Han spurgte en Brain Prize-vinder: Må jeg forske i dit laboratorium?
Og derfor er Peter Petersen, 37-årig dansk hjerneforsker, i dag en del af den verdenskendte professor György Buzsákis hold ved det amerikanske New York University. Det hele kom i stand med støtte fra Det Frie Forskningsråd og et postdoc-stipendium fra Lundbeckfonden.
Peter Petersen studerer thetarytmer, der er en del af hjernens elektriske aktivitet. Disse rytmer er blandt andet involveret i indlæring og hukommelse.
Hvem finder dog på at montere et lille ’køleskab’ på hovedet af en forsøgsrotte, og derefter lade dyret løbe rundt i en labyrint?
Svaret er, at det gør Peter Petersen – dansk elektrofysiolog og hjerneforsker med speciale i thetarytmer, der er en del af hjernens elektriske aktivitet.
Og det ’køleskab’, han arbejder med - i virkeligheden en lille beholder fyldt med tør-is – tjener et klart videnskabeligt formål:
”Overordnet handler det om at prøve at udvide forståelsen af thetarytmer, som er involveret i blandt andet menneskets indlæring og hukommelse - og i evnen til at orientere sig og færdes i et fysisk miljø”, forklarer Peter Petersen:
”Der er meget, som mangler at blive undersøgt og dokumenteret i forbindelse med thetarytmer. Fx hvor i hjernen, de opstår, hvordan de laves – og til hvilke centre rundt om i hjernen, de transmitteres? Og det er inden for det felt, jeg arbejder – det er her, forsøgene med rotterne med de små ’køleskabe’ på hovedet kommer ind i billedet”.
Peter Petersen, 37, er et fint eksempel på den inspirationskraft, videnskab af meget høj kvalitet rummer. For når han i dag er en del af det videnskabelige hold i den verdensberømte hjerneforsker professor György Buzsákis laboratorium ved det amerikanske New York University, skyldes det i en vis forstand en pris. Nemlig The Brain Prize - verdens største hjerneforskningspris på 10 mio. kr. - som Lundbeckfonden siden 2011 har uddelt hvert år.
Blandt modtagerne i 2011 var György Buzsáki, der blev anerkendt for mange års indsats med at kortlægge den bagvedliggende struktur – ’syntaksen’ - i det uhyre komplekse kommunikationsnetværk, som forbinder hjernens forskellige centre.
Efter Buzsáki havde fået The Brain Prize, holdt han en række foredrag i danske neurovidenskabelige forskningsmiljøer. Peter Petersen overværede et af dem, og han husker, at han blev ”meget fascineret”:
”Derfor skrev jeg til Buzsáki, som på daværende tidspunkt var tilknyttet et andet amerikansk universitet – nemlig Rutger’s University – og spurgte, om jeg kunne komme over og studere og arbejde en tid i hans laboratorium. Buzsáki svarede, at det kunne vi godt finde ud af, og i 2013 besøgte jeg for første gang hans laboratorium, som i mellemtiden var flyttet til New York University. Jeg havde visum til seks måneder, og opholdet var en del af min Ph.d.-afhandling”.
Da de seks måneder var gået, rejste Peter Petersen tilbage til Danmark og gjorde sin Ph.d. færdig under vejledning af lektor Rune Berg på Institut for Neurovidenskab ved Københavns Universitet. Og da afhandlingen var på plads, ”trak Buszákis laboratorium snart igen”, fortæller Peter Petersen:
”Jeg skrev til Buzsaki og spurgte, om jeg også kunne komme over til ham og lave min postdoc-afhandling? ”Ja”, svarede han, ”hvis du selv har forskningsmidler med” – og så gik jeg i gang med at søge støtte. Jeg fik støtte til to år fra Det Frie Forskningsråd, senere fik jeg støtte til yderligere to år fra Lundbeckfonden i form af et postdoc-stipendium – og da de to år var gået, blev jeg ansat hos Buzsáki”.
Virker kulden?
Vil man som forsker give sig i kast med noget virkelig indviklet, kan man fx vælge at beskæftige sig med hjernens ’syntaks’ – den bagvedliggende struktur, som muliggør kommunikationen mellem forskellige hjernecentre, der styrer en lang række vitale funktioner. For først når man begynder at trænge ind i denne struktur, vil man mere detaljeret kunne begynde at se og forstå, hvordan hjernen egentlig arbejder.
Man kan sammenligne situationen med at lære et fremmed sprog – hvilket også er det billede, professor György Buzsáki plejer at anvende: Man kan til nød klare sig, hvis man blot kender 100 ord på det pågældende sprog. Men når det handler om virkelig at forstå et sprog, er man nødt til at kende grammatikken og de syntaktiske regler, der gør det muligt at sammenføje ordene til komplekse, meningsdannende sætninger.
Men hvordan undersøger man hjernens ’syntaks’?
En klassisk metode til at undersøge forhold i hjernen, handler om at kigge efter sammenhænge mellem forskellige stimuli fra omverdenen – og reaktioner i hjernen.
Den metode virker fint i mange henseender, men giver ingen dybere forståelse af hjernens syntaks – her må man tænke anderledes. Og det er baggrunden for de forsøg inden for thetarytmer, Peter Petersen nu i en årrække har gennemført i Buszáki Lab på New York University.
Den hypotese, Peter Petersen beskæftiger sig med, antager, at thetarytmerne laves i et hjernecenter, der hedder det mediale septum.
Antagelsen er videre, at rytmerne fra dette center, som formodes at spille en slags dirigentrolle, spredes til en række andre centre i hjernen - herunder til hippocampus, som har betydning for blandt andet korttidshukommelse, opgaveløsning og indlæring af nye indtryk.
”Det store spørgsmål var, hvordan vi kunne teste denne hypotese”, fortæller Peter Petersen.
Svaret viste sig at være: Med kulde - og inspirationen til at gå denne vej kom fra et forsøg, som andre forskere havde udført med sangfugle.
Denne forskergruppe havde fundet ud af, at det er muligt at få sangfugle til at synge langsommere – altså sætte takten ned – hvis man påvirker et bestemt område i deres hjerne med kulde.
Peter Petersen besluttede sig for at studere thetarytmer ved hjælp af en tilpasset version af denne kuldeteknik – men valgte at bruge rotter som forsøgsdyr, fordi rotter i mange år har været anvendt til studier af hippocampus.
Da forsøget i Buzsáki Lab gik i gang, fik hver rotte en lille beholder med tør-is på hovedet, og fra beholderen gik en sølvtråd ned i dyrets mediale septum. Og det fik konsekvenser:
Peter Petersen og György Buzsáki, som udførte forsøget sammen, kunne måle, at de thetarytmer, der under normale omstændigheder kan registreres i en rottes hippocampus, nu blev langsommere.
Og desuden kunne de konstatere, at thetarytmerne i hippocampus – på en eller anden måde – hang tæt sammen med den ændrede aktivitet i det mediale septum.
”For den kuldeførende sølvtråd, vi stak ned i det mediale septum – altså ned i rotternes ’dirigentområde’ – sænkede nemlig thetarytmen i hippocampus. Thetarytmen i hippocampus var der stadig, men tempoet faldt. Det svarer vel nærmest til at afspille en 45-grammofonplade på 33 omdrejninger”, siger Peter Petersen.
Sådanne forsøg med det lille ’køleskab’ kan af etiske årsager næppe udføres på mennesker. Alligevel er resultaterne fra rotteforsøgene af flere årsager interessante i forhold til at opnå en bedre forståelse af thetarytmernes funktion hos mennesker, siger Peter Petersen:
”Man ved, at thetarytmerne – blandt andet via deres virke i hippocampus – spiller en væsentlig rolle for opretholdelse af vores vigtige kognitive funktioner, fx hukommelsen og evnen til indlæring. Rotteforsøgene peger på, at det kan være relevant at kigge på eventuelle sammenhænge mellem ændringer i thetarytmerne og kognitive svækkelser”.
For den 29-årige molekylærbiolog Camilla Lundbye kom et Brain Prize-møde til at få stor betydning. Hun fik senere et Lundbeckfonden...