Ett svenskt-amerikanskt forskarteam har nyligen publicerat två artiklar i Journal of Neurophysiology där de med ett nytt modellsystem förklarar ryggmärgens tidiga inlärning och hur centrala nervsystemet lär sig kontrollera kroppen. Det vill säga, hur kopplingarna mellan ryggmärgen och kroppen skapas samt hur andra delar av hjärnan kopplar in sig mot ryggmärgen.

Kortfakta: neurofysiologi / grundforskning / orsak-verkan-samband / datorsimulering / peer review-granskad publikation

– Detta är relevant ur ett djupt grundvetenskapligt perspektiv, men också ur ett kliniskt perspektiv eftersom de flesta av hjärnans sjukdomar också drabbar rörelseförmågan, säger Henrik Jörntell, professor i neurofysiologi vid Lunds universitet

Forskarna Henrik Jörntell och Jonas Enander menar att en grundläggande och djupare förståelse för hur hjärnan fungerar är avgörande för att förstå hjärnans sjukdomar, men även för framväxten av AI-teknologi, robotik och maskininlärning som alltmer inspireras av biologi. Slutmålet är att generera grundläggande kunskaper om hjärnans olika funktioner för att hitta nya sätt att förstå sjukdomar där nervceller berörs. Deras grundsyn är att hjärnan är ett stort sammanhängande system där alla funktioner är beroende av andra nervceller i olika delar av hjärnan.

– De senaste 30 åren har hjärnforskningen huvudsakligen fokuserat på molekylärbiologiska ansatser och gener som styr olika uttryck, men vi måste också ta ett steg tillbaka. Hjärnan är ett organ som består av hundratals miljoner nervceller som samverkar på ett intrikat vis och med komplicerade funktioner. För att vi på djupet ska förstå hjärnans sjukdomar och i förlängningen utveckla botande behandlingar, menar jag att vi måste vi få en helt annan grundläggande förståelse för hur samspelet mellan nervcellerna i hela hjärnan skapas och fungerar än den vi har idag, säger Henrik Jörntell, professor i neurofysiologi vid Lunds universitet.

För att nå den förståelsen söker Henrik Jörntell och hans kollegor förklaringsmodeller för hjärnans utveckling och funktion. De strävar efter att undersöka det vi känner till om hur hjärnan och kroppen kopplar ihop sig. Exempelvis den grundläggande förståelsen för hur ryggmärgen, den del av centrala nervsystemet (CNS) som utvecklas tidigast, bildas och kopplar upp sig mot kroppen.

– Det är ett intrikat samspel mellan hundratals miljoner nervceller. Hur kan de hitta varandra på rätt sätt så att de fungerar som en integrerad enhet tillsammans med kroppens tiotusentals olika sensorer? Det vi kommit fram till är att genetisk förprogrammering spelar i princip noll roll här, det måste finnas någon slags inneboende anpassningsegenskap. Det har vi undersökt i vår forskning och vi menar att det är ordnat i mycket större utsträckning utifrån inlärning och anpassningsbarhet, så att varje enskild nervcell hittar ett sätt att göra sig användbar i det större nätverket av nervceller, säger Jonas Enander, forskare vid Linlöpings universitet, men som vid tiden för studierna genomförande ingick i Henrik Jörntells forskargrupp i Lund.

Ryggmärgen är en förlängning av det centrala nervsystemet som sträcker sig från hjärnan ned i kotpelaren och omsluts av kotorna. I sina studier studerar forskarna ryggmärgens tidiga inlärning och hur hjärnan kan bilda sig en uppfattning om vad den egna kroppen är för något och för att sedan lära sig att kontrollera den. Forskarna menar att det är de spontana rörelser som startar redan i fostret i livmodern som är avgörande för uppkopplingen mellan kroppen, ryggmärgen och hjärnan.

– Ryggmärgen är hjärnans enda kommunikationsväg till kroppen, men har ingen förkännedom om den biologiska kroppen, som ju kan se ganska olika ut mellan till exempel val och människa. Därför måste ryggmärgen snabbt lära sig hur kroppen fungerar, och den mognar också ganska tidigt i utvecklingen. Resultatet av den inlärningen bestämmer sedan hur våra rörelsesystem i resten av hjärnan ska utvecklas, också här genom inlärning, säger Henrik Jörntell.

Kontakt
Henrik Jörntell, professor i neurofysiologi vid Lunds universitet, 070-5378967, Henrik.jorntell@med.lu.se
Jonas Enander, PhD Lunds universitet (numera postdok-forskare vid Linköpings universitet). jonas.enander@med.lu.se

Publikationer
A model for self-organization of sensorimotor function: spinal interneuronal integration
Journal of Neurophysiology, maj 2022
A model for self-organization of sensorimotor function: the spinal monosynaptic loop
Journal of Neurophysiology, maj 2022

Studierna är finansierade med forskningmedel från EU och Vetenskapsrådet.

—————–
Presskontakt Medicinska fakulteten vid Lunds universitet: Katrin Ståhl, 046-222 01 31, 0725-27 97 97, katrin.stahl@med.lu.se

Taggar: