog to uventede ligheder. For det første begynder de med, at hjerneceller dør i små, specialiserede hjerneområder, som producerer kemikalier, der hjælper med at koordinere tanker og adfærd. For det andet begynder skaden på disse celler i begge hjerneregioner mange år, før folk viser nogen sygdomssymptomer – endda 20 år tidligere eller mere! For forskere, der arbejder på at opdage og forebygge hjernesygdomme, og for samfund, der forsøger at holde sig sunde, er det afgørende at forstå, hvordan disse hjerneområder ændrer sig ved sygdom.

Neurodegenerative sygdomme starter i to særlige hjerneområder

Alzheimers og Parkinsons er to almindelige sygdomme, der får hjerneceller, kaldet neuroner, til at dø. Du kender måske en voksen, f.eks. et familiemedlem, en ven eller en nabo, som lever med en af disse sygdomme og har problemer på grund af deres symptomer. Alzheimers er en sygdom, der forårsager alvorligt hukommelsestab, mens Parkinsons gør det sværere at kontrollere bevægelser. Selvom Alzheimers og Parkinsons i sidste ende påvirker mange hjernesystemer, begynder de med ændringer i helbredet i to vigtige hjerneområder: locus coeruleus og substantia nigra. Der kan ske ændringer i disse to hjerneområder i op til 20 år, før sygdomssymptomerne opstår. Regionerne har samme størrelse, og de gennemgår de samme forandringer under sygdommen.

Locus coeruleus findes i den nederste del af hjernen (kaldet hjernestammen), og den består af ca. 60.000 neuroner. Substantia nigra består af 400.000 neuroner og findes midt i hjernen i et område, der kaldes basalganglierne. Det lyder måske som mange neuroner, men disse regioner er bittesmå sammenlignet med andre hjerneområder – <0,00001% af hjernens neuroner findes i disse regioner. Locus coeruleus og substantia nigra findes i både venstre og højre hjernehalvdel.

Et farverigt hjernekemikalie, der kun findes i Locus Coeruleus og Substantia Nigra

Lighederne mellem disse to regioner fortsætter med deres unikke navne. På latin betyder “locus coeruleus” “blå plet”, og “substantia nigra” betyder “sort ting”. Disse hjerneområder har farverige navne, fordi de begge indeholder et mørkfarvet kemikalie kaldet neuromelanin. Neuromelanin minder meget om det pigment, der giver hud og hår dets farve. Den ene region ser sort ud og den anden blå på grund af forskelle i koncentrationen af neuromelanin. Neuromelanin er kun til stede i locus coeruleus og substantia nigra. Resten af hjernen ser grå eller hvid ud. Forskere kan finde locus coeruleus og substantia nigra hos levende mennesker ved hjælp af en særlig form for hjerneafbildning, der kaldes magnetic resonance imaging(MRI) [1] (figur 1A-C).

Figur 1: (A) Dette vandrette snit gennem hjernestammen viser neuromelanin i locus coeruleus (LC; pile). (B) Vi har lavet et kort, der viser, hvor LC normalt er (gul og rød), baseret på MR-scanninger af ca. 100 personer. (C) Dette er det samme kort over LC, når man ser på hjernen fra siden. (D) Dette vandrette billede af hjernestammen hos en patient med Parkinsons sygdom måler jern i hjernen. Når celler dør i substantia nigra (SN), frigives der giftigt jern, som giver et lysere gult signal (E). Hos en rask person er disse områder svagere, hvilket betyder, at neuronerne stadig er i live og ikke har frigivet deres jern.

Neuromelanin er ikke bare farverigt, og det gør mere end at give forskere mulighed for at finde locus coeruleus og substantia nigra på MR-billeder: Det ændrer risikoen for sygdom. Neuromelanin spiller både en beskyttende og en skadelig rolle for hjernens sundhed. Neuromelanin kan være beskyttende hos yngre mennesker, fordi det som en svamp kan opsuge toksiner (farlige stoffer), der kan skade hjernen. Men hvis neuromelaninet i disse hjerneområder opsuger flere toksiner, end det kan rumme, eller hvis det bliver beskadiget, kan det frigive toksiner som jern tilbage til hjernen [2] (figur 1D, E). Hvornår, hvordan og hvorfor neuromelanin bliver mere skadeligt end nyttigt, er spørgsmål, der stadig mangler svar. Disse svar kan fortælle os, hvordan de valg, vi træffer, når vi er unge, påvirker vores hjernesundhed som midaldrende og senere i livet.

Locus Coeruleus og Substantia Nigra spiller særlige roller i den menneskelige hjernes sundhed

Locus coeruleus findes hos alle hvirveldyr, dvs. alle dyr med rygrad – fra fisk til mennesker. Substantia nigra findes ikke hos alle hvirveldyr, men den er til stede hos de fleste. De roller, som disse hjerneområder spiller for hjernens sundhed, er dog specielle for mennesker. For eksempel har andre dyr ikke neuromelanin. Mennesker er også de eneste dyr (eller en af en meget lille gruppe), der naturligt udvikler neurodegenerative sygdomme. Det fortæller os, at der er noget ved den måde, locus coeruleus og substantia nigra fungerer på hos mennesker, som er anderledes end hos andre dyr. Forskere forsøger at finde ud af, hvorfor disse hjerneområder er modtagelige for skader, og hvordan den måde, mennesker bruger deres hjerner på, kan øge eller mindske risikoen for neurodegeneration [3].

En særlig rolle, som locus coeruleus og substantia nigra spiller, er at producere kemikalier, kaldet neuromodulatorer der hjælper med at kontrollere humør, bevægelse og årvågenhed. Disse kemikalier er vigtige for, hvordan vi føler, bevæger os og er opmærksomme (figur 2A). Neuromodulatorer ændrer neuronernes aktivitetsniveau og ændrer informationsstrømmen i hjernen for at hjælpe os med at udføre forskellige opgaver. Neuromodulatorer hjælper med al den komplekse adfærd, mennesker udfører, såsom at give anvisninger, reagere på en medicinsk nødsituation eller spille et skakspil. Ved Alzheimers og Parkinsons sygdomme er der ændringer i locus coeruleus og substantia nigra i produktionen og frigivelsen af neuromodulatorer meget tidligt i sygdomsforløbet. Ændringerne i neuromodulatorerne medfører ofte, at folk har problemer med at gøre eller tænke, hvad de vil, gå sikkert eller være opmærksomme, fordi disse adfærdsformer normalt understøttes af sunde neuromodulatorer.

Figur 2: (A) Hjernekemikalier fra substantia nigra (SN) og locus coeruleus (LC) arbejder sammen under opgaver som at cykle. Dopamin giver feedback, der hjælper dig med at træde rigtigt i pedalerne eller rette dig selv efter en fejl. Noradrenalin hjælper dig med at være opmærksom på det, der er vigtigt, som en sirene. (B) Sunde SN-celler er rige på neuromelanin og producerer neuromodulatorer effektivt. Ved Alzheimers og Parkinsons ophobes der giftstoffer i cellerne, som forårsager celledød og forringer funktionen. Disse celler mister neuromelanin og producerer mindre dopamin og noradrenalin, hvilket fører til symptomer som problemer med at bevæge sig, koncentrere sig, sove osv (figuren er designet af Annalee J. Pratt).

Hvad sker der, når Locus Coeruleus bliver syg?

Locus coeruleus er hjernens primære producent af et stof, der hedder noradrenalin. Noradrenalin øger opmærksomheden, engagementet, angsten og den fysiske ydeevne. Det hjælper os med at håndtere umiddelbare udfordringer eller farer. Noradrenalin påvirker adfærden ved at bevæge sig fra locus coeruleus til andre hjerneområder og påvirke informationsbehandlingen der. At have det rette niveau af noradrenalin i hjernen på det rette tidspunkt (ikke for meget eller for lidt i forhold til det, du prøver at gøre) er vigtigt for dit helbred [4].

Den adfærd og de mentale handlinger, der er forbundet med noradrenalin, som f.eks. årvågenhed og angst, er en del af Alzheimers sygdomsproces. Men det, der sker ved Alzheimers, er mere end mangel på noradrenalin. Den tidlige fase af sygdommen kan være præget af øget frigivelse af noradrenalin, hvilket forårsager angst og uro og påvirker søvncyklusserne. I de senere faser af sygdommen reducerer celledød i locus coeruleus frigivelsen af noradrenalin betydeligt, hvilket fører til uopmærksomhed og træthed. På det tidspunkt, hvor en Alzheimers-diagnose stilles, er mange locus coeruleus-neuroner typisk allerede døde. Et af vores vigtigste forskningsmål er at identificere disse snigende ændringer, der sker i locus coeruleus, før cellerne dør andre steder i hjernen.

Hvad sker der, når Substantia Nigra bliver syg?

I modsætning til locus coeruleus’ rolle som den primære producent af noradrenalin er substantia nigra en af flere hjerneområder, der producerer neuromodulatoren dopamin. Du har måske hørt om dopamin, fordi det spiller en vigtig rolle i belønnende aktiviteter som at spille videospil, spise lækker mad eller tilbringe tid sammen med venner. Men dopamin produceres også, når der sker en negativ begivenhed (som at lave en fejl i en test), eller når kroppen bevæger sig, eller når du lærer noget nyt.

Ved Parkinsons sygdom begynder norepinephrin-cellerne i locus coeruleus at dø, ligesom ved Alzheimers sygdom, mange år før substantia nigra-cellerne. Derefter begynder de dopaminproducerende celler i substantia nigra at dø. Forskerne ved, at tab af dopamin på grund af celledød i substantia nigra forårsager Parkinsons symptomer. Overraskende nok kræver det tab af 80 % af de dopaminproducerende celler i substantia nigra, før de sædvanlige bevægelsesvanskeligheder, der er forbundet med Parkinsons sygdom, viser sig (figur 2B). Det betyder, at processen med Parkinsons sygdom begynder mange år før symptomerne, ligesom processen med Alzheimers sygdom.

Hvis det lyder skræmmende, så er det det! Men vigtigst af alt har forskningen afdækket en masse information om det “snask”, der kan forårsage celledød i locus coeruleus og substantia nigra. Forskerne bruger disse oplysninger og opdager hele tiden mere, så vi kan gribe ind, før hjernen tager alvorlig skade. Vi kan måske også bruge den slags oplysninger til at holde os selv sundere.

Hold Locus Coeruleus og Substantia Nigra fri for hjernegrums

Den primære mistænkte for at starte celledøden i locus coeruleus og substantia nigra er hjernegrums. I Alzheimers er slammet lavet af proteinet beta-amyloid ophobes i hjernen. En vis mængde amyloid-affald udløser en anden type affald, kaldet hyperfosforyleret tau hvilket fører til celledød, der starter i locus coeruleus. I Parkinsons tilfælde er klumpen lavet af proteinet alpha-synucleinsom, når de klumper sig sammen, forårsager celledød. Forskerne er stadig usikre på, hvad der gør disse regioner modtagelige for skader fra disse forskellige typer hjernegrums.

Når locus coeruleus- eller substantia nigra-neuroner opdager, at der ophober sig snavs, kan de blive stressede. Stressede neuroner kan have mange problemer. De kan frigive neuromelanin og dumpe de giftstoffer, det indeholder, for at skabe endnu flere problemer. For nylig har vigtige eksperimenter forsøgt at måle gunk med hjernescanninger eller blodprøver eller at stoppe disse typer af gunk, før de fører til celledød [5]. At beskytte disse hjerneområder er ikke kun professionelle forskeres arbejde, men også noget, du kan begynde at tænke på for at holde dig selv sund. Selv om alle har en forskellig fysisk sammensætning, sundhedshistorie og miljø, er der stærke og enkle tiltag, du kan gøre for at holde din locus coeruleus og substantia nigra sunde (figur 3).

Figur 3: De handlinger og den adfærd, der er vist i denne figur, kan specifikt beskytte sundheden i locus coeruleus og substantia nigra ved at begrænse opbygningen af hjernegrums og neurodegeneration. Denne adfærd reducerer også en persons samlede risiko for andre tilstande, som diabetes eller hjertesygdomme, og understøtter en sund hjerne, hjerne-krop-kommunikation og generelt velbefindende. (A) Giftstoffer og pesticider kan forårsage degeneration. (B) Socialt engagement understøtter hjernens sundhed. (C) Søvn fjerner det “skidt”, der ophobes i din hjerne. (D) God ernæring og en sund kost beskytter hjernen. (E) Motion reducerer sandsynligheden for sygdom og symptomer (figur designet af Annalee J. Pratt).

Konklusionen er, at Alzheimers og Parkinsons sygdomme kan være forvirrende. Men at undersøge deres tidligste begyndelse kan hjælpe os med at forstå, hvorfor de opstår, og hvordan vi kan beskytte os selv. Locus coeruleus og substantia nigra, disse små, farverige, indflydelsesrige og beskyttelsesværdige hjerneområder, spiller en vigtig rolle i historien om neurodegeneration.

Ordliste

Neuromelanin: Et pigment som den slags, der giver farve til hår eller hud, men i din hjerne.

Magnetisk Resonans Imaging:  En måde at afbilde kroppens indre på til forskning og diagnosticering. MR bruger magneter og radiobølger til at tage billeder på en ikke-invasiv måde, så det er sikkert at udsætte sig for i længere tid.

Neurodegeneration: Den langsomme, kontinuerlige død af hjerneceller (neuroner) over tid. Forskellige sygdomme som Alzheimers og Parkinsons forårsager død i forskellige hjerneområder, hvilket giver forskellige symptomer.

Neuromodulatorer: Kemikalier som dopamin og noradrenalin, der ændrer den måde, hvorpå hjernen reagerer på begivenheder og information, og som påvirker vores følelser, tanker og handlinger.

Beta-Amyloid: Skidt, der klumper sig sammen i hjernen hos mennesker med Alzheimers sygdom. Disse klumper forårsager celledød (neurodegeneration).

Hyperfosforyleret tau: Et protein (tau), der er blevet unormalt modificeret (hyperfosforyleret, hvilket betyder, at der er blevet tilføjet for mange fosfatgrupper), så det klumper sig sammen. Dette sker i flere forskellige neurodegenerative sygdomme og forårsager celledød (neurodegeneration).

Alfa-synuclein: Gunk, der klumper sig sammen i hjernen hos personer med Parkinsons sygdom og andre beslægtede sygdomme og forårsager celledød (neurodegeneration).

Information om artiklen

Dette arbejde blev støttet af National Institutes of Health gennem F32 AG058479 til ER og R01 AG066430 til laboratoriet.
Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i fravær af kommercielle eller økonomiske relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

[1] Bae, Y. J., Kim, J. M., Sohn, C. H., Choi, J. H., Choi, B. S., Song, Y. S., et al. 2021. Billeddannelse af substantia nigra ved Parkinsons sygdom og andre parkinsonistiske syndromer. Radiology 300:260-78. doi: 10.1148/radiol.2021203341

[2] Iannitelli, A. F., og Weinshenker, D. 2023. Gåder i mørket: afkodning af forholdet mellem neuromelanin og neurodegeneration i locus coeruleus-neuroner. Neurosci. Biobehav. Rev. 152:105287. doi: 10.1016/j.neubiorev.2023.105287

[3] Matchett, B. J., Grinberg, L. T., Theofilas, P. og Murray, M. E. 2021. Den mekanistiske forbindelse mellem selektiv sårbarhed af locus coeruleus og neurodegeneration i Alzheimers sygdom. Acta Neuropathol. 141:631-50. doi: 10.1007/s00401-020-02248-1

[4] Sara, S. J., og Bouret, S. 2012. Orientering og reorientering: locus coeruleus formidler kognition gennem ophidselse. Neuron 76:130-41. doi: 10.1016/j.neuron.2012.09.011

[5] Siderowf, A., Concha-Marambio, L., Lafontant, D. E., Farris, C. M., Ma, Y., Urenia, P. A., et al. 2023. Vurdering af heterogenitet blandt deltagerne i Parkinson’s Progression Markers Initiative-kohorten ved hjælp af α-synuclein seed amplification: et tværsnitsstudie. Lancet Neurol. 22:407-17. doi: 10.1016/S1474-4422(23)00109-6

Mabry SA og Riley E (2024) Your Black and Blue Brain Regions and the Story They Tell About Brain Disease. På forsiden. Young Minds. 12:1371251. doi: 10.3389/frym.2024.1371251
Guilherme Lucas
Indsendt: 16. januar 2024; Accepteret: 6. august 2024; Udgivet online: 29. august 2024.
Copyright © 2024 Mabry og Riley

Læs videre

Forbrændinger er almindelige skader, der opstår, når varme, varme væsker, kemikalier, elektricitet eller endda solen beskadiger huden. Nogle forbrændinger er milde, som f.eks. solskoldning, mens andre kan være så alvorlige, at de beskadiger muskler, knogler eller endda organer. Mens de fleste forbrændinger er smertefulde, kan de mest alvorlige faktisk være smertefri, fordi de ødelægger nerverne. Forbrændinger svækker også hudens naturlige barriere, hvilket øger risikoen for infektion. Kroppen heler forbrændinger i tre faser, men dybere forbrændinger tager længere tid at komme sig over og kan efterlade permanente ar. Behandlingen afhænger af sværhedsgraden – nogle forbrændinger kan køles med vand, mens andre kræver akut lægehjælp. Denne artikel undersøger, hvad der forårsager forbrændinger, hvordan de klassificeres, og hvordan de heler, hvilket hjælper børn og deres omsorgspersoner med at forstå, hvordan man forebygger, håndterer og kommer sig efter disse skader.

Forestil dig dine knogler som fundamentet i et hus – de holder ikke kun din krop oprejst, men beskytter også dine organer og hjælper endda med at producere blodceller. Knogler består af en kombination af kollagen, som giver dem fleksibilitet, og mineraler som calcium, som giver dem styrke, og de spiller en afgørende rolle i kroppen. Vidste du, at dine tænder også er afhængige af stærke knogler? Alveolærknoglen, som støtter dine tænder, skal forblive sund for at sikre, at dit smil forbliver stabilt. Inde i knoglerne findes der specielle celler: osteoblaster opbygger ny knogle, mens osteoklaster “nedbryder” den gamle knogle. Når disse celler er ude af balance, kan der opstå knogletab omkring tænderne, som det ses ved parodontitis, en almindelig mundsygdom hos voksne. For at forebygge parodontitis er det afgørende at opretholde god mundhygiejne, en sund kost og en afbalanceret livsstil. Disse ting øger chancerne for, at dine knogler og tænder forbliver stærke og beskyttede gennem hele dit liv.

Bæredygtigt udviklingsmål 8: Anstændigt arbejde og økonomisk vækst har til formål at hjælpe mennesker med at få sikre og retfærdige jobs og tjene nok penge til at forsørge deres familier og lokalsamfund. Dette mål handler om at hjælpe virksomheder med at vokse på en bedre måde og behandle arbejdstagere retfærdigt. At skabe et nyt produkt, hæve eller sænke arbejdstagernes lønninger eller ændre måden, hvorpå arbejdet udføres, indebærer risikable beslutninger, som virksomhedsejere skal overveje. I øjeblikket er et stort spørgsmål, om virksomhederne skal holde fast i traditionelle metoder eller investere i smarte robotter og kunstig intelligens, som kan hjælpe dem med at arbejde hurtigere og bedre. Disse valg kan se enkle ud, men de har vigtige konsekvenser: hvor mange mennesker der får arbejde, hvilken slags arbejde de udfører, og endda hvor meget penge de tjener. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan teknologi kan forandre den måde, mennesker arbejder på, og hvordan forskere kan bruge matematiske modeller til at få et indblik i, hvordan fremtidens arbejdspladser kan komme til at se ud.

Alle føler sig bange nogle gange, men når en frygt bliver så stærk, at den forhindrer os i at gøre ting, vi gerne vil eller skal, og forstyrrer vores dagligdag, kan det betragtes som en fobi. At være bange for skræmmende ting, som højder, havet eller rotter, er godt og vigtigt for overlevelsen, men for meget frygt kan være skadelig og forårsage psykisk eller fysisk lidelse. Fobier udvikles på grund af mange faktorer. En faktor er genetik, hvilket betyder, at fobier kan nedarves i familien. Fobier kan også skyldes miljømæssige påvirkninger, såsom særligt skræmmende oplevelser. Derudover kan fobier opstå på grund af noget, der kaldes frygtkonditionering, hvor hjernen lærer at forbinde noget harmløst med en følelse af fare. Fobier kan endda udvikle sig ved at se en anden være bange for noget ( ). I denne artikel diskuterer vi nogle af de måder, hvorpå en fobi kan udvikle sig, og hvordan de kan behandles.

Tak for din tilmelding.

Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.

Med venlig hilsen
MiLife