Hur lär sig kroppen att den ska dra bort handen när vi bränner oss eller känner smärta? Vilken roll spelar koncentrationen av kloridjoner inuti nervcellerna för att denna inlärning ska ske? Och hur regleras denna koncentration av kloridjoner i nervcellerna? Det är några av de frågor Christer Fåhraeus undersökt i sin avhandling.

Trots att kloridjoner är en av de vanligaste förekommande negativt laddade jonerna i kroppen, är det först under senare tid som forskarvärlden börjat förstå vilken roll ämnet spelar i nervsystemet och för hjärnans plasticitet. Man vet idag att om koncentrationen av kloridjoner är för hög inuti nervcellerna blir nervsystemet överexciterat – alltså överstimulerat – något som idag anses vara en orsak till flera typer av epilepsi och neuropatisk smärta men som även associeras med Huntingtons och Parkinsons sjukdom.

– Kloridjonerna påverkar kommunikationen mellan nervceller och har indirekt även betydelse för att de ska förstå vilka andra nervceller de hänger ihop med. Förenklat kan man säga att en hög kloridjonskoncentration inuti en viss typ av nervceller gör att signalerna nervcellerna skickar blir starkare, medan en lägre nivå klorid lugnar ned dem, förklarar Christer Fåhraeus.

Kloridjonerna viktiga för nervsystemets utveckling

En teori är att detta påverkar inlärning, inte minst under fosterstadiet då man vet att det sker en viss essentiell inlärning, som till exempel smärtreflexen. Det är sedan tidigare känt att ett färdigutvecklat nervsystem har en lägre koncentration av kloridjoner än vad vi har som foster.

– Då är förhållandena nämligen det omvända: fostret har en högre koncentration av kloridjoner i nervcellerna vilket förmodligen sammanfaller med att nervcellerna under den här tiden generellt har ett behov att etablera kontakt med varandra. De lär sig var de har varandra, kan man enkelt uttrycka det. Kloridjonerna verkar alltså spela en stor roll för inlärningen under den här tiden, säger Christer Fåhraeus.

Christer Fåhraeus visar i avhandlingen att balansen av kloridjoner inuti och utanför nervcellen regleras av en kotransportör, ett protein i membranet som kan transportera kalium och klorid ut och in i cellen.

Avhandlingen: ”Chloride ion dynamics in neuronal homeostasis and plasticity: Measuring a zero current with a twitch of learning”

Det har gått ett tag sedan artiklarna i avhandlingen publicerades, den första är från 1997.

– Även om avhandlingen därför inte innehåller färska nyheter, så är den fortfarande relevant. Resultaten håller. Faktum är att den kotransportör av klorid och kalium in och ut från cellen som vi studerat, den var inte så ”het” på den tiden vi först publicerade vårt arbete. Men insikten om hur viktig den är har bara ökat sedan dess.

Såg att mätinstrumentet störde nervcellen

För att kunna studera klorid- och kaliumkoncentrationer inuti cellen behövs bra mätinstrument. Det visade sig att ett av de viktigaste mätinstrumenten som används för att studera nervceller, en mikroelektrod, stör mätningen av kloridjonerna. Med hjälp av försök på kärnkraftverket i Studsvik lyckades Christer Fåhraeus mäta hur många klorid- och kaliumjoner som läckte in i cellen från instrumentet. Genom att sedan konstruera en matematisk teori om hur mikroelektrodens olika egenskaper påverkar mätningen, gick det att kalibrera instrumentet och på så vis mäta hur många kloridjoner som transporteras av kotransportören.

Inlärd smärtreflex

Christer Fåhraeus har också studerat hur smärtreflexen bildas och menar att det verkar som att den lärs in, snarare än att den är medfödd. En teori är att detta sker när vi som foster ligger och sparkar i magen.

– Det är intressant att kroppen direkt lyckas dra bort just den kroppsdelen där smärtan orsakas. Det innebär att nervcellerna i ryggmärgen måste ha lärt sig vilka muskler som kan flytta just den delen som upplever smärta. Man kan tänka sig att det sker när bebisen ligger och sparkar och musklerna lär sig vilka som hänger ihop med olika hudytor. För att verifiera att reflexen är inlärd, gjordes det studier för att se om det går att göra det motsatta: lära in en felaktig reflex hos råttor, genom att ge dem en ”felaktig” taktil feedback på svansen (taktil innebär att man överför information genom beröring). Och det gick.

Läs mer om vad som väckte Christer Fåhraeus intresse för neurovetenskapen

Text: TOVE SMEDS 

Texten är tidigare publicerad som nyhet från Lunds universitet