Hjernens folder fortæller nye historier om udvikling og lidelser
Ny forskning afdækker, hvordan hjernens folder bliver dannet, og hvordan forstyrrelser kan øge risikoen for neuro-udviklingsforstyrrelser som epilepsi og autisme.
En nylig undersøgelse fra Syddansk Universitet har afdækket fundamentale mekanismer bag foldningen af hjernens cortex, det vil sige det yderste lag af hjernen.
Forskningen giver helt ny indsigt i hjernens udvikling og i neurologiske lidelser som epilepsi og autisme. Forskningsprojektet er ledet af professor Vijay Tiwari fra Institut for Molekylær Medicin og offentliggjort i Science Advances.
Hvad er cortex?
Foldningen af cortex, den yderste del af hjernen, spiller en central rolle i udviklingen og evolutionen af hjernen hos pattedyr. Cortex er den største del af hjernen, og dens foldede udseende kommer fra folder kaldet gyri og furer kaldet sulci.
Foldemønstrene i hjernen er vigtige for dens funktion, og de dannes, mens fosteret udvikler sig. Foldningen gør, at cortex' overflade kan blive meget større, selvom den skal passe ind i kraniet. Hjernen er altså foldet, så den kan være i kraniet.
-Foldningen bringer også de områder af cortex, der arbejder sammen, tættere på hinanden. Derfor e det vigtigt for de højere kognitive funktioner, forklarer Vijay Tiwari.
-Fejl i udviklingen af hjernens foldemønstre hos mennesker kan føre til betydelige indlæringsvanskeligheder og andre kognitive problemer.
Foldningen sker i meget specifikke mønstre, der bliver til meget tidligt i hjerneudviklingen. Disse mønstre bestemmes af en slags genetisk "kort" kaldet et transkriptomisk protokort, som findes i de dele af cortex, som dannes først. Når mønstrene forstyrres, kan det føre til neurologiske lidelser.
Banebrydende opdagelser
Forståelsen af, hvordan celler og gener påvirker foldningen af hjernens cortex hos mennesker og store pattedyr, har været begrænset på grund af manglende dyremodeller. I de seneste år er ilderen blevet en vigtig model for at løse dette problem.
Forskerne undersøgte genekspression (hvilke gener der er aktive) og det epigenetiske landskab (kemiske ændringer, der påvirker genaktiviteten) i forskellige dele af hjernen hos ilderfostre, hvor fremtidige folder og furer ville dannes. Ved at analysere disse faktorer opdagede forskerne, hvordan hjernens komplekse foldemønstre bliver dannet.
Resultaterne viste, at det genetiske kort begynder at danne sig meget tidligt i fosterudviklingen og involverer signalveje, der bestemmer cellernes skæbne, det vil sige hvilken type celler de vil blive.
Implikationer for fremtiden
-Vi har udviklet et detaljeret kort over genekspression i den foldende hjerne, hvilket åbner nye veje for fremtidig forskning og potentielle behandlinger, siger professor Vijay Tiwari.
-Vores forskning giver håb til familier ramt af neurologiske lidelser, da det kan føre til nye behandlingsmetoder.
Forskernes fund bidrager med ny viden til forståelsen af hjernens udvikling og peger på nye mål for behandling af neurologiske lidelser.
Mød forskeren
Forskningsprojektet er ledet af Vijay Tiwari, som er professor og forskningsleder ved forskningsenheden Genombiologi ved Institut for Molekylær Medicin.
Fakta
Genekspression: Processen hvor et gen bliver tændt i en celle for at danne RNA og efterfølgende proteiner.
Epigenetik: Kemiske ændringer, der påvirker genaktivitet uden at ændre DNA-sekvensen.