Här nedan följer en maskininläst version av artikeln. Observera att det saknas styckeindelning, radbrytningar, mellanslag efter skiljetecken och att det kan förekomma stavfel.
På
senare år har grundforskningen tillfört nya viktiga kunskaper om två av våra viktigaste sinnen , synen och hörseln .Man har bl a påvisat intressanta detaljer om plasticiteten i hjärnans syncentrum och om hörselcellernas fysiologi .Vilka konsekvenser kan dessa rön få för t ex möjligheterna att på konstgjord väg återskapa förlorad syn och hörsel ?I samband med ett antal gästföreläsningar vid Karolinska institutet i oktober 1995 intervjuade Läkartidningen några av världens ledande forskare inom dessa områden .Figur 1 .Bearbetningen av informationen från ögat och synnerven är en mycket komplicerad process som sker på flera nivåer i hjärnans syncentrum .Olika egenskaper i synbilden , t ex färg , form , rörelse och djup , analyseras i olika områden .På denna illustration , där hjärnan ses underifrån , visas schematiskt var detta sker – många detaljer är dock ännu okända .V1 och V2 representerar två olika områden i synbarken .Det är V1 som först tar emot informationen och bl a vidarebefordrar
signalerna för bearbetning i andra delar av synbarken .Nervcellerna i hjärnbarkens syncentrum är mycket anpassningsbara , » plastiska » , och kan ersätta döda cellers funktion .Vid en skada sker en sorts » omritning » av kartan i synbarken .Nu utvecklas också metoder för att med hjälp av implantat i hjärnan eller konstgjord näthinna ge blinda synen tillbaka , men dessa metoder befinner sig ännu på försöksstadiet .Det framgår av Läkartidningens intervju med Charles Gilbert , professor vid neurobiologiska institutionen , Rockefeller University i New York .Han är en av världens ledande forskare i syncentrums anatomi och funktion .År 1981 fick svensken Torsten Wiesel tillsammans med David Hubel Nobelpriset i fysiologi eller medicin .Båda var då professorer i neurobiologi vid Harvard Medical School i Boston , USA .De fick Nobelpriset för sin forskning om hur hjärnbarkens syncentrum bearbetar den inkommande informationen från syncellerna .De beskrev bl a hur de olika komponenterna i den »
kodade » bilden från näthinnan analyseras i synbarkens olika cellager .Nervcellerna är starkt specialiserade ; vissa reagerar enbart på horisontella respektive vertikala linjer medan andra kan registrera mer komplexa mönster och rörelser ( Figur 1 ) .Wiesels och Hubels forskning visade bl a hur betydelsefullt det är att man tidigt i livet får många och skarpa synintryck av varierande form för att synbarken ska kunna utvecklas på ett normalt sätt .Det krävs dessutom att de båda näthinnebilderna är kongruenta .Dessa rön har fått stor praktisk betydelse för bl a tidig behandling av skelning och brytningsfel hos barn .Nervcellerna ändras mer än vi troddeProfessor Charles Gilbert har i många år samarbetat med Torsten Wiesel och är den som under det senaste decenniet mest aktivt bedrivit forskningen om hjärnbarkens syncentrum .På försöksdjur som katter och apor har man framför allt studerat hur synbarkens nervceller reagerar på olika stimuli och förändringar i ögats näthinna .Man har t ex genom
att mäta cellernas elektrofysiologiska respons beskrivit hur de kan skilja på olika typer av linjer , vinklar och mer komplexa sammanhang .I vissa experiment har man visat att cellerna i synbarken kan tränas upp så att de flera gånger snabbare än normalt kan registrera olika förhållanden , t ex ett bestämt avstånd mellan två linjer .- När Torsten Wiesel och jag gjorde våra första experiment trodde vi att nervcellerna i hjärnans syncentrum var ganska statiska : att de hade sina givna platser och egenskaper i synbarken .Men vår forskning under senare år har alltmer visat att cellerna är mycket dynamiska och att de även hos vuxna försöksdjur kan förändras och anpassas till nya förhållanden , berättar Charles Gilbert .- Förr trodde vi t ex att synbarkens lager hade en speciell topografi och att nervcellerna var ordnade i regelbundna kolumner .Men det visade sig att synbarkscellerna via speciella förbindelser täckte ett betydligt större område än väntat .Upptäckten av dessa långa förbindelser
i synbarken var en överraskning för oss . » Synbarkskartan » ritas om- I en serie försök som Torsten Wiesel och jag gjorde skapade vi konstgjorda skotom genom att på vuxna försöksdjur operera bort en del av näthinnan , fortsätter Charles Gilbert .Ganglierna lämnades intakta , så det blev ingen nervcellsdegeneration .Vi studerade sedan det område i synbarken som motsvarade näthinneskotomet och som alltså inte längre fick normal stimulans .- Vi kunde sedan registrera hur de individuella cellerna i synbarken reagerade på det artificiella skotomet .Det visade sig att en del av de nervceller i synbarken som motsvarade lesionsområdet i näthinnan flyttade sig till utkanten av detta så att de kunde reagera på information från sinnesceller i näthinnan som låg strax intill skotomet .Dessutom expanderade de nervceller som flyttade sig så att de täckte ett större område i synbarken ( Figur 2 ) .- Denna förskjutning innebar alltså att vissa delar av näthinnans representation i synbarken förändrades
.Det skedde en sorts » remapping » , omritning av synbarkskartan .Detta bekräftar nervcellernas stora plasticitet ; de är mycket mer komplexa och dynamiska än vi tidigare trodde , sammanfattar Charles Gilbert .Återhämtning efter slaganfall- Denna plasticitet i hjärnbarken har troligen stor betydelse för exempelvis den kliniska förbättringen efter slaganfall , då förlorade funktioner delvis kan återkomma .Många neurologer anser att denna återhämtning huvudsakligen beror på att den skadade vävnaden inte dött utan bara varit » metaboliskt sovande » och vaknar till när hjärnsvullnaden går tillbaka .Men en alternativ förklaring är att nervceller i närheten av skadan tagit över den döda vävnadens funktion .Sannolikt är dock båda dessa mekanismer betydelsefulla .Men det finns förstås gränser för hjärnbarkens plasticitet ; om en lesion är tillräckligt stor kan den inte repareras .- Vi tror att det som händer vid inlärning liknar denna reparationsmekanism , fortsätter Charles Gilbert .Vid
träning av olika områden i hjärnbarken sker det en sorts rekrytering av vissa nervceller så att det blir en förändring , omritning , av den topografiska cortexkartan .Nervcellerna hos såväl unga som vuxna kan alltså på ett flexibelt sätt förändras av de erfarenheter som hjärnan gör , vilket har reviderat den tidigare uppfattningen om att olika hjärncentra är tämligen fixerade och statiska .Förväntningar påverkarCharles Gilbert har huvudsakligen gjort sina experiment på katter och apor .Skiljer sig synbarken hos dessa djur på något väsentligt sätt från vår ?Ser katter annorlunda än vi ?- Nej , i stort sett fungerar synsinnet mycket lika hos såväl katter och apor som människor , svarar Charles Gilbert .Katter har dock litet lägre upplösning och sämre färgseende .Men de basala mekanismerna , t ex olika nervcellers specialisering för att reagera på olika linjer , objekt och rörelser , är mycket likartade .- Däremot kan det hos olika arter finnas nedärvda mekanismer som har ett överlevnadsvärde
och som gör att synsinnet i vissa situationer fungerar särskilt effektivt .Katter kan t ex snabbt uppfatta och reagera på råttors rörelser , och apor har färdiga » koncept » för att känna igen olika ansikten .- Även hos oss människor spelar förväntningar stor roll för att fokusera synsinnet .Om vi t ex vet att vi ska koncentrera oss på en linje i en viss position kan vi mycket snabbare registrera förändringar i den linjen än om vi samtidigt måste ha uppsikt över många linjer .Ett annat exempel är att en föreläsare mycket snabbare kan känna igen ett bekant ansikte om han eller hon vet ungefär var i salen som personen sitter .Implantat i synbarken mot blindhet ?Sedan många år pågår , främst i USA , försök med att ge blinda viss syn genom att implantera elektroder i synbarken .På ett par glasögon monteras små TV-kameror , vars bilder översätts till elektriska signaler som via elektroderna stimulerar nervcellerna i synbarken .Kan denna teknik utvecklas till att bli en framgångsrik
behandling av blindhet ?- Man kan säkert uppnå vissa » grova » effekter , t ex skuggor och konturer , men jag är ganska skeptisk till om sådana implantat har någon framtid , svarar Charles Gilbert .Vi som är neurofysiologer vet att varje nervcell är individuell och reagerar selektivt .Det är därför mycket svårt att göra implantat i cortex ;sådana är än så länge mycket primitiva och » grova » .En enda elektrod stimulerar samtidigt tiotusentals nervceller , vilket är mycket ofysiologiskt och onaturligt .Figur 2 .Charles Gilbert och hans medarbetare har på katter och apor visat att » nervcellskartan » i synbarken förändras efter en skada i näthinnan .Först » tystnar » det område i synbarken som motsvarar skadan i näthinnan , men efter några månader återhämtar sig dessa nervceller .Det sker bl a genom att nervcellerna flyttar sig ut från det tysta området så att de åter kan stimuleras av impulser från synnerven .Illustrationen visar resultatet av ett experiment med en av aporna .Den streckade
cirkeln till vänster representerar den del av » synbarkskartan » som motsvarar en liten del av näthinnan före skadan .Cirkeln till höger visar samma karta ett halvår efter det att man opererat bort samma del av näthinnan så att det artificiella skotomet motsvarar denna cirkel i synbarken .Siffrorna representerar olika nervcellsområden .Man kan se hur nervcellerna efter skadan söker sig utanför skadans periferi och även expanderar så , att de täcker ett större område än tidigare .Efter ett år har denna tendens blivit ännu tydligare .För att få fram dessa » kartor » och märka nervcellerna har forskarna bl a använt mikroelektroder och injektioner av fluorescerande ämnen samt avancerad datateknik som tredimensionellt analyserat små delar av synbarken .( Figuren modifierad efter referens 2 . )Kan synbarkens plasticitet i detta fall vara en nackdel ?Skulle det vara lättare att med implantat utveckla artificiell syn om nervcellerna vore mer statiska och exakt motsvarade vissa områden av
synfältet ?- Ja , sannolikt .Men en mer realistisk och framkomlig väg än kortikala implantat är nog att försöka ingripa mer perifert , dvs påverka näthinnan eller synnerven så att varje enskild nervfiber kan stimuleras , säger Charles Gilbert .Konstgjord näthinnaDet pågår också försök med att skapa konstgjorda näthinnor , s k retinala implantat .Hos omkring en femtedel av alla blinda är skadan nämligen begränsad till näthinnan och dess fotoreceptorer ; deras synnerver fungerar normalt och de har intakta nervförbindelser .Teoretiskt sett behöver de därför » endast » en konstgjord , fungerande näthinna för att kunna få synen tillbaka .I bl a USA och Tyskland har man utvecklat olika typer av sådana konstgjorda näthinnor , där man utnyttjar den senaste data- och videokameratekniken för att stimulera » folieliknande » implantat som opereras in framför näthinnan .Metoden befinner sig fortfarande på försöksstadiet , och tekniken utprövas bl a på kaniner .Det anses ännu osäkert hur användbar och
detaljerad syn som kommer att kunna uppnås med sådana retinala implantat .Anders Nystrand- Nervcellerna i hjärnans syncentrum har visat sig vara överraskande dynamiska och plastiska , säger Charles Gilbert , professor vid neurobiologiska institutionen , Rockefeller University , New York .
