Gaia Olivo vid Göteborgs universitet vill ta viktiga steg mot en bättre förståelse av våra hjärnor. Hon är särskilt intresserad av hjärnans plasticitet, det vill säga dess förmåga att ständigt omvandlas och skapa nya kopplingar mellan hjärnans olika delar.

– Hjärnan kan förändra både sin struktur och funktion, och det är en oerhört viktig förmåga. Under ett liv kan vi människor genomgå mycket som påverkar oss. Men tack vare att vår hjärna är plastisk kan vi lära oss nya saker, återfå förmågor som vi kanske har förlorat efter en skada, eller ändra hjärnans reaktioner på olika situationer och händelser. Därför är mer kunskap om hjärnans plasticitet jätteviktig för att kunna hjälpa människor i olika situationer och utmaningar, både fysiska och psykiska, säger hon.

Länge trodde forskarna att hjärnan hos en vuxen inte kunde förändras särskilt mycket, och att det bara var hos barn som hjärnan fortsatte att utvecklas. Det är en av flera sanningar om hjärnan som har omkullkastats av ny forskning.

– Hjärnan kan förändras livet igenom, och vi människor kan själva göra mycket för att ändra och anpassa vår hjärna. Idag vet vi också att förändringar i hjärnan inte är en långsam process, utan kan ske väldigt fort. Det tar exempelvis bara minuter innan hjärnans grå substans ökar i volym när vi lär oss nya saker, säger hon.

Nya nervkopplingar när vi lär oss

Just de snabba förändringarna i hjärnan kommer vara Gaia Olivo forskningsfokus de närmaste åren. Med hjälp av den senaste hjärnavbildningstekniken ska hennes forskarteam i detalj granska vad som händer i hjärnan när vi lär oss nya motoriska färdigheter.

I studien skannas människors hjärnor samtidigt som de instrueras att med vissa fingrar trycka på olika pianotangenter i en viss ordning. Genom att mäta volymförändringar i olika delar av hjärnan får forskarna en uppfattning om hjärnans plasticitet under inlärningen.

– När vi lär oss nya saker skapas snabbt en mängd nya förbindelser mellan nervcellerna i hjärnan, och hjärnans volym ökar. Vissa av de nya förbindelserna leder rätt, andra inte. Efter ett tag minskar hjärnans volym igen. Vi tror att det beror på att antalet förbindelser minskar när hjärnan har lärt sig vilka av dem som fungerar och inte. Det här ska vi undersöka närmare, säger hon.

En viktig fråga är om hjärnans volym främst växer på grund av ett ökat blodflöde under inlärningen, eller för att hjärnan formar nya nervkopplingar och faktiskt håller på att byggas om. För att besvara frågan gör forskarna jämförande magnetkamerastudier på möss som tränas till att lära sig nya motoriska förmågor. Först skannas mössens hjärnor under inlärningen, därefter granskar forskarna vävnadsprov från mössens hjärnor i mikroskop. Därmed kan de se, på cellnivå, var och hur nya nervkopplingar har skapats.

– Genom att jämföra hjärnförändringarna som sker hos både möss och människor, och i detalj se vad som sker i mössens celler där hjärnvolymen ökar, kan vi dra många slutsatser om mekanismerna bakom hjärnans snabba plasticitet, säger Gaia Olivo.

Banbrytande teknik visar unika detaljer

Forskarna söker också svar på hur länge förändringarna i hjärnan består efter inlärningen, och om det går att förutse individuella skillnader i hjärnans plasticitet, exempelvis beroende på livsstil, sömn, fysisk aktivitet, utbildning eller sociala vanor.

Projektet är unikt på flera sätt, inte minst den banbrytande hjärnavbildningstekniken. Den effektiva magnetkameran, som ännu bara har använts av några få forskargrupper i Europa, har mer än dubbelt så hög upplösning som de kameror som Gaia Olivos forskarteam tidigare har använt: 7 Tesla i stället för 3 Tesla.

– Tidigare teknik gav oss en helhetsöverblick av vad som pågår i hjärnan. Nu kan vi i stället granska betydligt mindre delar av hjärnan, och på en oerhörd detaljnivå. Dessutom finns få tidigare studier med den här typen av kombinerade tester på både möss och människor, säger hon.

Vi hoppas att projektet ska leda till mer kunskap om vad som händer när hjärnan förändras, och om vi själva kan agera för att öka hjärnans plasticitet.

Mycket kvar att förstå

Den mänskliga hjärnan har fascinerat Gaia Olivo ända sedan hon var barn. När hon växte upp funderade hon på en framtid inom både kriminologi och psykiatri innan hon, som läkarstudent, fick en inblick i möjligheterna med hjärnavbildningsteknik.

– Jag blev helt fast! Det är så coolt hur vi bokstavligen kan se vad som händer i hjärnan, hur den aktiveras och förändras när vi tänker. Jag häpnas över alla underverk som våra hjärnor kan göra, över vilka perfekta maskiner de är. Och samtidigt är det så mycket vi fortfarande inte vet om dem, säger hon.

Om tio år tror Gaia Olivo att kunskapen om hjärnan har kommit betydligt längre än idag.

– På många områden har vi bara börjat inse hur våra hjärnor fungerar. Jag tror att vi behöver förstå mer om individuella skillnader i våra hjärnor, för vi är alla individer med olika upplevelser, liv och mål, och allt detta påverkar våra hjärnor. Ju mer vi lär oss om detta, desto större möjligheter har vi att göra det bästa vi kan med våra hjärnor.

Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg