Hvis vi kan forstå simple organismers hjerne, som eksempelvis ormens, kan det føre til behandling af neurologiske lidelser hos mennesker, sagde neurobiolog Cornelia ’Cori’ Bargmann, i sit oplæg ved EuroScience Open Forum (ESOF) i juni 2014.
Cornelia Bargmann, der er kendt for sit arbejde med dyreadfærd, vandt den norske Kavlipris i Neurovidenskab i 2012 og blev tildelt Breakthrough Prize in Life Sciences i 2013.
I sit oplæg beskrev hun sine seneste opdagelser om en art af rundormen kaldet Caenorhabditis elegans’ (eller C. Elegans) adfærdsmønster.
Denne orm er kun en millimeter stor (groft sagt på størrelse med et komme på et stykke papir), spiser bakterier og har under 1000 celler i alt, hvoraf 300 er hjerneceller, eller neuroner.
Det er dermed en af de mest simple organismer med et nervesystem.
Studie af ormens fourageringsadfærd
Cornelia Bargmann forklarede, at C. elegans ormen kan udvise to forskellige adfærdsmønstre, når de søger efter føde: dvælende og omflakkende.
Ormen udviser en dvælende adfærd, når der er nok mad til at ormen kan overleve i det omgivende miljø.
Den omflakkende adfærd ses, når fødebetingelserne er dårlige, og ormen bliver nødt til at begynde at flytte mod et nyt område for at få mad (udforsknings stadie). Det interessante er, at begge adfærdsmønstre er tilfældige, og ormen kan spontant veksle mellem de to stadier.
Ved at bruge forskellige molekylærbiologiske metoder, kunne Cornelia Bargmann identificere de præcise neuroner og neuropeptider (molekyler der bruges til kommunikation mellem hjerneceller) der indgår i fourageringsadfærdsmønsteret for at kunne forklare, denne adfærd kontrolleres i ormenes hjerne.
Kan noget så simpelt som en orm lære os noget om menneskehjernen?
Menneskehjernen har 85 tusindemillioner neuroner, mange flere end en lille orm, en opfordring til ESOF’s publikum om at stille spørgsmålet om, hvorledes en så simpel organisme, der kun har 302 neuroner, kan hjælpe os til at forstå menneskehjernen.
Menneskets hjerne består af mange overlappende kredsløb, mange neuropeptider og neuromodulatorer og er et yderst komplekst system.
Studier af simple organismer som C. elegans leverer en god model til at studere systemer, som er for svære at analysere i et mere komplekst system, som for eksempel menneskehjernen.
Pattedyr bruger trods alt også neuropeptider til at regulere deres adfærdsstabilitet. Behandling af neurologiske lidelser som narkolepsi vil kræve medicin med neuropeptider, som vil påvirke hele hjernen.
Det ville dog være mere effektivt, hvis disse stoffer kun påvirkede nogle specifikke regioner i hjernen. Det er det, C. elegans har lært os. Neuropeptider kommer fra specifikke neuroner og styrer interaktionen mellem særlige neuronsammensætninger.
»Hvis vi kan kortlægge dette neurologiske system, kan vi forbedre de nuværende behandlingsformer for et stort antal neurologiske lidelser,« siger Cornelia Bargmann.
Fremtidige og mere komplekse modeller til at studere dyreadfærd skabes ved brug af mus, fisk og fugle. Fugle er en exceptionel god organismemodel, fordi de lærer sange fra deres lærer og kan kommunikere med disse melodier.
Hvorfor opfører vi os, som vi gør?
Genetik og evolutionsbiologer beskriver genomer som sammensætninger af instruktioner til at løse problemer og som en guide til, hvordan problemer blev løst før i tiden.
Neuropeptider er en af disse instrukser, som er indkodet af genomet, som vil modificere en organismes adfærd.
Neuropeptider er naturens smarte måde at ændre adfærden på, ved at forbinde forskellige områder af hjernen uden at behøve at danne en ny hjernestruktur. Ved at ændre neuropeptideniveauerne, kan vi ændre adfærd, siger Cornelia Bargmann.
Se Cornelia Bargmann diskutere forbindelsen mellem genetik, neurologi og adfærd – både i mennesker og i C. elegans i denne video (del 1):
