Vi studerer det omr?det i hjernen der Alzheimers sykdom starter, forteller professor Marianne Fyhn p? Institutt for biovitenskap ved UiO. Med seg har hun noen av universitetets fremste eksperter i beregningsorientert vitenskap og kunstig intelligens.
For seksten ?r siden tok Marianne Fyhn doktorgraden i hukommelsesbiologi, med professorene og nobelprisvinnerne May-Britt Moser og Edvard Ingjald Moser som veiledere. Doktorgraden hennes ble k?ret til verdens beste av den amerikanske foreningen Society for Neuroscience.
N? driver Marianne Fyhn, sammen med Anders Malthe-S?renssen og Torkel Hafting, sitt eget hjerneforskningslaboratorium, der de i mange ?r har studert hvordan hjernen kan l?re seg nye ting samtidig som de lagrete minnene ikke forsvinner. De har spesielt sett p? hvordan hjernen v?r er i stand til ? huske hvor vi har v?rt.
Flaskehals
Stedsansen er i et helt spesielt omr?de i hjernen, n?r hukommelsessenteret hippocampus, som kalles for entorhinal cortex.
– Dette omr?det i hjernen er en slags flaskehals, der informasjonen str?mmer til og fra de andre store hjerneomr?dene, slik som hippocampus.
Entorhinal cortex kan deles opp i en medial og en lateral del.
– De to omr?dene har forskjellige funksjoner.
Stedsansen sitter f?rst og fremst i medialdelen.
Lateraldelen har vist seg ? v?re viktig for at vi skal kunne se sammenhengen mellom ting og for relasjonen v?r til verden i tid og rom. Den laterale delen er mindre forst?tt enn mediandelen. Det er den forskerne skal unders?ke n?rmere n?.
Angripes f?rst
De nyeste studiene av pasienter med Alzheimers sykdom viser at det er nettopp denne delen av hjernen, alts? den laterale delen, som blir angrepet f?rst.
– Det gir mening. Tidlig i sykdomsforl?pet, f?r Alzheimer-pasienter blir stedsforvirret, kan de ogs? f? problemer med oppfatningen av tid. N?r de ikke husker hva som er tidlig og sent, blir det vanskeligere for dem ? se sammenhenger.
Og vel s? viktig: For ? forst? sammenhenger er det viktig for oss ? kunne gjenkjenne underliggende strukturer.
– B?de mennesker og dyr er veldig gode p? ? gjenkjenne og abstrahere m?nstre og strukturer i omgivelser og bruke denne kunnskapen til ? l?re noe nytt i andre omgivelser. Det har Alzheimer-pasienter problemer med ganske tidlig.
Marianne Fyhn skal n? bruke en rekke sinnrike metoder for bedre ? forst? den laterale delen i hjernen. Her skal hun se b?de p? hvordan l?ringen skjer og hvordan informasjonen lagres. Dette kan gi oss svar p? de tidlige symptomene p? Alzheimer-sykdommen n?r denne delen av hjernen endrer seg.
Alzheimer-pasienter lider litt av den samme svakheten som systemer bygd p? kunstig intelligens. Selv om kunstig intelligens er sv?rt godt egnet til ? l?re seg ? gjenkjenne bilder og m?nstre, er den derimot d?rlig egnet til ? forst? noe i en ny setting.
– Vi mennesker klarer ? forst? alle mulige uforutsette hendelser n?r vi g?r til butikken. Det klarer ikke kunstig intelligens. Selv om det bare skjer noen sm? endringer p? veien, m? systemene trenes nesten helt p? nytt. Det samme problemet har Alzheimer-pasienter. De klarer ikke ? overf?re kunnskapen sin til nye situasjoner.
Store mengder data
N? skal Fyhn og medarbeiderne hennes studere og tolke dataene fra flere tusen hjerneceller i muse-eksperimentene samtidig. Da m? de ty til kunstig intelligens. Den store styrken til kunstig intelligens er ? kunne se sammenhenger i store mengder data.
– Vi h?per at kunstig intelligens kan gj?re det mulig for oss ? gjenkjenne hvordan hjernecellene finner frem til de overordnete m?nstrene. Da kan vi forst? hvordan hjernen v?r klarer ? l?se overf?ringen av kunnskapen vi har, til nye situasjoner.
Samtidig skal forskerne bruke hjernens egne l?sninger til ? forbedre den kunstige intelligensen. Denne m?ten ? tenke p? er ogs? i emning internasjonalt.
– Vi vil ha en tett kobling mellom eksperimenter, beregninger og kunstig intelligens. Vi bruker alts? kunstig intelligens til ? lage m?lrettete eksperimenter og forst? de komplekse hjernedataene, samtidig som vi skal bruke hjernens egne l?sninger til ? utvikle nye datasystemer bygd p? kunstig intelligens.
Virus med genfeil
Kunstig intelligens er likevel ikke nok. For ? unders?ke hvordan hjernen fungerer, m? forskerne gjennomf?re eksperimenter p? fors?ksmus. Da trenger de mus med Alzheimer.
Ettersom mus ikke f?r Alzheimers sykdom – dette er en sykdom som bare rammer oss mennesker – har forskerne frem til n? avlet frem s?kalte Alzheimer-mus med genfeil fra mennesker.
N? har forskerne f?tt enda en mulighet. I stedet for ? lage en ny mus, der alle cellene har den samme genfeilen, skal postdoktor Elise Holter Thompson?pakke de ?nskete genfeilene inn i virus og spr?yte dem inn i det spesielle omr?det i musehjernen, slik at virusdosen bare infiserer de celletypene de ?nsker ? se p?.
Og som om dette ikke er nok: Demenssykdommen og mange andre hjernesykdommer skyldes ikke bare ett gen. Det kan kanskje v?re snakk om sm? variasjoner i opptil flere hundre gener. Alle genene samvirker med hverandre. Og det er mange gener som er involvert i hvordan hjernecellene v?re snakker sammen.
Takket v?re matematiske modeller kan forskerne lage en modell av hjernecellene og regne seg frem til hva som skjer i hjernen hver gang de gj?r noen sm? endringer i genene. Da kan de g? mer m?lrettet til verks n?r de skal teste ut teoriene p? fors?ksmusene.
De nye fors?kene er fortsatt i startgropen. Forskergruppen til Fyhn har startet ? registrere hva som skjer i hjernecelleomr?dene.
– Vi vet n? at metodene v?re fungerer og at vi kan gj?re de manipuleringene i hjernen vi ?nsker. N? er vi i gang med ? samle inn data.