Nobel paikantajun tutkijoille

7.10.2014
Millainen päänsisäinen kartta kulkuasi ohjaa? Kuinka se on piirtynyt aivoihin? Nobel-tutkijoiden löydöt auttavat suunnittelemaan muistisairaille parempia koteja.

Tämänvuotiset Nobel-juhlat käynnistyivät Tukholmassa eilen 6.10. lääketieteen palkintoseremonioilla. Kunniaa jaettiin tällä kertaa Lontoon ja Trondheimin aivotutkijoille, professori John O’Keefelle sekä professoripariskunta May-Britt ja Edvard Moserille. Moserit ovat O’Keefen työnjatkajina selvittäneet, mihin paikantajumme ja suunnistuskykymme perustuu.

O’Keefe löysi aivojen hippokampuksen niin sanotut paikkasolut jo 70-luvulla, ja Moserit ovat kytkeneet O’Keefen löydöt omiin havaintoihinsa, jotka koskevat aivojen toista ”muistikerrosta” eli entorinaalista aivokuorta.

Entorinaalisen aivokuoren solut muodostavat mieleemme koordinaatiston, jonka varaan rakentuu käsitys kuljetuista matkoista ja suunnista.

Kartta kuin mehiläiskenno

Professori Heikki Tanila on tutkinut samaa aihetta hyvinkin kaksi vuosikymmentä, erityisesti vanhenevien aivojen toiminnan heikkenemisen näkökulmasta. Tuoreet nobelisitit ovat käyneet hänelle tutuiksi myös väitöskirjatutkimuksia ohjatessa: O'Keefe oli yhden oppilaan vastaväittäjä ja Edvard Moser toisen työn esitarkastaja.

‒ Koordinaattisolut ovat ryhmittyneet mehiläiskennomaisiksi rakenteiksi. Siltä sisäinen karttamme näyttää, Tanila kuvailee.

Nuoret muistavat mitä näkevät ja vanhat näkevät mitä muistavat.

Tanila väitteli fysiologiasta Helsingin yliopistolla ja on nyt molekulaarisen neurobiologian professori Itä-Suomen yliopistossa. Tanilan ryhmä on erikoistunut tutkimaan, kuinka muistisairaus syö päänsisäisiä karttoja. Ne alkavat tuhotyönsä juuri entorinaaliselta aivokuorelta ja seuraavaksi kärsii hippokampus.

Alzheimer nakertaa sisäistä karttaa

‒ Tutkimustemme mukaan nuoret rotat pystyvät luomaan uusiin ympäristöihin joutuessaan mieleensä yhä uusia karttoja, mutta ”eläkeiässä” yleistyy se, että yritetäänkin pärjätä vanhojen karttojen varassa, Tanila kertoo.

‒ Nuoret muistavat mitä näkevät ja vanhat näkevät mitä muistavat.

Rotista on muistiongelmien kysymyksissä niin lyhyt matka ihmisiin, että eläinkokeiden pohjalta pystyy tekemään päätelmiä vanhusten hyvästä hoitamisesta. Hippokampuksen hermosoluista voi lukea, miksi alati vaihtuvat avainkoodit tai muuten muuttuva asuinympäristö hankaloittaa muistisairaan elämää.

‒ Baltimoresta Kuopioon lennätettyjen rottavanhusten avulla saimme rakennettua mallin siitä, kuinka navigointi-informaation käsittely iän myötä muuttuu. Hippokampuksen hermoverkko ikään kuin vinksahtaa, kun sen yksi alue alkaa toimia ylivilkkaasti.

Vastaava hippokampuksen toiminnan paikallinen muutos on myöhemmin havaittu varhaista Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden toiminnallisessa aivokuvantamisessa. Alzheimer oli Tanilan tutkimusaihe myös Helsingin yliopiston neurotieteen tutkimuskeskuksessa vuosina 2004‒2010.

Muistoksi tallentaminen

Paikkasolututkimus on Suomessa keskittynyt Tanilan laboratorioon, mutta paikkasolut ja hippokampuksen muut niin sanotut pyramidisolut kiinnostavat monia fysiologeja, psykologeja ja aivotutkijoita.

Professori Tomi Taira tutkii hermoston muovautuvuutta sekä kehittyvän sikiön ja vastasyntyneen että aikuisen hippokampuksen pyramidisoluissa.

‒ Meitä näissä hippokampuksen soluissa kiinnostaa se, kuinka muistijäljet siirtyvät niissä pitkäkestoisempaan muistiin. Se, kuinka paikkamuistosta tulee pysyvä, Taira kertoo.

‒ Löysimme ja julkaisimme hiljattain uuden mekanismin, joka todennäköisesti liittyy myös paikkaoppimiseen. Se perustuu niin sanottuun theta-stimulaatioon eli viisi kertaa sekunnissa tapahtuvaan aivosolujen aktivoitumiseen. Theta-taajuus on juuri sitä sähköistä aktiivisuutta, jota nähdään uuteen ympäristöön tutustuvan rotan hippokampuksessa.

Taira työskentelee Helsingin yliopiston Viikin kampuksella eläinlääketieteellisten biotieteiden sekä biotieteiden laitoksella.

Nobel-tiedepalkintoseremoniat jatkuvat tänään fysiikan ja huomenna keskiviikkona kemian juhlilla. Ensi viikolla, maanantaina 13.10. jaetaan vielä taloustieteen Nobel.

Lue lisää aiheesta: Koulutus