Hjärnan: En levande själ
Ett par våningar ovanför Nobelpristagaren Eric Kandels kontor på Manhattan bor hans favoritdjur, aplysian – en slags snigel. Här finns flera rum fyllda av plastlådor med lila-bruna sniglar i olika storlekar, den största är stor som en människas underarm, fastsugna mot väggarna.
Doktoranden Harshad Vishwasrao lyfter upp en av dem. Den blir arg och sprutar ut dramatiska virvlar av lila bläck. Med sniglarna som försöksdjur har Kandel lagt grunden till den minnesforskning som försöker förklara hur människans »jag« skapas.
Eric Kandel är professor på enheterna för biokemi och molekylär biofysik, samt i psykiatri, vid Columbia University i New York. Han bär alltid en stor fluga, har ett brett leende och bruna, klara ögon som lika gärna kunde tillhöra en 18-åring. Hans nya bok »In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind« är en kombinerad självbiografi och sammanställning av dagens hjärnforskning. Här berättar han hur han hamnade på den bana som skulle vinna honom ett Nobelpris i medicin 2000. Dedikation och passion visst, men också slumpen. Han inspirerades bland annat av den ryska författaren Vladimir Nabokovs självbiografi »Speak, Memory«.
– En underbar bok. Nabokov, Proust, jag och några till tycker minnen är viktigt, säger Kandel glatt när han tar emot på sitt hörnkontor på psykiatriska enheten vid 168:e gatan på Manhattan.
Eric Kandel är en av förgrundsfigurerna inom molekylärbiologi och en auktoritet på hur vårt minne fungerar. Med »In Search of Memory« ville Kandel göra hjärnforskningen tillgänglig även för människor utan vetenskaplig bakgrund.
– De flesta av oss kommer någon gång i livet att behöva fatta ett viktigt beslut som involverar en biologisk förståelse av hjärnan. Vi måste förstå variationer i normalt mänskligt beteende och allvarliga mentala sjukdomar, säger Kandel.
Den moderna forskningen om hjärnan går ut på att förklara biologin bakom hur sinnena fungerar. Den bygger på ett par viktiga grundprinciper, bland annat att sinne och hjärna hör ihop, och att människans hjärna har utvecklats från samma molekyler som enklare arter, som sniglar.
Det största genombrottet för molekylärbiologin kom 1953, när James Watson och Francis Crick presenterade strukturen för dna. De förklarade hur information från generna kontrollerar varje cells funktion. Två år senare började Kandel studera för Harry Grundfest, en professor i neurologi vid Columbia University, som insisterade på en cellbaserad inställning till hjärnforskning – hjärnan är ett organ, annorlunda än kroppens andra organ, men fortfarande ett organ. Hos Grundfest lärde Kandel sig att tolka nervcellernas elektriska signaler. Nervcellen, neuronen, är den fundamentala byggstenen och signalenheten för all mental aktivitet. Minnen och inlärning styrs av hur nervceller kommunicerar med varandra i nätverk.
Det var Santiago Ramon y Cajal, en neuroanatomist samtida med Freud i början av 1900-talet, som lade grunden för dagens kunskap om nervsystemet. Han förklarade bland annat hur nervceller kommunicerar, och identifierade också tre olika typer:
• Sensoriska neuroner som styr syn, hörsel, smak och lukt.
• Motorneuroner som styr muskler och körtlar.
• Interneuroner som fungerar som stafettstationer mellan motorneuroner och sensoriska neuroner.
Efter Cajal kom Edgar Adrian med förklaringen på hur neuroner skiljer på synintryck, beröring och ljud. De elektriska impulserna är desamma, men de följer olika vägar – nervbanor – till hjärnan. Signalerna som skickas från motorneuroner i hjärnan till musklerna är nästan identiska med känselneuroner från huden till hjärnan. Forskaren Wade Marshall upptäckte sedan att syn, hörsel och känselceller var representerade i olika delar av hjärnan.
Den största utmaningen för 2000-talets hjärnforskning är att förstå hur hjärnans celler och hjärncellernas molekyler producerar fenomen som medvetande, tankar, uppmärksamhet, uppfattning, inlärning och minne.
Kandel var en stor beundrare av Sigmund Freud, och ville från början bli psykoanalytiker och behandla patienter.
– Det var otroligt vad Freud kom fram till på 30-talet när vi visste så lite. Han var en stor tänkare, och är fortfarande en stor inspirationskälla för mig, även i de frågor han hade fel.
Kandel började söka efter den biologiska förklaringen till Freuds ego, id och överjag. Han kom då fram till att inlärning och minne är centrala för vår identitet.
– Minne är limmet som håller ihop vårt mentala liv. Mycket som vi lärt oss och minns sker automatiskt. Jag behöver till exempel inte tänka hur man knyter en fluga, säger Kandel (som burit fluga dagligen i 20 år).
Men den största delen av människans mentala liv är omedvetet.
– Hela ditt liv som du har bakom dig medan vi har den här konversationen är omedvetet.
Men det finns olika typer av undermedvetna minnen. Det »för-medvetna« är lättillgängligt för oss. Sen har vi det förträngda, dolda. Minnet är ett väldigt flexibelt verktyg som förändras. Hur vi återkallar minnen bestäms av vårt nuvarande sammanhang. Varje gång vi plockar upp ett minne, inkorporerar vi nyvunnen kunskap i det och sparar om det.
Även känslor, som kärlek och sorg, är en sorts minnen.
– Känslor av kärlek är minnen av personen, minnen av dina tidigare relationer, och relationen med dina föräldrar. Uppblandat med instinkter förstås, säger Kandel.
Men hur går det till? Hur kan hundra miljarder nervceller, elektriska strömmar och kemiska reaktioner mellan molekyler i en benskål åstadkomma något så komplext som en bild, en »representation«, av något som vi upplevt eller lärt oss? För att lösa det, behövde Kandel en försöksperson med enklast möjliga nervsystem. Här kommer sniglarna in i bilden.
Aplysia tillhör en art av havssniglar som lagrar minnen i dess allra enklaste form. Den har få nervceller, cirka 20 000 jämfört med människans 100 miljarder, som är stora nog för att man ska kunna föra in mikroelektroder i dem och mäta aktiviteten. Djuret har inte direkt någon hjärna. Hjärncellerna är utspridda i nio kluster över kroppen, som vart och ett ansvarar för olika trick, som att spruta bläck.
Kandel började studera hur nervcellerna förändrades när snigelns reflex förändrades. Han såg hur hjärnan byggs om genom inlärning. De trägna studierna av aplysian gav basen till dagens kunskap om hur människans minne fungerar.
Kandel och hans kollegor har nu stakat ut de mekanismer som pågår när vi lagrar minnen, vad som händer i cellerna på molekylär nivå. Nu består utmaningen i att förstå systemen bakom hur de skapas: vilka nervbanor som är involverade i att skapa och lagra olika typer av minnen. Hur man kan relatera aktiviteten, kontakterna mellan nervcellerna, till komplexa kognitiva funktioner. Exakt hur hjärnan skapar en inre bild av ett ansikte eller upplevelse.
Kandel hoppas också kunna kombinera molekylärbiologi med den biologiska basen för vad som händer i hjärnan när vi umgås med andra. Här kommer spegelneuronerna in, de hjärnceller som avfyras när vi ser någon annan känna något, råka ut för något eller utföra en uppgift. Spegelneuroner upptäcktes av Giacomo Rizzolatti, en hjärnforskare vid universitetet i Parma i Italien, som observerade att vissa neuroner i premotor cortex aktiverades i en apa när den såg på en annan apa som stoppa en jordnöt i munnen. Vilayanur S Ramachandran, hjärnforskare vid Universtiy of California, upptäckte att samma neuroner finns hos människor. Spegelneuroner kan förklara hur vi lär oss genom imitation, hur vi upplever identifikation och känner empati. Ett annat område Kandel studerar tar honom tillbaka till den punkt där han började sin bana inom hjärnforskningen: till Freud och hur medvetna och omedvetna processer hänger ihop. Kandel tror att vi genom en kombination av hjärnskanning och psykoanlys kan lära oss mer om psykiska åkommor och neuroser. På så sätt kanske han en dag med biologiska termer kan förklara Freuds teorier om hur vårt undermedvetna och våra minnen påverkar oss. Vi kan bli medvetna om många hjärnaktiviteter genom bilder och relatera psykologiska processer till biologiska strukturer med hjälp av visuella redskap.
Kandel har en bakgrund inom historia och andra humanistiska ämnen. Han läste inga vetenskapliga ämnen i college och tyckte inte att medicin var särskilt intressant. Det var först när han blev intresserad av neurobiologi som han tvingades att läsa upp vetenskapsämnen och tog matte- och fysikkurser.
– Humanioran har lärt mig att livet är deprimerande, medan jag älskar biologi för att där finns en helt annan framtidstro, en optimism, säger Kandel lite skämtsamt.
Han ser att ökad kunskap om den biologiska grunden för vårt mentala liv kan leda till bättre metoder för att bota psykologiska störningar.
Just nu studerar Kandel hur hjärnan medvetet hanterar sinnesinformation och hur medveten uppmärksamhet stabiliserar ett minne. Han vill ta reda på hur uppmärksamheten låter oss göra mentala tidsresor, tillbaka till minnen och framåt i fantasin.
Ännu så länge vet man inte exakt hur uppmärksamhet fungerar biologiskt, förutom att det är hormonet dopamin som aktiveras i centrala nervsystemet. Uppmärksamhet skulle i framtiden kunna bli en viktig nyckel till att förstå en annan, ännu svårare gåta: Vad är medvetande? Men vi är långt ifrån att förstå mänskligt medvetande. Hundra år minst, säger Eric Kandel.
Första steget är att förstå aplysian med sina blott 20 000 nervceller. Snigelns mentala liv gömmer fortfarande dunkla hemligheter. Men Kandel har inte bråttom.
– När jag hittar något jag gillar håller jag mig till det, så har det varit genom hela min karriär. Forskningen om hjärnan är en filosofi och en livsstil, säger han.
Fakta: Snigeln aplysia
Havssnigel som ingår i släktet bakgäldade snäckor. Används flitigt inom forskningen på grund av sitt greppbara antal nervceller, cirka 20 000.
I svenska vatten förekommer en variant av aplysia som kallas sjöhare. Namnet sjöhare har uppkommit eftersom aplysia har öronliknande utskott på huvudet. Utskotten innehåller en form av luktorgan och används för att smaka av vattnet.
Källa: Nationalencyklopedin, Svenska naturskyddsföreningen.
Läs mer:
