Forfattere
Din hjerne sender beskeder gennem små celler kaldet neuroner, som styrer alt, hvad din krop gør, fra at bevæge din hånd til at beskytte dig mod smerte. Beskederne sendes gennem specielle porte på neuroner kaldet AMPA-receptorer, som åbner, når et kemikalie kaldet glutamat binder sig til dem. Når disse porte ikke fungerer korrekt, kan det føre til problemer i hjernen, såsom epilepsi eller Alzheimers sygdom. Forskere undersøger, hvordan et naturligt kemikalie, liposyre, kan kontrollere disse porte. I vores undersøgelse tilføjede vi liposyre til celler med AMPA-receptorer og observerede, at det holdt receptorerne åbne lidt længere, hvilket kunne forhindre hjernecellerne i at blive beskadiget. Liposyre kan derfor være nyttigt til behandling af hjernesygdomme ved at hjælpe receptorerne med at fungere på det rigtige niveau for at beskytte hjernen.
Siden jeg var barn, har jeg undret mig over, hvilke af kroppens organer der er de mest komplekse og vigtige. Da jeg blev ældre, indså jeg, at det var hjernen – med dens fantastiske kontrol over kroppen gennem nervesystemet. Hjernen styrer ikke kun alle bevidste handlinger, såsom at bevæge vores hænder eller gå, men beskytter os også mod skader. Når en person for eksempel rører ved noget farligt, såsom en skarp kniv eller et varmt objekt, sender nervesystemet hurtigt signaler for at hjælpe personen med at undgå at komme til skade. Det er fascinerende, hvordan dette system beskytter os.
Der er to hoveddele i nervesystemet: det primære nervesystem, der kaldes centralnervesystemet og omfatter hjernen og rygmarven, og det forgrenede netværk, der strækker sig gennem hele kroppen, kaldet det perifere nervesystem [1]. Nervesystemet består af neuroner, som er celler med en cellekrop, en lang trådlignende gren (dækket af et fedtlag, der fremskynder signalerne) og mange små antennelignende grene, der modtager signaler fra andre neuroner [2]. Signalerne løber langs disse tråde til hjernen og rygmarven, så kroppen kan trække sig væk fra faren. Senere i artiklen vil vi forklare, hvordan sådanne signaler, når de bliver for stærke eller varer for længe, kan skade selve hjernecellerne.
Neurotransmission er betegnelsen for overførsel af information mellem neuroner. Neurotransmission finder sted i det lille mellemrum mellem neuroner, kaldet synapsen, og involverer et elektrisk signal, der bæres af ladede partikler kaldet ioner, som lader vigtige budskaber passere ind i cellerne og giver hjernen evnen til at tilpasse sig (figur 1) [3].
AMPA-receptorer på hjerneceller hjælper cellerne med at videregive beskeder hurtigt. Disse receptorer er afgørende for indlæring og hukommelse. Når hjernen sender en besked, frigiver den et stof kaldet glutamat, som binder sig til AMPA-receptorerne og åbner dem, så ioner kan trænge ind i cellen og videregive beskeden. Hvis AMPA-receptorerne ikke fungerer korrekt, kan hjernens funktion blive påvirket. Da tidlige beviser kæder nedbrydningen af AMPA-receptorerne sammen med de første stadier af hukommelsestab ved Alzheimers sygdom, kan forståelsen af, hvordan visse stoffer kan stabilisere disse receptorer, pege i retning af nye behandlingsformer.
For eksempel kan ændringer i de “byggesten”, der udgør AMPA-receptorerne, lade for meget calcium trænge ind i cellen og forårsage skader som følge af overaktivitet, hvilket skader hjernen. Ændringer i de gener, der regulerer AMPA-receptorerne, kan også forstyrre deres bevægelse til og fra synapsen – en proces, hvor hjernen sender flere receptorer til celleoverfladen, når den har brug for stærkere signaler, og trækker receptorerne tilbage ind i cellen, når den ønsker at reducere signalet. Hvis denne balance forstyrres, kan hjernecellerne muligvis ikke sende beskeder korrekt, hvilket påvirker hjernens signalering [4]. Mange hjernesygdomme, såsom autismespektrumforstyrrelse, Alzheimers sygdom og epilepsi, er forbundet med problemer med AMPA-receptorer. Liposyre er et naturligt kemikalie, der hjælper med at beskytte hjernen. Det gør det ved at dæmpe hævelse (betændelse) og stoppe skader forårsaget af skadelige molekyler. Ved at holde hjernecellerne sundere kan liposyre muligvis hjælpe med at behandle hjernesygdomme ved at sikre, at AMPA-receptorerne fungerer korrekt [5, 6].
For at undersøge, hvordan liposyre påvirker AMPA-receptorer, var vi nødt til at vælge en bestemt type celler. I stedet for at bruge ægte hjerneceller brugte vi specielle laboratorieproducerede celler kaldet HEK293T-celler (figur 2). Disse celler stammer fra humant væv og er meget nemmere at dyrke og kontrollere end ægte neuroner. For at få dem til at fungere som neuroner giver vi cellerne nye instruktionsmolekyler (DNA eller RNA), der lærer dem at opbygge de samme AMPA-receptorgate, som findes i hjerneceller. Disse instruktioner fortæller cellerne, at de skal opføre sig mere som hjerneceller. Efter at have givet cellerne to dage i en varm inkubator til at gennemføre denne ændring, kontrollerede vi, om det virkede, ved at tilføje et farvet protein. Hvis cellerne lyser med farve, ved vi, at processen var vellykket.
Neuroner sender elektrisk-kemiske beskeder via kemiske stoffer kaldet, som hjælper disse signaler med at bevæge sig på tværs af en synapse. Hvis neuroner beskadiges, eller det kemiske miljø omkring dem ændres, f.eks. under sygdom eller efter skade, kan strømmen af neurotransmittere forstyrres. For at se, hvordan liposyre ændrer de signaler, der sendes mellem neuroner, brugte vi en meget følsom elektrisk registreringsteknik, der gør det muligt for os at måle den elektriske strøm, som er strømmen af ioner inde i en enkelt AMPA-receptorport. Vi bruger et meget tyndt glasrør, der kaldes en mikropipette. Mikropipetten fyldes med en opløsning, og når den berører cellemembranen, dannes der en tæt forsegling. Tænk på cellen som et lille hus: Vi laver forsigtigt et vindue, der er lige stort nok til at kigge ind, så vi kan se “lysene” (ionstrømme) tænde og slukke. Gennem dette vindue måler vi, hvordan ioner bevæger sig gennem AMPA-receptoren, , så vi kan se nøjagtigt, hvor aktiv cellen er. Denne teknik, der kaldes en helcelle-patch-clamp-, hjælper os med at få nøjagtige målinger af, hvordan ionkanalerne fungerer.
I vores undersøgelse anvendte vi den form for liposyre, som kroppen naturligt bruger (kaldet α-liposyre eller α-LA), på HEK293T-cellerne og brugte derefter whole-cell patch clamp til at se, hvordan α-LA påvirker AMPA-receptorerne (figur 3). Vi sammenlignede, hvor meget strøm der normalt flød gennem portene, når cellerne kun fik glutamat, hjernens sædvanlige nøgle, der åbner AMPA-receptorer, med når de fik glutamat plus α-LA. Vi fandt ud af, at α-LA gjorde strømmen mindre, hvilket betyder, at det svækkede AMPA-receptorenes respons.
Vi opdagede også, at α-LA virkede bedst ved en bestemt mængde (14 mikromolar), og at det kun krævede en lille mængde α-LA for at se en effekt (3,5–4 mikromolar). Vi holdt glutamatniveauerne omhyggeligt stabile , mens vi justerede mængden af α-LA for at se, hvordan receptorerne reagerede. Vi fandt ud af, at AMPA-receptorerne “slukkede” hurtigere, når både glutamat og α-LA var til stede, sammenlignet med kun glutamat. Det betyder, at receptorerne blev mindre aktive dobbelt så hurtigt, når de blev udsat for α-LA. Dette anses for at være signifikant, fordi denne hurtigere nedlukning forkorter den tid, hvor ioner som calcium strømmer ind i cellen, hvilket mindsker risikoen for overaktivitet, der kan bidrage til stress eller endda beskadige neuronet og føre til sygdom.
I denne undersøgelse blev en type liposyre testet på AMPA-receptorbyggesten for at teste, om den kunne bremse portene og forhindre for meget calcium i at strømme ind i cellen. Vores resultater er vigtige, fordi liposyre er kendt for sin evne til at reducere betændelse og beskytte hjerneceller mod skader forårsaget af for eksempel Alzheimers sygdom. I Alzheimers sygdom fungerer AMPA-receptorer ikke korrekt, så undersøgelser af liposyre kan give nyttig information, der kan hjælpe forskere med at udvikle nye behandlinger eller forebyggelsesmetoder. Da vi endnu ikke ved meget om AMPA-receptorer, kan undersøgelser af liposyre forbedre vores forståelse af, hvordan de fungerer. Selvom vores eksperimenter målte, hvordan liposyre dæmper den elektriske respons fra AMPA-receptorer i forenklede laboratorieceller, skal fremtidige undersøgelser præcist fastslå, hvor og hvordan liposyre binder sig til disse receptorer inde i virkelige neuroner, hvilket kan føre til vigtige fund om Alzheimers og andre hjerne-relaterede sygdomme.
Neuroner: Specielle hjerne- og nerveceller, der sender og modtager signaler.
Neurotransmission: Hjernens “sms-system”, hvor små signaler sendes mellem nervecellerne.
Synapse: Det lille mellemrum, hvor to neuroner mødes og overfører kemiske beskeder.
Ioner: Små ladede partikler, såsom natrium eller calcium, der skaber den elektriske del af nervesignaler.
AMPA-receptor: En “port” på neuroner, der åbner for at lade ioner komme ind, når glutamat ankommer.
Glutamat: Hjernens vigtigste “start”-kemikalie, der starter mange nervesignaler.
Liposyre: En naturlig forbindelse, der beskytter hjerneceller ved at dæmpe hævelse og reducere skader.
Neurotransmitter: En kemisk budbringer, der overfører signaler fra en neuron til en anden.
Hele-celle patch clamp: Et laboratorieværktøj, der giver forskere mulighed for forsigtigt at “lytte” til de små strømme inde i en celle.
[1] Jakobi, J. M., Kohn, S., Kuzyk, S., og Fedorov, A. J. N. 2017. Når det er godt at sparke lægen – en simpel refleks. Front. Young Minds 5:10. doi: 10.3389/frym.2017.00010
[2] Südhof, T. C., og Malenka, R. C. 2008. Forståelse af synapser: fortid, nutid og fremtid. Neuron 60:469–76. doi: 10.1016/j.neuron.2008.10.011
[3] Royo, M., Escolano, B. A., Madrigal, M. P., og Jurado, S. 2022. AMPA-receptorfunktion i hypothalamiske synapser. Front. Synaptic Neurosci. 14:833449. doi: 10.3389/fnsyn.2022.833449
[4] Chater, T. E., og Goda, Y. 2014. AMPA-receptors rolle i postsynaptiske mekanismer for synaptisk plasticitet. Front. Cell. Neurosci. 8:401. doi: 10.3389/fncel.2014.00401
[5] Fleming, J. J., og England, P. M. 2010. AMPA-receptorer og synaptisk plasticitet: en kemikers perspektiv. Nat. Chem. Biol. 6:89–97. doi: 10.1038/nchembio.298
[6] Qneibi, M., Nassar, S., Bdir, S., og Hidmi, A. 2022. α-Liposyrederivater som allosteriske modulatorer til målretning af AMPA-type glutamatreceptors gatingmoduler. Cells 11:3608. doi: 10.3390/cells11223608
Mange tenniskampe finder sted i varme omgivelser, når solen skinner. Tennisspillere skal derfor træne i varmen for at lære at præstere under varme forhold. Selvom de måske får rådet til at bære lyst tøj, bærer mange spillere sorte T-shirts under træning og kampe. Denne undersøgelse, der blev gennemført med unge, dygtige tennisspillere, undersøgte, om T-shirtens farve (sort eller hvid) havde nogen indflydelse på spillerne. Under to træningskampe i varmen (32 °C) målte vi luft- og T-shirt-temperaturen, hvor hårdt spillerne følte, at de arbejdede, hvor komfortable de følte sig med omgivelserne, og hvor trætte de følte sig. Resultaterne viste, at når man spiller tennis udendørs i varmen, har T-shirtens farve ingen indflydelse på fysiske faktorer som temperatur. At bære en sort T-shirt kan dog have en negativ indflydelse på mentale faktorer ved at øge atleternes følelse af at arbejde hårdt, træthed og ubehag.
…
Børn har brug for at bevæge sig. Bevægelse af kroppen kaldes også fysisk aktivitet. Fysisk aktive børn har sundere kroppe og sind. Når børn er fysisk aktive, hjælper det deres kroppe og sind med at føle sig godt tilpas. De fleste børn opfylder ikke de nationale anbefalinger for fysisk aktivitet. Skoler er et godt sted at hjælpe børn med at bevæge sig mere. En måde at gøre dette på er at give børnene mulighed for at være fysisk aktive i klasseværelset. Når børn er fysisk aktive i klasseværelset, kaldes det bevægelsesintegration. Når børn sidder for længe, kan de føle sig triste og ensomme, men når lærerne bruger bevægelsesintegration, føler børnene sig gladere og klar til at lære. I denne artikel vil vi tale om, hvorfor bevægelsesintegration er vigtigt, og hvordan det kan hjælpe børn med at klare sig bedre i skolen.
…
Cerebral synshandicap (CVI) er en synsforstyrrelse forårsaget af hjerneskade, der gør det vanskeligt at behandle information fra øjnene. Selvom deres øjne fungerer fint, har børn med CVI ofte svært ved at finde og genkende objekter, især på rodede eller travle steder. Klinikere, såsom øjenspecialister (der studerer øjne og synsfunktioner) og neuropsykologer (der studerer hjernefunktioner), arbejder på at identificere børn med CVI og støtte dem, hvis de har det. En nyttig test er en visuel søgeopgave, der viser, hvordan børn leder efter ting. Hvorfor er det svært for børn med CVI at søge? Videnskabelige forskere bruger værktøjer som øjenregistrering, der viser, hvor børn kigger hen under en søgning, og hjerneafbildning, der hjælper dem med at forstå, hvordan dele af hjernen arbejder sammen. Ved at kombinere klinisk praksis og videnskabelig forskning kan vi bedre forstå, hvordan børn med CVI oplever verden, og finde nye måder at hjælpe dem i dagligdagen.
…
Forestil dig at kunne styre dit yndlingsvideospil ved blot at tænke på det! Det lyder måske som science fiction, men denne utrolige teknologi er ved at blive en realitet takket være hjerne-computer-grænseflader (BCI’er). BCI’er muliggør kommunikation mellem hjernen og et kunstigt apparat. Forestil dig din hjerne som en kraftfuld maskine, der sender elektriske signaler, når du vil gøre noget, f.eks. styre en robotarm med tankerne, efter at du har mistet evnen til at bevæge dine hænder. BCI’er overfører hjernesignaler til en computer, som derefter lærer at forstå disse signaler og oversætte dem til instruktioner, der styrer enheden. I denne artikel udforsker vi en verden, hvor sind og maskiner interagerer, og hvor mulighederne kun er begrænset af vores fantasi.
…