Hjärnans åldrande kartlagt hos 284 donatorer

Den prefrontala hjärnbarken bakom pannan hjälper oss att planera, väga alternativ och hålla ett telefonnummer i minnet. Den åldras inte jämnt. Cellerna skiljer sig tydligt åt tidigt i livet, blir mer stabila under vuxenåren och förändras sedan på nytt, enligt en av nio samordnade forskningsartiklar från ett internationellt konsortium lett av forskare vid Mount Sinai (Mount Sinai). Mönstret ger forskare en referens för hur normalt åldrande ser ut i olika celltyper, så att de kan urskilja vad sjukdom tillför.

En forskare som undersöker hjärnvävnad från en person som avlidit med demens i hög ålder hittar ovanlig aktivitet i hjärnans immunceller. Beror den på sjukdomen, eller är det så cellerna brukar bete sig i en gammal hjärna? Utan en frisk jämförelse för samma ålder går det inte att avgöra.

Att läsa av cellernas aktivitet

Varje cell har samma arvsmassa, men använder bara vissa gener vid varje tillfälle. De RNA-kopior som bildas visar vilka gener som är aktiva. När forskarna räknar kopiorna får de en ögonblicksbild av vad cellen arbetade med när vävnadsprovet togs. Det visar aktivitet, men inte direkt vilka proteiner och nervkretsar generna senare bidrar till att bygga upp.

Äldre metoder analyserade RNA från en hel vävnadsbit på en gång. Då kan en förändring som bara finns i mikroglia, hjärnans egna immunceller, döljas av den mycket starkare signalen från nervcellerna. Metoden i studien, sekvensering av RNA från enskilda cellkärnor, gör det möjligt att studera dem var för sig. Forskarna isolerar varje cells kärna, som bevaras vid infrysning, och analyserar dess RNA separat.

Genom att jämföra många sådana ögonblicksbilder kan forskarna sortera cellerna efter typ: nervceller, stödjeceller som kallas gliaceller, immunceller och celler i blodkärlen. Sedan kan de undersöka hur varje celltyp skiljer sig mellan unga och gamla hjärnor. Celltypen förklarade mest av variationen: enligt The Transmitter stod den för 50,5 procent av den uppmätta variationen i genaktivitet (The Transmitter).

Tre faser i hjärnans utveckling och åldrande

De största skillnaderna finns hos de yngsta hjärndonatorerna. CSIC-neuroforskaren Juan Lerma sade till El Mundo att RNA-mönstren tyder på att gliaceller bildas, synapser (kontakterna mellan nervceller) omformas och celler avlägsnas genom programmerad celldöd (El Mundo). Det är en tolkning av vilka gener som är aktiva; forskarna har inte iakttagit processerna direkt.

Studien omfattade 284 neurotypiska donatorer från spädbarnsålder till 97 år. Andelarna av de flesta undergrupper av nerv- och gliaceller blir relativt stabila kring 24 års ålder, med vissa undantag (Nature). La Vanguardia gjorde om resultatet till en rubrik om att människans hjärna inte är färdigmogen förrän vid 24 års ålder (La Vanguardia). Resultatet är mer avgränsat: eftersom studien jämför olika människor som avlidit vid olika åldrar visar den en trend i befolkningen inom ett visst hjärnområde, inte en bestämd tidpunkt i en enskild människas liv. Den säger heller inget om att inlärning skulle upphöra.

Från ungefär 60–65 års ålder syns skillnaderna igen. De är främst koncentrerade till gliaceller och immunceller, snarare än spridda över hela hjärnbarken (The Transmitter). Spanska medier kopplade aktiviteten tidigt i livet till gener som förknippas med schizofreni och bipolär sjukdom, och den senare aktiviteten i gliaceller till gener kopplade till Alzheimers sjukdom (El Imparcial). Genmönstren sammanfaller med olika livsfaser, men det visar inte att de orsakar sjukdom.

Att skilja åldrande från sjukdom

Kartläggningen av hjärnan genom livet blir mer användbar tillsammans med den större atlasen över flera sjukdomar i samma forskningssamling. Den omfattar mer än 6,3 miljoner cellkärnor från 1 494 donatorer, däribland personer med Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom, schizofreni och bipolär sjukdom (Nature). Antalet cellkärnor är inte antalet personer, och ålderskurvorna bygger bara på friska donatorer. Atlasen beskriver genaktivitetsmönster som delas mellan sjukdomar och andra som är specifika för en enskild sjukdom.

Tillbaka till forskaren med demensprovet. Nu kan hon jämföra immuncellernas signal med hur sådana celler brukar se ut i friska hjärnor hos personer i samma ålder. Om signalen stämmer med mönstret är den troligen en del av det normala åldrandet. Avviker den från kurvan blir den en möjlig ledtråd att undersöka vidare.

Arbetet ger ett referensunderlag för att skilja sjukdomsrelaterade signaler från normalt åldrande i just den här delen av hjärnbarken. Kartan är avsedd för forskning. Den ställer ingen diagnos och behandlar ingen sjukdom. Laboratorie- och kliniska studier behöver nu visa vilka av de tänkbara signalerna som faktiskt bidrar till symtomen.