Letar efter plastiska, formbara, nervceller i innerörat

Att hjärnan är plastisk och kan anpassa sig är väl känt. François Lallemend undersöker om det finns plasticitet även utanför hjärnan, i det perifera nervsystemet. Han studerar bland annat nervceller i innerörat och det centrala hörselsystemet. Förhoppningen är att forskningen i framtiden kan bidra till nya genetiska verktyg för att behandla till exempel hörselskador.

François Lallemend

Docent i neurobiologi

Wallenberg Academy Fellow 2013

Lärosäte:
Karolinska Institutet

Forskningsområde:
Kartlägger molekylära mekanismer som styr utvecklingen och funktionen hos det perifera nervsystemet

På väggen i François Lallemends kontor hänger en uppförstorad och färggrann mikroskopbild av nervsystemets grenverk i en mustass.

– Det är en tass från musembryo, säger han.

François Lallemends forskargrupp studerar det perifera nervsystemet. Det är den del av nervsystemet som omfattar allt utanför hjärnan och ryggmärgen (se faktaruta). I labbet på Karolinska Institutet i Solna undersöks sensoriska nervceller, neuroner, från möss för att öka förståelsen om molekylära och genetiska skillnader.

– Vi har insett att det perifera nervsystemet är mycket mer komplext än vi tidigare trott. Min forskargrupp studerar bland annat neuroner i hörselsystemet och det proprioceptiva systemet, som handlar om motorik och kroppsuppfattning. När vi förstod att det finns fler celltyper än vi tidigare trott, så insåg vi plötsligt att ”aha, de kanske är plastiska”, de kanske förändrar identitet. Det här är vi intresserade av att studera vidare.

Med plasticitet menas att systemet är formbart och kan anpassa sig. Hittills har plasticitet endast setts ur det centrala nervsystemets perspektiv, förklarar François Lallemend. Den är viktig för utveckling och funktion i hjärnan och ryggmärgen. Det är så vi lär oss ett nytt instrument, språk eller nya rörelser och anpassningen kan bibehålls i åratal.

– Tanken att det kan finnas plasticitet även i det perifera nervsystemet är spännande. Den enda plasticitet som har kunnat visas där är relaterad till patologiska förändringar, som smärta. Men den anses inte vara en plasticitet för anpassning och lärande. Jag tror man ska vara öppen för att det finns plasticitet att utforska även i perifera nervsystemet. Vi vill studera detta både i patologisk kontext som till exempel hörselnedsättning och icke-patologiskt som motorisk prestanda.

Beroende på vad de hittar i sina studier vill François Lallemend på sikt försöka översätta kunskapen till människan. Förhoppningsvis kan forskningen bidra till framtida genetiska angreppssätt som kanske kan återställa patologiska förändringar vid exempelvis hörselskador.

Utforskar neuroner på djupet

Forskargruppen undersöker flera olika aspekter av det perifera nervsystemet. Utöver innerörat, hörseln och det proprioceptiva systemet, studerar de sensoriska neuroners molekylära utveckling och det vestibulära systemet som är balansorganet i innerörat.

– Det finns många likheter, så det vi lär oss om det proprioceptiva systemet kan vi också använda för hörseln, och det vi använder där kan översättas till det vestibulära systemet.

Tack vare en teknik som kallas encells-RNA-sekvensering är det idag möjligt att få detaljerad genetisk information om enskilda celler. François Lallemend kan med den här tekniken ihop med andra metoder, ta sig djupt in i neuronerna för att utföra analyser och se väldigt små skillnader.

– Vi vill sedan försöka förstå om dessa skillnader är meningsfulla, om de representerar olika tillstånd i samma celltyp eller om de är olika celltyper, eller subtyper av celler. Den kunskapen används för att analysera celltypernas funktion och anatomiska organisation för att förstå vilka nervkretsar och sensoriska uttryck som de är kopplade till i systemet och vilken specifik sensorisk funktion de har.

”Jag känner att Stiftelsen har tillit till min forskning och att de ser att det jag gör kan bli användbart för forskningsfältet om jag lyckas. Det fina med det här fellowanslaget är att det ger dig en stor knuff –”sätt igång och försök”. Man kan ta risken att verkligen försöka och hoppas att det ska komma något bra ut av det.”

Äventyr och tålamod

Projektet François Lallemend leder som Wallenberg Academy Fellow kommer fortsättningsvis främst handla om innerörat. De börjar i hörselsystemets periferi, men vill också förstå vad som sker därefter.

– All denna komplexitet hos nervcellerna måste översättas någonstans och det första steget efter innerörat är hjärnstammen, som finns mellan hjärnan och ryggmärgen. Den tar inte bara emot information från hörselsystemet utan kopplar ihop den med information från andra sensoriska och icke-sensoriska system och fungerar som ett enormt multisensoriskt center som vi vill förstå bättre.

När det gäller plasticitet så tror François Lallemend inte att den är så framträdande i hörselsystemet.

– I örat vill man ha något som är väldigt sensitivt men solitt. Det finns inget uppenbart behov av att ändra det systemet. Men jag tror att det finns någon slags plasticitet där som vi inte förstår, men som just här kan vara ursprunget till en patologi, exempelvis hörselnedsättningar. I proprioceptiva systemet å andra sidan, där kanske vi har plasticitet för anpassning till våra motoriska krav. Det är något vi vill utforska vidare, om plasticiteten existerar och för vad.

François Lallemend trivs som bäst när forskningen känns som ett äventyr och satsar helst på idéer som är lite mer osäkra.

– För mig handlar det om nyfikenhet och att plötsligt hitta något som jag inte väntat mig. Och sedan se om man är på rätt spår, hitta nya bitar och sätta ihop pusslet. Det är därför jag är så intresserad av plasticitet för det var inte förväntat utan helt nytt. Men man måste vara tålmodig för allt tar lång tid.

Text Susanne Rosén
Bild Saida Hadjab, Paula Fontanet

 

Fakta

Nervceller kan både ta emot och skicka signaler. De står i förbindelse med varandra i ett finurligt uppbyggt nätverk av celler som kommunicerar med varandra.

Nervsystemet delas upp i det centrala nervsystemet och det perifera nervsystemet.

Det centrala nervsystemet utgörs av hjärnan och ryggmärgen.
Det perifera nervsystemet är de nervceller som finns utanför hjärnan och ryggmärgen, och är uppdelat i en det sensoriska systemet och det autonoma.

I det sensoriska systemet finns nervceller för hörsel, balans, proprioception, beröring, smärta, samt alla känselceller som finns bland annat i vår hud. Den sensoriska delen skickar information till det centrala nervsystemet i hjärnan och ryggmärgen.

Det autonoma systemet projicerar till olika organ och påverkar till exempel hjärtfrekvensen och matsmältningssystemet.