– Jag är egentligen inte direkt intresserad av orsakerna bakom specifika psykiska sjukdomar. Jag vill ta reda på vad som karaktäriserar hjärnaktiviteten hos personer med exempelvis schizofreni och hur det är kopplat till nedsatta kognitiva förmågor, och avvikande beteenden.

Kognition handlar om hur hjärnan tar in, bearbetar, och uppdaterar information. Det är med hjälp av kognitiva förmågor som vi planerar och organiserar vad vi ska göra på kort och lång sikt, utvärderar resultat, löser problem och fattar beslut. Dessa processer är ofta nedsatta vid psykisk sjukdom.

Fortfarande vet forskarna väldigt lite om hur hjärnan fungerar, men kunskapen ökar allt mer.

Som Wallenberg Academy Fellow studerade Marie Carlén framför allt en specifik typ av nervceller i hjärnan; parvalbumin (PV)-interneuron. Inom Scholarsanslaget fortsätter hon på det spåret.

– Det är en celltyp som jag forskat på i över tio år och som har en stark koppling till kognition, och då även förändrad kognition, berättar hon.

Genom EEG kan variationer i den elektriska aktiviteten i hjärnan registreras. Det är sedan länge känt att hjärnvågor, exempelvis hos personer med schizofreni, har avvikande mönster under kognitiva processer.

– Eftersom man kan mäta avvikelser borde man också kunna klargöra de biologiska mekanismerna. Mycket av min tidigare forskning har kretsat kring att förstå hur specifika hjärnvågor skapas. En av våra största upptäckter är att vi har visat hur vågor som är typiska för kognitiva processer uppstår biologiskt, och vilka typer av nervceller som är involverade.

"Jag är oerhört stolt att ha blivit Wallenberg Scholar, det är ett ultimat bevis på att vår forskning i labbet ses ha potential att verkligen bidra med ny kunskap. Anslaget ger en unik långsiktighet som gör det möjligt att fortsätta med tekniskt svåra och kostsamma projekt som håller hög potential."

Arbetsminnet i fokus

I det här projektet ska hon framför allt studera arbetsminnet, en central kognitiv process. Arbetsminnet är en typ av korttidsminne där vi använder information som finns tillgänglig högst tillfälligt och kortvarigt som guide för vårt beteende i olika situationer.

 – Det är intressant att förstå hur information kan hållas kvar i hjärnan korta stunder utan att lagras. Det måste finnas aktivitetsmönster i hjärnan som gör det möjligt. Vi använder arbetsminnet nästan hela tiden men hos personer med exempelvis ADHD, autism, eller schizofreni kan det vara nedsatt.

För att studera arbetsminnet så används möss som tränats att utföra beteendetester. Mössen studeras sedan med olika tekniker som exempelvis optogenetik.

– Det här är studier som inte går att utföra i människor. Jag vill förstå den cellulära grunden och mekanismer involverade i arbetsminnet, och hur informationshantering i prefrontalkortex bidrar till arbetsminne.

Här kommer också intresset för PV-cellerna tillbaka.

– Vi vet att deras aktivitet genererar specifika hjärnvågor. Med EEG kan vi se att vågorna ökar när vi engagerar arbetsminnet. Frågan är om och hur de bidrar till arbetsminne.

Även om möss inte är människor så menar Marie Carlén att resultaten till en viss nivå kan överföras.

– Kortex är den del av hjärnan som utvecklades sist under evolutionen. Mycket tyder på att många typer av nervceller är bevarade mellan olika däggdjur. Celltyperna som jag är intresserad av, de inhibitoriska – de bromsande, som PV-celler – reglerar aktiviteten av andra typer av nervceller. Samspelet mellan bromsande och pådrivande, excitatoriska celler, verkar vara en viktig biologisk princip för hur kortex fungerar. Inhibitionen spelar en central roll i vilken information som hanteras i kortex, och hur informationen förs vidare – eller inte – mellan hjärnregioner. Genetiska studier har gång på gång pekat på en koppling mellan förändringar i inhibitoriska nervceller och neuropsykiatriska funktionsnedsättningar.

Hon konstaterar också att om man kan förstå hur hjärnans olika delar fungerar i ett däggdjur så kan man även närma sig förståelsen för människans unika hjärna.

– Vi måste ha en modell för att kunna göra jämförelser. I dag vet vi inte om det är meningsfullt att ta fram läkemedel med hjälp av studier i möss eftersom vi saknar viktig grundläggande kunskap om hur hjärnan fungerar, och vi vet än mindre om vad som skiljer mus- och människohjärnan åt.

Spännande tid

Som student på biologlinjen såg Marie Carlén sin framtid som naturvetare. Men det var i labbet och inte på fältet hon trivdes bäst och när det var dags för examensarbete sökte hon sig till hjärnforskaren Jonas Friséns labb på KI. Och då blev hon fast. Det var detta hon ville syssla med. Hon är antagligen ganska ensam inom sitt fält om att aldrig ha läst en enda universitetskurs i neurovetenskap.

– Jag har i stället lärt mig genom mina doktorand- och postdoktorstudier.

I labbet på KI träffade hon också sin man, Konstantinos Meletis, som hon levt och arbetat tillsammans med i över 18 år.

– En del undrar hur vi står ut. Men vi pratar faktiskt nästan aldrig forskning hemma. Däremot är det en stor fördel att ha någon som till fullo förstår att forskning inte är ett åtta-till-fem-jobb.

Båda rekryterades tillbaka till KI efter några år i USA. Samtidigt som de skulle starta var sitt labb väntade de också sina barn, två tvillingtjejer som nu är 11 år.

– Det var en hektisk tid. Men det gick eftersom vi delade på allt och hade hjälp av våra föräldrar. Det gjorde att vi ändå kunde åka på samma konferenser, ingen av oss var tvungen att avstå.

Marie Carlén menar att hon varit och är med om det mest spännande tiden inom neurovetenskapen.

– Det har gjorts så många framsteg under de senaste tio åren tack vare nya teknologier och metoder. Mycket är fortfarande okänt då det gäller hjärnan men vi har aldrig gjort så stora framsteg som nu.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström