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 

Ruotsissa työntekijät avaavat jo oven kädessä olevalla sirulla.

Tukholmassa sijaitseva teknologia-alan yritysten toimisto Epicenter alkoi kaksi vuotta sitten asentaa työntekijöidensä käsiin siruja. Niillä työntekijät voivat esimerkiksi avata työpaikalla ovia, kirjautua tietokoneille tai maksaa lounaan, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Istute toimii kuin mikä tahansa siru uimahallien rannekkeissa tai työpaikkojen kulkuluvissa. Sitä ei vain tarvitse muistaa pitää mukana.

Tänä kesänä Yhdysvalloissa seurattiin esimerkkiä. Wisconsinilainen yritys asennutti sirun kymmenille työntekijöilleen.

Terveydenhoidossa erilaisia implantteja on käytetty jo pitkään. Uutta ruotsalais- ja amerikkalaisyrityksessä on käyttää istutteita muuhun kuin terveystarkoituksiin.

Kysely

Ottaisitko tunnistesirun ihosi alle?

Kun kelloa ei ollut, auringon asema kertoi, milloin syödään

Ilmansuunnilla on ollut suuri merkitys entisajan ihmisten elämässä. Niiden mukaan on valittu asuinpaikat ja katsottu kulkureitit. Kun ei vielä tunnettu karttoja eikä kompasseja, määriteltiin suunnat taivaankappaleiden ja muiden luonnonilmiöiden mukaan.

Öisen tähtitaivaan kiintopiste oli Pohjantähti eli Pohjannaula. Se näytti olevan tukevasti kiinni taivaan pohjassa. Taivas kuviteltiin kupumaiseksi kanneksi, joka pyöri hitaasti Pohjantähden ympäri. Tähden suunta oli pohjoinen tai länsimurteissa pohjainen. Pohja on ikivanha indoeurooppalainen laina. Se on alkuaan tarkoittanut peräosaa tai takaosaa.

Auringolla on ollut tärkeä rooli ilmansuuntia nimettäessä.

Itä kuuluu yhteen itää-verbin kanssa ja viittaa suuntaan, josta aurinko nousee eli ikään kuin itää aamulla.

Koillisen kantasana koi on perintösana, joka tarkoittaa sarastusta.

Länsi on ilmeisesti alavaa maata merkitsevän murteellisen lansi-sanan muunnelma, joka ilmansuunnan nimenä viittaa matalalle painuneeseen aurinkoon.

Luode-sanan alkuperä on epäselvä, mutta se voi olla ikivanhan heittämistä merkitsevän luoda-verbin johdos ja tarkoittaa suuntaa, jonne aurinko lopulta katoaa.

Louna tai lounas on alkuaan merkinnyt päivää ja päivänvaloa ja sitten myös ateriaa, joka on nautittu puolipäivän maissa. Kun ei ollut kelloja, piti eri tahoille hajaantuneen työväen katsoa auringosta, milloin oli yhteisen aterian aika. Tärkeä suunta sai nimekseen lounas tai lounainen.

Etelä on vanhaan perintösanastoon kuuluvan esi-sanan johdos ja tarkoittaa sananmukaisesti edessä olevaa paikkaa. Asumusten oviaukot avattiin mielellään lämpimimpään ilmansuuntaan, jossa aurinko oli korkeimmillaan. Etelä oli siis suunta, joka oli pirtistä ulos astuttaessa oven edessä.

Kaakko on siinä mielessä poikkeus, ettei se liity taivaankappaleisiin vaan vesilintujen ikiaikaisiin muuttoreitteihin. Se oli upeasti kailottavien kaakkolintujen eli kuikkien ja kaakkurien tulosuunta keväällä.

Nykyään ilmansuuntien ja niiden nimien järjestelmä näyttää selvältä, mutta se ei ole syntynyt itsestään. Murteissa nimityksiä on paljon enemmän, ja samojenkin nimitysten merkitykset vaihtelevat.

Tähän moninaisuuteen kyllästyi Elias Lönnrot, joka kehitti suomea sivistyskieleksi 1800-luvulla. Hän valikoi sopivat termit ja esitteli ne Mehiläinen-lehdessään. Niitä me käytämme edelleen.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2017