Aivosolut oppivat pelaamaan Doomia – ja tässä on, mitä se merkitsee mielenterveydellesi
Se kuulostaa dystooppisen Netflix-sarjan juonelta, mutta se on totta: viime viikolla tutkijat onnistuivat opettamaan maljalla kasvaneet ihmisen aivosolut pelaamaan klassista tietokonepeli Doomia. Ja aikaa kului vain seitsemän päivää. Yli vuosikymmenen neurotiedettä seuranneena voin kertoa, ettei tässä ole kyse pelkästä hienosta laboratoriotempusta. Se on ikkuna harmaan aivomateriamme hämmästyttävään muovautuvuuteen, ja sillä on merkittäviä vaikutuksia siihen, miten ymmärrämme mielenterveyden, ikääntymisen ja jopa ruokavalintamme.
Itse koe oli elegantin yksinkertainen. Tutkijat ottivat noin 800 000 ihmisen hermosolua – jotka oli johdettu ihmisen indusoiduista pluripotenteista kantasoluista – ja asettivat ne korkeatiheyksiselle mikrosähköielektrodiryhmälle. Ajattele sitä pienenä, elävänä tietokoneena. Stimuloimalla elektrodeja ja tallentamalla hermosolujen vasteita tutkimusryhmä loi palautesilmukan: solut oppivat vuorovaikuttamaan pelin yksinkertaistetun ympäristön kanssa käytännössä "pelaten" sitä. Viikossa ne suoriutuivat satunnaista paremmin. Se on hämmästyttävä osoitus siitä, että jopa kourallinen aivosoluja vailla kehoa tai aisteja voi sopeutua ja oppia.
Nyt saatat miettiä, mitä tällä on tekemistä aamukahvisi tai sen jatkuvan ahdistuksen kanssa, josta et pääse eroon. Pohjimmiltaan kaikki. Tämä koe näyttää reaaliajassa, miten aivosolut kytkeytyvät uudelleen kysynnän mukaan – prosessi, jota kutsutaan neuroplastisuudeksi. Tämä sama muovautuvuus on keskeistä muistojen muodostumisessa, toipumisessa traumoista ja kyllä, myös stressin hallinnassa. Se on myös syy siihen, miksi tutkijat ovat niin innoissaan perinataalisten kantasolujen ja IPS-solujen (kuten Doom-tutkimuksessa käytettyjen) mahdollisuuksista korjata aivovaurioita halvauksen tai vamman jälkeen. Nämä solut eivät ole vain rakennuspalikoita; ne ovat pieniä oppivia koneita.
Energiatekijä: Millä neuronimme toimivat?
Mutta tässä on juju: kaikki se oppiminen ja aktiviteetti vaatii valtavasti energiaa. Aivosi, jotka muodostavat vain noin 2% painostasi, kuluttavat 20% päivittäisestä energiansaannistasi. Tässä kohtaa keskustelu muuttuu henkilökohtaiseksi. Teos Aivojen energia: vallankumouksellinen läpimurto mielenterveyden ymmärtämisessä – ja ahdistuksen, masennuksen, OCD:n, PTSD:n ja muiden hoidon parantamisessa väittää, että monet mielenterveyden häiriöt johtuvat mitokondrioiden toimintahäiriöstä – eli aivosolusi eivät saa tarvitsemaansa polttoainetta. Kun ne 800 000 neuronia Doom-kokeessa alkoivat oppia, ne kuluttivat glukoosia hullun lailla. Jos niiden energiansaanti olisi ollut vaarantunut, ne eivät olisi oppineet mitään.
Tämä oivallus muuttaa jo nyt tapaa, jolla hoidamme sairauksia, kuten masennusta ja PTSD:tä. Kyse ei ole vain kemiallisesta epätasapainosta; kyse on solujen aineenvaihdunnasta. Ja tämä avaa oven elämäntapainterventioille, jotka suoraan tukevat aivojen energia-aineenvaihduntaa. Otetaan esimerkiksi ketogeeninen ruokavalio. Teoksessa Keto-sopeutunut: opas nopeutettuun painonpudotukseen ja terveelliseen paranemiseen keskitytään siirtämään kehon polttoainelähde glukoosista ketoaineisiin – vakaampaan ja tehokkaampaan energianlähteeseen aivoille. Monet hoitoresistentistä masennuksesta kärsivät ovat raportoineet dramaattisesta parannuksesta keton myötä. Se on järkeenkäypää: jos neuronisi näkevät nälkää, ne eivät pysty uudelleenkytkeytymään, aivan kuten ne laboratoriossa kasvatetut solut eivät olisi oppineet pelaamaan Doomia ilman tasaista energiansaantia.
Hormonit, stressi ja nykyihmisen aivot
Energia ei tietenkään ole ainoa tekijä. Aivojamme kylpee myös hormoneissa, jotka muokkaavat sitä, miten neuronimme aktivoituvat ja muodostavat yhteyksiä. Tämä on provosoiva lähtökohta teoksessa Kuinka pilleri muuttaa kaiken: aivosi ehkäisyn aikana. Kirja sukeltaa siihen, miten ehkäisyvalmisteiden synteettiset hormonit voivat muuttaa aivojen rakennetta ja toimintaa, vaikuttaen mielialaan, stressivasteeseen ja jopa kumppanivalintoihin. Se on muistutus siitä, että jokainen aivosolu kuuntelee kehosi kemiallisia signaaleja. Kun puhumme "aivosolujen oppimisesta", meidän on otettava huomioon ympäristö, jossa ne ovat – olipa se sitten petrimalja tai sinun kallosi.
Tämä palauttaa mieleeni kantasolut. Yksi jännittävimmistä rajoista on käyttää ihmisen indusoituja pluripotentteja kantasoluja yksilöllisten aivoorganoidien – pienten aivomallien – luomiseen, joilla voidaan testata lääkkeitä tai tutkia häiriöitä kuten autismia ja skitsofreniaa. Tuolla alhaalla, johtavissa tutkimuslaitoksissa, tutkijat tekevät jo tätä. He voivat ottaa ihosolun kaksisuuntaisesta mielialahäiriöstä kärsivältä henkilöltä, muuttaa sen kantasoluksi ja kasvattaa sitten hermosoluja, jotka kantavat kyseisen henkilön tarkan geneettisen perimän. Sitten he voivat seurata, miten nämä neuronit reagoivat eri hoitoihin. Se on yksilöllisen lääketieteen ultimaattinen muoto, ja se tapahtuu juuri nyt.
Tässä muutamia keskeisiä oivalluksia näistä viimeaikaisista läpimurroista:
- Neuroplastisuus on todellista ja mitattavissa: Doom-koe todistaa, että jopa eristetyt neuronit voivat oppia, vahvistaen ajatusta siitä, että aivomme voivat muuttua läpi elämän.
- Aivojen energia-aineenvaihdunnalla on väliä: Mitokondrioiden terveys on keskeistä henkiselle hyvinvoinnille, ja ruokavaliot kuten keto voivat suoraan tukea sitä.
- Kantasolut ovat pelinmuuttajia: Sekä perinataaliset että indusoidut pluripotentit kantasolut tarjoavat ennennäkemättömiä tapoja tutkia ja mahdollisesti korjata ihmisaivoja.
- Hormonit muokkaavat hermoston toimintaa: Se, mitä kehoomme laitamme – mukaan lukien ehkäisy – voi perustavanlaatuisesti muuttaa aivosolujemme toimintaa.
Joten, seuraavan kerran kun istut alas pelaamaan videopeliä tai tunnet tutun ahdistuksen aallon, muista: biljoonat pienet aivosolut laukeilevat, oppivat, sopeutuvat ja vaativat energiaa. Tiede etenee nopeasti, ja ensi kertaa meillä on työkaluja – kantasoluista metaboliseen psykiatriaan – jotka todella voivat pysyä perässä. Oletpa sitten tutkija Melbournessa tai vain joku, joka yrittää selviytyä arjesta, aivosolun aikakausi on todella alkanut.