Forfattere
Vores hjerner er som utroligt komplekse puslespil med milliarder af brikker, der har vokset og udviklet sig, siden før vi blev født. Men vidste du, at små, hårlignende strukturer på vores celler kaldet primære cilier spiller en stor rolle i denne proces? Primære cilier fungerer som antenner, der hjælper vores hjerneceller med at kommunikere, rejse og endda opbygge forbindelser ved at styre samlingen af dette store puslespil. Men når de primære fimrehår ikke kan dannes ordentligt eller ikke kan fungere problemfrit, kan det påvirke udviklingen af mange organer, herunder hjernen. Forskere har fundet ud af, at kortere eller færre primære cilier er forbundet med tilstande, der kan påvirke hjernens udvikling, herunder en gruppe lidelser, der kaldes ciliopatier. Ved at forstå betydningen af primære cilier kan vi finde ud af mere om hjernens udvikling og den rolle, cilier spiller i samlingen af dette store puslespil.
Den menneskelige hjerne er virkelig bemærkelsesværdig og består af omkring 86 milliarder små celler, som arbejder sammen om at kontrollere alle kroppens funktioner og handlinger. Men hvordan bliver sådan et kompliceret organ til? Det hele startede, før vi blev født, da vi bare var bittesmå embryoer (Figur 1A). På dette stadie er stamceller deler sig konstant og skaber alle de forskellige typer celler, der udgør vores kropsdele. Ved at modtage signaler fra de omkringliggende celler begynder stamcellerne i et embryo at sætte sig selv sammen og blive mere specialiserede og påtage sig specifikke roller som f.eks. at overføre information som neuroner understøtter hjernens funktion som gliaceller eller endda danne muskler, hud eller blod. I hjernen kaldes stamcellerne med en vis grad af specialisering neurale stamceller (NPC’er) (Figur 1B).
Neurale stamceller har en ekstraordinær evne: De kan forvandle sig til to slags mere komplekse celler – de kan blive til enten neuroner eller gliaceller (figur 1C). Neuroner er specialiserede hjerneceller, der kan modtage og sende information, ikke kun til andre neuroner, men også til andre typer celler. Neuronernes aktivitet og kommunikation gør det muligt for os ikke kun at tænke og skabe minder, men også at se, bevæge os, tale og endda lytte til lyde. Gliaceller har andre vigtige roller, som f.eks. at støtte neuroner og rydde op i deres affaldsprodukter, beskytte hjernen mod infektioner, hjælpe med at reparere ting, når der er et problem, og sikre, at alt kører glat i hjernen. På en måde er gliaceller som limen, der holder neuronerne godt fast – det er netop, hvad ordet “glia” betyder (lim på græsk).
Når et nyt neuron dannes i en hjerne under udvikling, skal det transporteres til sit specifikke sted (figur 1D). Efterhånden som neuronerne sætter sig sammen for at danne hjernens struktur, dannes der forbindelser mellem neuronerne, som kaldes synapser (Figur 1E). Synapser gør det muligt for neuroner at kommunikere med hinanden, for det meste gennem kemiske signaler (figur 1F). Ligesom puslespilsbrikker skal neuroner passe effektivt sammen og opbygge det helt rigtige antal forbindelser. Efterhånden som flere og flere neuroner forbindes med hinanden, skabes der et stort, sammenflettet net, som danner det, der kaldes neurale kredsløb (Figur 1G). Når det sker, bliver de forskellige dele af hjernen organiseret i regioner, som hver især kan spille en mere specifik rolle i forhold til at tænke, lære, tale, se eller kontrollere kroppens bevægelser (figur 1H).
Men hjernens udvikling stopper ikke der. Når vi vokser og lærer nye ting og udvikler nye interesser som sport eller musik, kan vores neuroner danne endnu flere synapser. Denne evne til at ændre forbindelserne mellem neuroner kaldes plasticitet, og på den måde ændrer og tilpasser hjernen sig hele tiden – takket være hjernecellernes hårde arbejde og deres særlige “antenner”, de primære fimrehår.
Primære cilier er små, antennelignende strukturer, og hver celle har kun én. De hjælper cellen med at opfange signaler og kommunikere, som en minisatellit, der indsamler information. For neuroner og glia hjælper denne antenne med at sende og modtage signaler mellem hjerneceller. Denne funktion er især vigtig, når hjernen udvikler sig, fordi primære cilier hjælper cellerne med at opfange vigtige kemiske beskeder, der fortæller dem, hvornår de skal udføre bestemte opgaver, såsom at dele sig og lave flere kopier af sig selv og blive mere komplekse “voksne” celler (hvilket kaldes differentiation), eller migrerer til et bestemt sted i hjernen (figur 2) [1-3.]
For eksempel fortæller NPC’ernes primære cilier dem, hvornår de skal dele sig til enten flere NPC’er eller til neuroner eller glia, som ikke deler sig længere. På den måde har hjernen en mekanisme, der sikrer, at den har præcis det antal celler, den skal bruge for at fungere på en sund måde. Når neuronerne har differentieret sig, skal de vide, hvor de skal hen i hjernen – det er her, deres antenner kommer i spil igen. Primære cilier opfanger signaler fra naboceller, som fortæller neuronerne, hvor de skal hen, og endda hvor de skal danne nye synapser. Baseret på de signaler, som de primære cilier opsamler, dannes der flere synapser, og disse forbindelser er med til at skabe modne neurale kredsløb.
Alt i alt spiller de primære fimrehår en vigtig rolle i at samle og organisere de puslespilsbrikker, der udgør hjernen, og det er meget vigtigt, at de gør dette job helt rigtigt. Når en brik ikke er på plads, ikke er i orden, eller når der endda er for mange brikker, kan det resultere i helbredsproblemer.
Når primære cilier enten dannes forkert eller slet ikke kan dannes, fungerer de ikke ordentligt, og det kan resultere i sygdomme, herunder en gruppe af sygdomme kaldet ciliopathies. Ciliopatier kan påvirke nogle få organer eller flere organer, herunder hjernen, leveren og nyrerne; i alvorlige tilfælde kan det endda være dødeligt for det udviklende embryo. Når hjernen påvirkes af ciliopatier, har dens puslespilsbrikker – neuronerne og glia – problemer med at forbinde og kommunikere med hinanden. Hvis det sker, vil personen have svært ved nogle aktiviteter, f.eks. at lære nye ting. Ændrede primære cilier er også forbundet med neurologiske udviklingsforstyrrelser som f.eks. autismespektrumforstyrrelse og intellektuel funktionsnedsættelse, hvor hjernens udvikling er hæmmet. Neurologiske udviklingsforstyrrelser kan ikke kun påvirke, hvordan folk lærer, men også evnen til at kommunikere eller endda bevæge sig, hvilket gør livet mere udfordrende.
For at lære mere om neuroudviklingsforstyrrelser og primære cilier lavede forskere eksperimenter med musehjerneceller og endda menneskeceller fra personer med forstyrrelser, herunder fragilt X-syndrom, Rett-syndrom og MBD5-associeret neuroudviklingsforstyrrelse (MAND) [4-6]. Forskerne gjorde en spændende opdagelse – de primære fimrehår i disse celler så ud til at være kortere og færre i antal sammenlignet med celler fra raske mus eller mennesker uden disse lidelser (figur 3). Da primære fimrehår spiller en afgørende rolle i hjernens udvikling, tyder disse fund på, at primære fimrehår kan være involveret i disse neurologiske udviklingsforstyrrelser, da hjernecellerne kan blive “tabt” uden funktionelle antenner.
Forskere arbejder hårdt på at forstå mere om disse særlige cellulære antenner, der hjælper sunde hjerner med at udvikle sig. Vi ved nu, at de er afgørende for neuronernes deling, differentiering og migration. Men vi ved ikke præcis, hvilke kemiske signaler der er involveret i denne kommunikation. Ved at studere flere patienter og finde på kreative måder at studere dette problem på, kan forskerne få nye ideer til forskning, som i sidste ende kan føre til behandlinger for mennesker med disse lidelser. Afdækningen af hemmelighederne bag de små primære fimrehår vil bringe os et skridt nærmere løsningen af hjernens utrolige og komplekse puslespil.
Embryoner: Det tidligste udviklingsstadie efter befrugtning hos mange arter, hvor en gruppe celler har potentiale til at vokse til en komplet organisme.
Stamceller: Stamceller er celler, der kan blive til mange forskellige typer celler i kroppen. De spiller en vigtig rolle i udvikling, vækst og reparation af beskadiget væv eller organer.
Neuroner: Neuroner er nerveceller, der overfører beskeder i hjernen og i hele kroppen. De hjælper os med at tænke, bevæge os, føle og huske ved hovedsageligt at bruge kemiske signaler til at kommunikere.
Gliaceller: Gliaceller er vigtige støtteceller i hjernen. De beskytter neuronerne, forsyner dem med næringsstoffer, rydder affald op og hjælper dem med at kommunikere, så hjernen forbliver sund og velfungerende.
Neurale stamceller (NPC’er): Celler i den udviklende hjerne, som enten kan dele sig eller generere hjerneceller kaldet neuroner og gliaceller.
Synapser: Et lille mellemrum mellem neuroner, hvor signaler overføres, så hjernecellerne kan kommunikere og koordinere funktioner som tænkning, bevægelse og sansning.
Neurale kredsløb: Neurale kredsløb er netværk af forbundne hjerneceller, der sender og behandler information, som små elektriske motorveje. De styrer alt fra vejrtrækning til tænkning og hjælper hjernen med at reagere på verden.
Differentiering: Den proces, hvor stamceller bliver specialiserede og bliver til forskellige typer celler med specifikke opgaver, som f.eks. neuroner eller gliaceller.
Ciliopatier: En gruppe sjældne lidelser, hvor de primære fimrehår ikke fungerer ordentligt og forårsager forskellige problemer.
Neurologiske udviklingsforstyrrelser: Tilstande, der påvirker hjernens vækst og funktion, og som ofte starter i barndommen. De kan påvirke indlæring, adfærd eller bevægelse, som f.eks. autismespektrumforstyrrelse og intellektuel funktionsnedsættelse.
Primært cilium: En lille antennelignende struktur på hver celle, som hjælper med at modtage signaler og kommunikere. Flertallet er primære cilier.
[1] Adkins, G. J. J., Doherty, D., og Hevner, R. F. 2012. Jouberts syndrom: misdannelser i hjerne og rygmarv i genotypede tilfælde og implikationer for primære ciliers neuroudviklingsmæssige funktioner. Brain Struct. Funct. 217:695-709. doi: 10.1007/s00401-012-0951-2
[2] Hasenpusch-Theil, K., og Theil, T. 2021. De primære ciliers mangefacetterede roller i udviklingen af hjernebarken. Front. Cell Dev. Biol. 9:1-14. doi: 10.3389/fcell.2021.630161
[3] Higginbotham, H., Eom, T. Y., Mariani, L. E., Bachleda, A., Hirt, J., Gukassyan, V., et al. 2012. Arl13b i primære cilier regulerer migrationen og placeringen af interneuroner i den udviklende hjernebark. Dev. Cell. 23:925-38. doi: 10.1016/j.devcel.2012.09.019
[4] Lee, B., Panda, S., og Lee, H. Y. 2020. Primære ciliære underskud i dentate gyrus ved Fragilt X-syndrom. Stem Cell Reports. 15:454-66. doi: 10.1016/j.stemcr.2020.07.001
[5] Frasca, A., Spiombi, E., Palmieri, M., Albizzati, E., Valente, M. M., Bergo, A., et al. 2020. MECP2-mutationer påvirker ciliogenesen: et nyt perspektiv for Rett syndrom og beslægtede lidelser. Front. Cell Dev. Biol. 8:1-18. doi: 10.15252/emmm.201910270
[6] Martins, M., Oliveira, A. R., Martins, S., Vieira, J. P., Perdigão, P., Fernandes, A. R., et al. 2023. En ny genetisk variant i MBD5 forbundet med svær epilepsi og intellektuel funktionsnedsættelse: potentielle konsekvenser for neurale primære cilier. Int. J. Mol. Sci. 24:12603. doi: 10.3390/ijms241612603
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.
…