Uusiutuvien hermosolujen arvoitus näyttää vihdoin ratkeavan. Tutkijat ovat jo hyvin jyvällä, miksi aivojemme muistikoneisto tahkoaa lisää neuroneja.

Kun Salk-instituutin neurotutkija, professori Fred Gage kollegoineen marraskuussa 1998 raportoi Nature Neuro¬science -lehdessä, että aikuisen ihmisen aivoissa syntyy uusia hermosoluja, tiedemaailma oli ällikällä. Havainto ei alkuunkaan istunut vallitsevaan käsitykseen, jonka mukaan aivosolut eivät uusiutuneet: ne olivat syntymälahja, jolla piti pärjätä koko elämä.

- Löytöä oli todella vaikea ymmärtää, sillä yli sata vuotta oli ajateltu, että minuus, mieli ja muistot vaativat solutason pysyvyyttä. Uusia neuroneja saattoi syntyä muilla eläimillä mutta ei meillä, joilla on monimutkainen hermotoiminta ja tarve varastoida tietoa pitkälle tulevaisuuteen, Fred Gage summaa havaintonsa vastaanottoa Yhdysvaltain tiedeviikolla, maailman suurimmassa kaikkien tieteen alojen tapahtumassa, joka tänä vuonna järjestettiin Kaliforniassa San Diegossa.

Odottamaton löytö käynnisti kiivaan keskustelun ja tiiviin tutkinnan. Uusiutuville neuroneille piti löytää syy, syntymekanismi ja toimenkuva. Nyt 12 vuotta myöhemmin moni palanen on loksahtanut kohdalleen ja käsitys aivoista mennyt peruuttamattomasti uusiksi. Enää kukaan ei kiistä hermosolujen uusiutumista, neurogeneesiä, kuten spesialistit itse ilmiötä kutsuvat.

Lisääntyvät joka päivä

Jos olet nuori, aivoissasi syntyy hermokantasoluista uusi hermosolu joka kymmenes sekunti. Näin niitä kertyy tuhansia päivässä. Jos olet täyttänyt 50, tahti on hitaampi, mutta älä huoli, tehtailu jatkuu, tällä tietoa hyvinkin yli seitsenkymppiseksi.

Neuroneja ei kuitenkaan valmistu kaikkialla, vaan kahdessa tietyssä rakenteessa: hajuaistin ytimessä hajukäämissä ja hippokampuksessa, joka on muistikoneistomme työjuhta. Se kerää kaiken aistitiedon, erottelee, työstää ja paketoi sen ja lopuksi lähettää paketit säilömuistiin aivokuorelle.

Jonkin aikaa luultiin, että hermosoluja tehtailee myös aivokuori, kehittynein ja monimutkaisin aivojemme osa, joka hoitaa päätöksentekoa ja muita hienostuneita kognitiivisia tehtäviä. Kuvaustekniikoiden kehityttyä kävi kuitenkin ilmi, että uusina neuroneina pidetyt solut olivatkin vastasyntyneitä gliasoluja, hermokudoksen tukisoluja.

Anastavat tilansa vanhoilta

Vieläkin monet epäilivät, tokko uudet hermosolut toimivat. Ne saattoivat olla hyödytön evolutiivinen jäänne, sillä sata miljardia aivosolua, jotka luovat sata biljoonaa kytköstä, riittävät kyllä tallentamaan rikkaimmankin elämän. Käsitystä ruokki tutkimustulos, jonka mukaan peräti puolet noviiseista menehtyy elämänsä alkutaipaleella.

Jälleen Fred Gage teki läpimurron. Hän osoitti, että hengissä pysyvistä tulee hermoverkon täysivaltaisia jäseniä. Hän sai myös selville, miten tulokkaat paikkansa lunastavat. Ensin ne luovivat olemassa olevien hermoliitosten, synapsien, kupeeseen. Sitten ne ottavat varovaisen kontaktin, ja eipä aikaakaan, kun ne alkavat hallita yhteysliikennettä ja sananmukaisesti kilpailevat edeltäjänsä ulos.

Uutukaiset voisivat olla ongelma, jos ne rakentaisivat yhteyksiä mihin sattuu. Kun ne korvaavat jo olemassa olevia liitoksia, virheitä ei tapahdu, vaikka jokainen neuroni kytkeytyy keskimäärin tuhanteen muuhun neuroniin, Fred Gage selvittää noviisien huonon käytöksen hienoutta.

Tekevät selvää suunnista

Kun tähän asti oli päästy, edessä oli kysymyksistä suurin: Onko nuorten neuronien työnä vain korvata vanhoja vai tarvitseeko muistimme niitä joihinkin erikoistehtäviin? Alkoi uusi uurastus hiirillä ja rotilla.

- Toimenkuvasta on saatu tietoa vasta äskettäin, Fred Gage sanoo -mainostamatta, että hänen oma tutkimusryhmänsä otti viime vuonna kaksi isoksi sanottua harppausta.

Gage ja kollegat sammuttivat laboratoriohiiriltään geenin, joka ohjaa neurogeneesiä, ja teettivät niillä erilaisia käyttäytymistehtäviä.

Oppivaiset eläimet suoriutuivat kaikesta muusta mutta suunnistaessa niistä tuli jotenkin hidasjärkisiä. Ne lukivat huonosti visuaalisia vihjeitä, kulkivat haparoiden eivätkä tahtoneet muistaa paikkoja. Erityisen vaikeaa niiden oli erottaa ja painaa mieleen kohteita, jotka sijaitsivat hyvin lähekkäin.

Mitä ilmeisimmin nuoret neuronit ovat enemmän kuin varamiehistö, joka vain uusii ja korjaa hermoverkkoa. Niitä tarvitaan ainakin paikkatiedon käsittelyssä, omaksunnassa ja varastoinnissa, sitä enemmän, mitä haasteellisempia ja hienosyisempiä tilanteita vastaan tulee, Gage uskoo. Hänen mukaansa tulkinnassa on vissiä järkeä, sillä hippokampuksen neuronitehdas sijaitsee pykäläpoimussa, rakenteessa, jonka tehtävänä on tietoaineksen purku ja erottelu.

Antavat muistoille ajan

Toisen uuden havaintonsa Gage ja kollegat tekivät tietokonemallilla, joka simuloi nimenomaisesti pykäläpoimun toimintaa. Tutkijat pakkasivat ohjelmaan kaiken saatavissa olleen tiedon ja katsoivat, mitä tapahtuu, kun uutukaiset ilmaantuvat kuvioihin.

Yllättäen ne eivät hoitaneetkaan elementtien erotustyötä. Itse asiassa ne tekivät aivan päinvastoin: siinä missä nestorit reagoivat tiedonpalasiin valikoiden, noviisit innostuivat ihan kaikesta. Ne käyttäytyivät kuin uteliaat sivulliset, jotka rientävät onnettomuuspaikalle tai puuttuvat asioihin, jotka eivät heille lainkaan kuulu.

- Tällä tavoin yksittäiset tapahtumat, joilla ei ole muuta yhteistä kuin se, että ne sattuvat samoihin aikoihin, kytkeytyvät yhteen ja varastoituvat yhdessä. Kun myöhemmin muistelemme jotakin kokemusta, kaikki asiaan liittyvä ponnahtaa esiin, Gage otaksuu.

Ainakin hermostomallissa uudet neuronit siis päiväävät tapahtumia, avittavat aivojamme pitämään mitä, missä, milloin -kirjaa. Ne muodostavat hyperlinkin, jonka ansiota on, että muistat, mitä teit, kun kuulit terroristien iskeneen New Yorkin World Trade Centeriin tai miksi keskustelu elokuvasta, jonka näit kuukausi sitten, palauttaa mieleesi kahvilan, jossa piipahdit näytöksen jälkeen mutta jonka nimeä et ole muistellut tai muistanut.

Raivaavat sijaa uusille

Viimeisin tieto kertoo, että uudet neuronit voivat toimia myös hippokampuksen siivouspartiona. Tätä esittää Japanin Toyaman yliopiston neurotutkija Kaoru Inokuchi.

Kun rotilta estetään neurogeneesi, muistot jäävät kieppumaan niiden hippokampukseen. Ne löytyvät sieltä vielä kuukauden kuluttua, kun ne normaalioloissa ovat viimeistään tuolloin siirtyneet aivokuroelle. Havainto vihjaa, että nuoret neuronit toimivat kuin tehokas sihteeri. Ne siivoavat vanhat muistot säilömuistiin, jotta syntyy tilaa uusille. Ellei näin tapahtuisi, työmuistimme olisi täynnä eikä kykenisi pyörittämään akuutteihin tehtäviin tarvittavaa tietoa.

Hyvä muisti on hyväksi, mutta liika on liikaa. Voit epäillä hippokampuksen ylikuormitusta, jos joudut tavan takaa haeskelemaan sanaa tai saat vaivoin pidetyksi mielessä puhelinnumeron, jonka aiot naputella kännykkäsi muistioon.

 

Pidä huolta uutukaisistasi

Uudet neuronit menehtyvät, elleivät ne onnistu ensimmäisinä elinviikkoinaan kiinnittymään hermoverkkoon. Voit jeesata omiasi.

-Mitä aktiivisempaa ja virikkeellisempää elämää vietät, sitä enemmän neuroneja sekä syntyy että säilyy. Hiirikokeissa juoksupyörä ja muutenkin rikas toimintaympäristö nostaa noviisien selviytymisprosentin 50:stä 80:een.

-Mitä terveellisemmin syöt, sitä paremmin neuronisi voivat. Ne arvostavat etenkin polyfenoleja ja monityydyttymättömiä rasvahappoja. Ensin mainittuja on runsaasti esimerkiksi teessä, oliiveissa, pähkinöissä, rypäleissä ja mustikassa, jälkimmäisiä kalassa, soijapavuissa, auringonkukansiemenissä ja kurpitsassa.

Julkaistu Tiede -lehdessä 3/2010 

Suomessa saa maailman seitsemänneksi parasta sairaanhoitoa, kertoo uusi tutkimus. Paras maa oli Andorra, Yhdysvallat jäi sijalle 35.

Suomessa saa uuden tutkimuksen mukaan maailman seitsemänneksi parasta sairaanhoitoa.

Arvovaltaisessa Lancet-lehdessä julkaistu tutkimus tarkastelee maailman terveydenhuoltojärjestelmien tasoa vuodesta 1990 vuoteen 2015.

Tutkijat määrittelivät asteikolla 1-100, miten helposti kussakin maassa pääsee hoitoon ja miten tasokasta hoito on. Laadun mittarina käytettiin 32 yleisen, ehkäistävissä ja hoidettavissa olevan sairauden kuolleisuustilastoja. Toisin sanoen järjestelmä on sitä laadukkaampi, mitä harvemmin näihin tauteihin kuollaan.

Vertailussa parhaiten pärjäsi 70 000 asukkaan kääpiövaltio Andorra, joka sijaitsee Espanjan ja Ranskan välissä. Se sai lähes täydet pisteet (95) hoitoon pääsystä ja hoidon laadusta. Toisena oli Islanti.

Suomi on seitsemäntenä Norjan ja Ruotsin takana. Pisteitä tiputti esimerkiksi hieman muita korkeampi kuolleisuus sepelvaltimotautiin ja aivoverenkierron häiriöihin.

Toisaalta Suomen yläpuolelle sijoittuneet Norja ja Australia saivat Suomea huonommat pisteet kivessyövän ja eräiden ihosyöpien hoidossa.

”Suurimmassa osassa tapauksista nämä sairaudet voidaan parantaa tehokkaasti. Pitäisi olla vakavasti huolissaan, että ihmisiä kuolee tällaisiin sairauksiin maissa, joilla on resursseja niiden hoitoon”, sanoo vanhempi tutkija Christopher Murray Washingtonin yliopistosta.

Viesti kiteytyy erityisesti Yhdysvalloissa, joka oli tutkimuksessa sijalla 35 Viron ja Montenegron välissä.

Yhdysvallat käyttää terveydenhuoltoon asukasta kohden 9 000 dollaria vuodessa, enemmän kuin mikään muu valtio. Tästä huolimatta se sai varsin alhaiset pisteet monen sairauden hoidossa.

Rokotteilla ehkäistävät sairaudet kuten kurkkumätä, jäykkäkouristus ja tuhkarokko pysyivät hyvin kurissa useimmissa vauraissa valtioissa.

Huonoimmin sijoittuvat valtiot löytyvät Saharan eteläpuolisesta Afrikasta, eteläisestä Aasiasta, Latinalaisesta Amerikasta ja Karibialta. Viimeiseksi sijoittui Keski-Afrikan tasavalta.

Lähes kaikki valtiot olivat kuitenkin parantaneet tasoaan vuodesta 1990. Tästä huolimatta kuilu rikkaiden ja köyhien valtioiden välillä terveydenhuollossa on 25 vuodessa kasvanut entisestään.

Yhdysvaltojen lisäksi monessa maassa terveydenhuollon taso on maan vaurauteen nähden jälkijunassa. Alisuoriutujia olivat muun muassa Indonesia, Intia ja Etelä-Afrikka. Euroopassa eniten parantamisen varaa olisi Britannialla.

Hoidon taso oli 25 vuodessa parantunut tuntuvasti muun muassa Etelä-Koreassa, Kiinassa, Turkissa, Perussa, Malediiveillä ja Nigerissä.

Kysely

Oletko tyytyväinen suomalaiseen sairaanhoitoon?

Ilma oli vanha tuttu, mutta alkutekijät puuttuivat.

Antiikin oppineiden mukaan maailman neljä peruselementtiä olivat maa, vesi, ilma ja tuli. Samoja asioita ovat pitäneet olennaisina kantauralilaiset esi-isämmekin, sillä näitä kaikkia tarkoittavat sanat kuuluvat ikivanhaan perintösanastoon. Niiden joukosta on saatu ainekset myös ihmisen koko elämänpiiriä tarkoittavalle sanalle maailma.

Vasta uudella ajalla on opittu määrittelemään alkuaineet tieteellisesti, ja tässä yhteydessä monet vanhastaan tunnettujen aineiden nimet ovat siirtyneet alkuaineiden nimiksi.

Kantauralin pii on tarkoittanut piikiveä ja hiili puuhiiltä. Vaski on ikivanha kulkusana, jota aiemmin on käytetty kuparin ja myöhemmin erilaisten metalliseosten nimityksenä.

Kulta, rauta ja tina ovat vanhoja germaanisia lainoja. Kupari, lyijy ja sinkki ovat ruotsalaisia lainoja ajalta ennen nykyaikaisten luonnontieteiden syntyä.

Rikkikin on tunnettu jo varhain, mutta sitä on nimitetty tulikiveksi ennen kuin nykynimi rikki levisi suomeen karjalan murteista 1700-luvun lopulla.

Murteissa rikki on tarkoittanut korvavaikkua, jonka vaikutukseen uskottiin ihottumien parantamisessa. Rikkijauhetta on käytetty samaan tarkoitukseen. Tulikivi esiintyy vanhoissa Raamatuissa maailmanlopun kuvauksissa. Kiivasta ja kiukkuista voidaan vieläkin sanoa tulikivenkatkuiseksi.

Suomesta tuli tieteen kieli 1800-luvulla. Fennomanian hengessä muutamille keskeisille alkuaineille muodostettiin oppitekoinen nimi. Pohjaksi valittiin sopivia sanoja omasta kielestä, mutta merkitysyhteyden mallia otettiin länsinaapurista.

Happi muodostettiin hapan-sanasta samaan tapaan kuin ruotsissa oli muodostettu syre hapanta merkitsevästä sur-adjektiivista.

Ruotsin kväve oli johdettu verbistä kväva ’tukahduttaa’, joten suomen typpi tehtiin tukahtumista merkitsevästä typehtyä-verbistä.

Vety perustuu vesi-sanaan kuten sen latinankielinen esikuva hydrogenium, joka on sananmukaisesti ”vettä synnyttävä”. Sanahahmon muotoilussa antoi tukea ruotsin väte.

Tiede on kansainvälistä, joten useimmille alkuaineille on hyväksytty kansainvälinen nimi joko sellaisenaan tai kevyesti kotoistettuna.

Vuonna 1880 löydetyn gadoliniumin nimi on sentään sisällöltään suomalainen: se viittaa Johan Gadoliniin, joka noin sata vuotta aiemmin oli tehnyt uraauurtavaa työtä harvinaisten maametallien tutkimuksessa.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2017

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

 

Tieteessä 5/2017

 

PÄÄKIRJOITUS

Uskomaton tulevaisuus

Jos tietäisimme 2000-lukua mullistavat
keksinnöt, ne olisi jo tehty.

 

PÄÄUUTISET

Kissakin tykkää ihmisistä

Kissa kestää hyvin yksinoloa muttei
se mikään erakko ole.

Aurinkotuuli kuivatti Marsin

Paksu kaasukehä pyyhkiytyi avaruuteen.

Luomu vaatii vielä työtä

Lupaukset alkavat täyttyä, kun sadot paranevat.

Robotit todella vievät ihmistyötä

Tilalle ei ole tullut uusia työpaikkoja
ainakaan Yhdysvalloissa.

 

ARTIKKELIT

Iso riita homeoireista

Terveysriskin suuruus jakaa näkemyksiä,
sillä sairastelua ei ole todistettu homeen syyksi.

Maailma lämpenee
Suomen luonto riehaantuu

Sakaali jolkottaa niityn laitaa, haikara tekee pesää
pylvään päähän, ja lehtipuita kasvaa Lapissa asti.

Köyhyyden voi voittaa

Vaikean alun selättäneet ovat olleet aktiivisia 
lapsia ja saaneet varhain tukea vakailta aikuisilta.

Tekoäly lähtee alkeista

Ihmisaivot tunnistavat rastin luonnostaan, mutta
tekoäly tarvitsee tehtävään tuhansia opetuskertoja.

Maha ei laske kaloreita

Mahalaukku ei kehittynyt erottelemaan
energiamääriä vaan tuntemaan kylläisyyttä.

Hippikesä ravisteli arvojamme

Voimme kiittää nuoria kapinallisia tasa-arvosta,
suvaitsevaisuudesta ja ympäristötietoisuudesta.

 

TIEDE VASTAA

Milloin kahvi muuttuu myrkyksi?

Kuinka nopeasti tieto vanhenee?

Miksi peiton alla nukahtaa helpommin kuin vaatteet päällä?

Paljonko räkää syntyy elinaikana?

Miksi kuuma vesi pitää erilaista ääntä kuin kylmä?

Puhdistavatko kasvit huoneilmaa?

 

KIRJAT

Tähtivalo, kamera käy!

Elävä kieli lainaa muilta

Huuhaa muuttuu

 

OMAT SANAT

Tiede tarvitsi aineita

Ilma oli vanha tuttu, mutta alkutekijät puuttuivat.

 

SUOMEN TIETEEN TÄHDET

Lasikaton murtaja

Pirjo Mäkelä raivasi naisille tietä tieteen maailmaan.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Toukan käyttämästä entsyymistä voisi kehittää keinon hävittää muovijätettä.

Evoluutiobiologi Federica Bertocchinin mehiläisharrastus poiki yllätyshavainnon, joka saattaa tulevaisuudessa auttaa muovijäteongelman ratkaisussa.

Vahakoisa on matelijoiden ystäville tuttu perhonen. Sen toukkia kasvatetaan yleisesti ruoaksi terraarioeläimille. Mehiläisharrastajille vahakoisan toukat ovat tuholaisia, sillä ne syövät mehiläispesistä vahaa.

Eräänä päivänä Bertocchini puhdisti omien mehiläispesiensä kennoja vahakoisan toukista ja pani toukat muovipussiin. Hän yllättyi, kun tovin kuluttua toukat olivatkin jäystäneet muovipussin täyteen reikiä.

Espanjassa Cantabrian biolääketieteen ja bioteknologian instituutissa työskentelevä Bertocchini päätti tutkia asiaa kollegoidensa kanssa oikein tieteellisesti.

He laittoivat noin sata vahakoisan toukkaa tavalliseen supermarketin muovikassiin ja havaitsivat, että reikiä alkoi ilmaantua jo 40 minuutin kuluttua. 12 tunnin jälkeen muovikassista oli syöty muovia 92 milligrammaa.

Se ei kuulosta paljolta, mutta toukan muovinpopsimistahti on huomattava, kun sitä verrataan esimerkiksi aiemmin tutkittuihin muovia biohajottaviin bakteereihin.

Olennaista on, että toukat eivät vain popsi muovia. Ne hajottavat sitä tietyn entsyymin ajaman kemiallisen reaktion avulla, siis todella biohajottavat muovijätettä.

Luonnossa toukat syövät mehiläisvahaa. Tutkijat uskovat, että mehiläisvahan ja polyeteenimuovin hajottamisessa on kyse samantyyppisten kemiallisten sidosten rikkomisesta.

”Toukkien syömä vaha on sekin polymeeri, eräänlainen luonnollinen muovi. Sen kemiallinen rakenne ei suuresti eroa polyeteenista”, kertoo Bertocchini tutkimustiedotteessa.

Polyeteeni on muovin käytetyin raaka-aine. Spektroskoopin avulla tutkijat tarkastelivat, miten muovin kemialliset sidokset napsuvat rikki toukkien käsittelyssä. Toukat näyttivät hajottavan muovin polyeteenin etyleeniglykoliksi.

Muovia hajosi, vaikka tutkijat murskasivat toukkia ja sivelivät massaa muovipussin päälle.

”Toukka tuottaa kenties sylkirauhasissaan tai ruoansulatuskanavassaan elävien bakteerien avulla entsyymiä, joka rikkoo muovin kemialliset sidokset. Seuraavaksi aiomme selvittää, mikä tämä entsyymi on ja minkälaisia prosesseja tähän reaktioon liittyy”, Bertocchini sanoo.

Tutkijat uskovat, että jos entsyymi voitaisiin eristää, sitä voitaisiin massatuottaa teollisesti ja käyttää apuna muovijätteen hävittämisessä.

Tutkimuksen julkaisi Current Biology.