Neurobiologi

Neurobiologi og hjernens sygdomme set på atomniveau
Poul Nissen, professor ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik

 

Ifølge Professor Poul Nissen er hjernen det mest komplekse organ vi kender. Hjernen står for menneskets unikke bevidsthed og skaber samtidig vores sanseapparat. Biologisk set er det meget interessant at undersøge hjernen og finde ud af, hvordan den arbejder sammen med resten af kroppen.

Størstedelen af hjernens celler – de såkaldte neuroner – er langt mere komplekse end andre celletyper i kroppen. Hjernens egenskaber skyldes lynhurtig kommunikation mellem flere milliarder af neuroner. Hvert neuron har forbindelse til adskillige andre neuroner gennem de såkaldte axoner og dendritter, og dette resulterer i op til trilliarder af individuelle kontaktflader mellem hjernens neuroner. Denne kommunikation foregår gennem signalstoffer – de såkaldte neurotransmittere, som udskilles ved elektriske signaler, nærmere præcist ved at en spændingsforskel bevæger sig fra neuronen langs axonen til synapsen.

Forståelse af, hvordan biomolekyler fungerer, og hvordan de arbejder sammen med hinanden, kaldes under ét for strukturbiologi. Alle processer vedrørende livet er baseret på aktivitet og biofysiske egenskaber ved store biomolekyler. I neuroner såvel som andre af kroppens celler, er sådanne interessante biomolekyler de mange biomembranproteiner – f.eks. de mange pumper, transportere og kanaler som regulerer kroppen. Ved, gennem forskellige teknikker, at ’’zoome’’ ind på kroppen, kan man gå fra at observere hele organer eller væv, til individuelle celler og deres struktur, til de enkelte biomolekyler. Elektronmikroskopi og krystallografi er begge eksempler på sådanne teknikker. Med elektronmikroskopi er det muligt at tage todimensionelle billeder af meget små biomolekyler. Ved at tage billeder i alle tænkelige orienteringer, kan man skabe en præcis tredimensionel model af molekylet. Den anden teknik, krystallografi, benytter røntgenstråling med en bølgelængde i samme størrelsesorden som molekylerne – omkring én Ångstrøm – sendt gennem et gitter af krystalliserede molekyler til at danne et interferensmønster, som er unikt for molekylet – ikke blot molekylets udseende, men også deres pakning og orientering i krystalgitteret. Når man ved disse teknikker får et foreløbigt indtryk af biomolekylets struktur, kan man bygge på ved at lade computere danne komplekse simulationer og modeller.