Verdens største hjerneforskningspris er dansk! Snart udpeges de nye vindere

Hjernens belønningssystem er stærkt – så stærkt, at det ind imellem næsten synes at tvinge mennesker til at gå ned ad en vej, som åbenlyst kun leder til negative oplevelser. Og vil man have et eksempel på det, kan man bare se på rygning, pointerer professor Wolfram Schultz – professor i neurovidenskab ved det britiske University of Cambridge:

”I perioden 1900-1999 – altså gennem hele sidste århundrede – døde der på globalt plan omkring 100 millioner mennesker af rygning. Det er flere, end der i hele denne periode døde som følge af krige,” siger professoren, der jævnligt holder forelæsninger på danske universiteter.

Sammen med to kolleger, Peter Dayan og Ray Dolan, begge tilknyttet det britiske University College London (UCL), modtog Wolfram Schultz i 2017 The Brain Prize. Det er verdens største hjerneforskningspris på 1 million euro, som Lundbeckfonden har indstiftet og uddelt hvert år siden 2011.

Hvem der i 2018 får The Brain Prize for fremragende hjerneforskning, afsløres 6. marts, når Dansk Selskab for Neurovidenskab holder årsmøde. Selve prisoverrækkelsen, der forestås af H.K.H. Kronprins Frederik, finder dog først sted 9. maj.

De tre modtagere, der delte prisen i 2017, fik den for på meget betydningsfuld måde at have bidraget til en bedre forståelse af dynamikken bag det komplekse system, som sammenkæder menneskets læring og den menneskelige hjernes belønningssystem.

Det er et system, der involverer særlige hjerneceller, som reagerer på signal- og belønningsstoffet dopamin – og Wolfram Schultz har i dyreforsøg opdaget disse belønningssignaler i dopamin-nerveceller i pattedyrhjerner.

”Jeg gambler aldrig”
Hos mennesker er dopamins indflydelse på læring af helt afgørende betydning for motivation – og dermed også for handling.

Systemet kan imidlertid komme ud af takt, og så kan det beklagelige resultat blive en adfærd, som hverken er dirigeret af sund fornuft, rationel tænkning eller hensynet til eget bedste – men derimod af misbrug: Lige fra ludomani til alkoholisme, narkomani og nikotinafhængighed.

Sammenhængen mellem dopamin og uhensigtsmæssig, misbrugspræget adfærd er på ingen måde en hurtigt forklaret sag. Og sammenhængen er heller ikke videnskabeligt udredt i alle detaljer.

Men meget skematisk kan man dog, som professor Wolfram Schultz plejer at udtrykke det, tale om, at hjernen bliver ”overstimuleret” af dopamin i forbindelse med misbrug. I modsætning til situationer hvor mennesket – positivt motiveret af dopamin – stræber efter læring.

Kunne man, helt ned i de mindste detaljer, her og nu følge enkelte nerveceller i hjernen, mens de via dopamin enten stimulerer til positiv læring eller bidrager til opretholdelse af et misbrugsmønster, burde man kunne få svar på mange spørgsmål, som i sidste ende har med blandt andet hjernesundhed og adfærd at gøre.

Et af de misbrugsrelaterede spørgsmål, det i så fald kunne være interessant at kigge nærmere på, handler om gambling, siger Wolfram Schultz, som netop har forelæst for cirka 100 studerende og undervisere på Københavns Universitet:

”For hvorfor er nogle mennesker mere forfaldne til gambling end andre? Når man taler om gambling eller andre former for såkaldt økonomisk risikovillighed, så har mennesker forskellige profiler. Jeg har meget tydeligt kunnet se det i Puerto Rico, som jeg har besøgt nogle gange. Det er et sted, hvor der gambles – på hotellerne vil der ofte være mulighed for at satse penge, straks man træder ind i lobbyen – og jeg har bemærket, at nogle mennesker nærmest bliver hængende der i dagevis. Mens andre – den gruppe hører jeg selv til – stort set er immune over for gambling. For mig er gambling uinteressant, jeg gambler aldrig.”

Tænd/sluk-kontakter
En af de teknologier, der kan være med til at gøre os endnu klogere på afhængighed, er optogenetikken. I omkring 20 år har hjerneforskere arbejdet med at udvikle og raffinere teknikken, som i 2013 blev belønnet med The Brain Prize, der blev delt mellem seks forskere.

Teknikken handler om at styre manipulerede hjernecellers aktivitet ved hjælp af lys udsendt ved særlige bølgelængder, og der arbejdes i dyreforsøg med at tænde og slukke for nerveceller i hjernen. På den måde kan forskerne følge processer i hjernen – og blandt andet blive klogere på degenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons og studere fænomener som smerte og forskellige former for afhængighed.

Der er tale om nerveceller, som har fået tilføjet et lysfølsomt tænd/sluk-molekyle, inden forskerne placerede cellerne i de regioner af forsøgsdyrenes hjerner, der skulle undersøges. Og tænd/sluk-funktionen aktiveres ved hjælp af en lyskilde i form af en lille antenne, der er anbragt i forsøgsdyrets hjerne.

På sigt kan optogenetik også være en mulighed for at gennemføre studier af dopamins rolle i forbindelse med processer i den menneskelige hjerne – altså mens hjernen arbejder – både i relation til læring og til misbrug.

Men inden det sker, og det kan ligge en del år ude i fremtiden, skal der gennemføres en lang række dyreforsøg. Desuden er det nødvendigt at raffinere forskellige tekniske aspekter af optogenetikken, for man kan ikke ’bare’ putte manipulerede hjerneceller og optisk udstyr ind i hjernen på mennesker, pointerer Wolfram Schultz:

”Når man i dag arbejder med optogenetik i dyreforsøg, for eksempel med mus, har man indsat de manipulerede celler, der skal studeres, bestemte steder i hjernen. I forhold til at arbejde med optogenetik hos mennesker er udfordringen at udvikle ikke-invasive metoder, så man kan få disse nerveceller ind i patienten ved at injicere dem i hans eller hendes blodbane. Altså uden at skulle indsætte dem via en lille operation, som det i dag sker i dyreforsøg.”

Først skal der dog udvikles typer af celler, som er sikre til formålet – og det er en lang proces. Hertil kommer, at de manipulerede celler, der skal kunne gives til mennesker på denne måde, yderligere skal være konstrueret således, at de kan passere blod-hjerne barrieren, som adskiller hjernevævet fra blodet.

En anden udfordring, når det handler om i fremtiden at udføre optogenetiske undersøgelser af levende menneskehjerner, drejer sig om lyskilden. Altså om at tilvejebringe det lys, som kan aktivere tænd/sluk-molekylerne i de manipulerede nerveceller – uden at man behøver at placere en lille lysantenne i personens hjerne.

”Her er videnskaben faktisk kommet et stykke,” siger Wolfram Schultz – og peger blandt andet på et arbejde fra den amerikanske forskningsinstitution Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Forskere på MIT har konstrueret et molekyle – en tænd/sluk-kontakt – der er så lysfølsom, at den kan aktiveres af en lyskilde, som udefra rettes mod hjerneskallen.

Molekylet kan altså aktiveres af lys, der trænger ind gennem kranievæggen, og at metoden virker, er vist i forsøg med mus. Dermed er det samtidig vist, at det ikke er bydende nødvendig at placere den optogenetiske lyskilde i selve hjernen.

Det forsøg blev ledet af MIT-professor Ed Boyden – i øvrigt en af de seks forskere, der fik The Brain Prize i 2013.

Vil du vide mere om optogenetikkens muligheder, så kan du se en TED Talk med Ed Boyden her