Uusiutuvat hermosolut?

 

Syntyykö aikuisen ihmisen aivoissa uusia hermosoluja?

Kysymys uusien hermosolujen syntymisestä (neurogeneesi) aikuisen ihmisen aivoissa on ollut vilkkaan keskustelun kohteena parin viime vuosikymmenen ajan ja tuore Kalifornian yliopiston tutkijoiden Nature-tiedelehdessä julkaisema tutkimus¹ sai alan tutkijakentän suorastaan kiehumaan. Pitkään on ajateltu, että aikuisen ihmisen aivot ovat valtaosin muuttumattomat.  Suurin osa aivojen hermosoluista muodostuu ennen syntymää ja varhaislapsuuden aikana eikä koskaan uusiudu. Aivojen muovautuminen (kuten oppiminen) perustuu pitkälti muutoksiin hermosolujen välisissä yhteyksissä eikä niinkään hermosolujen lukumäärässä. Hermosolujen määrä pieneneekin väistämättä iän myötä vähittäisen solukuoleman takia ja monet aivoja rappeuttavat sairaudet kiihdyttävät solukatoa entisestään. Elimistömme ei pysty korvaamaan aivovaurion tai hermorappeumasairauden tuhoamia hermosoluja, kuten se pystyy muodostamaan esimerkiksi uusia luuston soluja murtuneen jalan korjaamiseksi.

1900-luvun loppupuolella alettiin kuitenkin löytää merkkejä siitä, että nisäkkäiden aivoissa muodostuu uusia hermosoluja myös aikuisiällä. Uusien toiminnallisten hermosolujen syntyminen osoitettiin ensin laululinnuilla, ja pian vastaavia löytöjä tehtiin useilla nisäkäslajeilla jyrsijöistä kädellisiin. Vahva todiste neurogeneesistä aikuisen ihmisen aivoissa saatiin vuonna 1998², kun ryhmälle syöpäpotilaita annettiin merkkiainetta, joka leimaa jakaantuvat solut. Potilailta kuoleman jälkeen otetuista aivoleikkeistä pystyttiin osoittamaan, että kognitiivisiin toimintoihin ja tunne-elämän säätelyyn osallistuvassa aivorakenteessa, hippokampuksessa, muodostuu uusia hermosoluja myös aikuisiällä. Lukuisat muut tutkimukset ovat tukeneet teoriaa, että rajatuilla aivoalueilla, ihmisellä erityisesti hippokampuksessa ja aivokammioiden reunassa sijaitsevalla vyöhykkeellä, todella muodostuu uusia hermosoluja myös aikuisiällä.

Mutta mitäpä olisi tiede ilman haastavia käsityksiä. Kalifornian yliopiston tutkijoiden ryhmä tarkasteli uudessa tutkimuksessaan 59 eri-ikäisenä kuolleen ihmisen aivoleikkeitä hippokampuksen alueelta¹. He värjäsivät leikkeitä vasta-aineilla, jotka tunnistavat uusille hermosoluille tyypillisiä merkkiproteiineja ja pystyivätkin luotettavasti tunnistamaan tuoreet hermosolut sikiön ja varhaislapsuuden aikana. Mutta 13 ikävuoden jälkeen tutkijat vetivät vesiperän – ei ainuttakaan merkkiä aikuisiällä syntyneistä hermosoluista. Väite neurogeneesin täydellisestä loppumisesta aikuisiällä on huomattavassa ristiriidassa aiempiin tutkimuksiin nähden^3,4 ja herätti heti valtaisan kritiikkiryöpyn.  Kriitikot ovat arvostelleet kovin sanoin tutkimuksessa käytettyjä menetelmiä – kokeissa yritettiin päätellä hermosolun ikä yksinomaan kuolleista aivoista tehdyistä leikkeitä. Tekniikkaan liittyy monia mahdollisia virhelähteitä eikä hermosolun koko historia luonnollisesti selviä yhtä aikapistettä tutkimalla.

Tarkoittaako ylipäänsä se, jos merkkejä uusista aivosoluista ei yhdellä menetelmällä löydy, että soluja ei myöskään varmuudella ole?

Neurogeneesin osoittaminen aikuisen ihmisen aivoissa on äärimmäisen haastavaa eikä hermosolujen syntymistä pystytä nykyisillä menetelmillä kuvantamaan elävillä ihmisillä. Neurogeneesin merkitys aikuisen ihmisen aivoissa on pitkälti arvoitus. Eläinkokeissa on kuitenkin osoitettu yhteys aikuisiän neurogeneesin ja hippokampuksesta riippuvan muistin ja oppimisen välillä⁴. Hiirimallissa neurogeneesiä on pystytty myös aktivoimaan muun muassa tiettyjen masennuslääkkeiden avulla ja tarjoamalla eläimille virikkeellinen ympäristö. Eläinkokeet viittaavat siihen, että monissa hermostosairauksissa aikuisiän neurogeneesi on häiriintynyt. Esimerkiksi varhaiseen Alzheimerin tautiin liittyvän PS1-geenin mutaatiot aiheuttavat ongelmia neurogeneesin säätelyssä hiirimallissa. Onkin ajateltu, että Alzheimerin tautiin liittyvät muisti- ja muut kognitiiviset häiriöt voisivat olla osaksi tämän seurausta.

Negatiivisen ja vallitsevasta hypoteesista poikkeavan tutkimuslöydöksen julkaiseminen ei ole tiedemaailmassa ihan yksioikoista ja vaatii rohkeuttakin. On paljon helpompaa julkaista tuloksia, joille löytyy tiedeyhteisöstä jo valmiiksi taustatukea. Tutkija seisoo viime kädessä itse menetelmiensä ja johtopäätöstensä takana, ja ajan kuluessa nähdään, pystyvätkö muut toistamaan tutkimuksen tuloksia vai päätyvätkö ne roskakoriin jatkotodisteiden puutteessa. Harvoin oppikirjoja kannattaa vielä yhden tutkimuksen perusteella kirjoittaa uudelleen. Tieteen ja tutkimisen hienous piilee kuitenkin juuri siinä, että uskalletaan kysyä ja kyseenalaistaa, heittäytyä ja ottaa riski. Lopulta tiede korjaa itse itseään ja pienistä tiedon puroista muodostuu tiedon valtavirta – teoria, joka ainakin hetken on totuus.

Menetelmien kehittyessä saamme yhä tarkempaa tietoa ihmisaivojen neurogeneesistä eri ikäkausien aikana. Pelkkien kyllä tai ei-vastauksien sijaan mielekkäämpää onkin pohtia neurogeneesin merkitystä aikuisella – mihin uusia hermosoluja tarvitsemme vai tarvitsemmeko mihinkään? Mikä on neurogeneesin rooli aivosairauksien kehittymisessä?  Voitaisiinko neurogeneesiä manipuloimalla jopa hoitaa aivosairauksia?

Aino Vesikansa
Tutkijatohtori, HY eläinlääketieteellisten biotieteiden osasto ja Helsinki Institute of Life Sciences
aino.vesikansa@helsinki.fi

Kirjallisuutta:

1. Sorrells SF, Paredes MF, Cebrian-Silla A, et al. Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature. 2018;555(7696):377-381.
2. Eriksson PS, Perfilieva E, Bjork-Eriksson T, et al. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med. 1998;4(11):1313-1317.
3. Ming GL, Song H. Adult neurogenesis in the mammalian brain: Significant answers and significant questions. Neuron. 2011;70(4):687-702.
4. Zhao C, Deng W, Gage FH. Mechanisms and functional implications of adult neurogenesis. Cell. 2008;132(4):645-660.