Låven der han jobber er i hestelandet Millbrook, New York, men det gjengjelder med triller, tweets og obbligatos - den løslatte musikken til mer enn tusen bur kanariar og finker. "Hører den som synger hjertet hans ut?" Spør Fernando Nottebohm. "Han har mer enn et dusin sanger. Han forteller mennene: 'Dette er mitt territorium.' Han sier til kvinnene: 'Hei, se på meg.' "
Relatert innhold
- This Bird's Songs Del matematiske kjennetegn med menneskelig musikk
- Hvordan hjernen vår lager minner
Å dekonstruere fuglesang kan virke som en usannsynlig måte å riste biologien på. Men Nottebohms forskning har ødelagt troen på at en hjerne får sin kvote nerveceller kort tid etter fødselen og står hjelpeløst som en etter en de dør - et "faktum" trommet inn i hver skolebarns hodeskalle. Tvert imot, den ofte krøllete Argentina-fødte biologen demonstrerte for to tiår siden at hjernen til en mannlig sangfugl vokser friske nerveceller om høsten for å erstatte de som dør av om sommeren.
Funnene var sjokkerende, og forskere ga uttrykk for skepsis om at den voksne menneskelige hjerne hadde den samme evnen til å gjenopprette. "Les leppene mine: ingen nye nevroner, " sa Pasko Rakic, en neurovitenskapsmann fra Yale University som var i tvil om at en person, som en fugl, kunne vokse nye nevroner bare for å lære en sang.
Likevel, inspirert av Nottebohms arbeid, fant forskerne ut at andre voksne dyr - inkludert mennesker - faktisk er i stand til å produsere nye hjerneceller. Og i februar rapporterte forskere for første gang at helt nye nerver i voksne hjerner hos voksne så ut til å føre impulser - et funn som adresserte langvarige bekymringer for at nyopprettede voksne nevroner kanskje ikke ville fungere. Selv om slike bevis er foreløpige, mener forskere at denne voksende forskningsdelen vil gi innsikt i hvordan folk lærer og husker. Å studere neurogenese, eller nervevekst, kan også føre til at de bedre forstår og kanskje behandler ødeleggende sykdommer som Parkinson og Alzheimers, forårsaket av bortkastede nerver i hjernen.
De færreste hadde spådd at kanarisk frieri ville føre til et slikt gjennombrudd. Nottebohms fugleundersøkelser "åpnet øynene våre for at den voksne hjernen endrer seg og utvikler nye celler gjennom livet, " sier nevrobiolog Fred Gage fra Salk Institute i La Jolla, California, hvis laboratorium nylig fant bevis på nervecellevekst i den menneskelige hjernen.
Nottebohms forskning har oppnådd kjent innen biologi og utover. En vitenskapsmann som fremmer et ukonvensjonelt syn og senere blir rettferdiggjort, sørger for overbevisende drama, og presenterer en helt som appellerer til opprøreren i oss og en advarselsundervisning for å være åpen. Likevel foretrekker Nottebohm å være en revolusjonær for en statsmann. "En gang var jeg i 5 eller 10 prosent av forskerne som trodde på nevrogenes, " sier han. "Nå aksepterer 95 prosent den posisjonen. Jeg likte heller at det var bedre å være i mindretall."
Han har vært en fuglelsker siden barndommen, i Buenos Aires. "Å lytte til fugler var slags hobbyen min, " sier han. "Andre gutter hadde biler, jeg hadde fugler. Jeg likte å prøve å identifisere dem etter sangene deres." Han oppnådde en doktorgrad ved University of California i Berkeley - ja, studerte fugler - før han flyttet til Rockefeller University.
Et sentralt øyeblikk kom i 1981 da han viste at volumet til den delen av en mannlig kanarihjerne som kontrollerer sangskaping endrer seg sesongmessig. Den topper seg om våren, når behovet for å pare seg krever mest av en frieres musikalske evne, og krymper om sommeren. Den begynner deretter å utvide seg om høsten - en tid for å lære og øve nye låter. Disse svingningene, Nottebohm og hans kolleger senere viste, reflekterte dødsfallet og også fødselen til tusenvis av nevroner. "Forbløffende, " skrev Gage og en kollega nylig.
I årenes løp har mange laboratorier presentert bevis for at neurogenese hos voksne forekommer i en rekke dyr, inkludert rotta, tresnoren og en type aper, marmoset. I mellomtiden fikk forskere ledetråder om kilden til de nye nevronene. Arbeidet med fugler, en ung kollega av Nottebohm's, Arturo Alvarez-Buylla, sporet de nye nervene til bestemte stamceller i slimhinnen i ventriklene, som er væskefylte hulrom i hjernen. Stamceller (så mye i nyhetene) finnes i hele kroppen. Det er udefinerte celler som kan utvikle en spesialisert funksjon, og bli til en lever eller blodcelle. Oppdagelsen av at nevroner kan oppstå fra stamceller i hjernen fyrer håp om et potensielt ubegrensede materiale for å reparere skadet hjernevev. Men forskere advarer om at det foreløpig bare er spekulasjoner om at stamceller som kan bli nevroner kan brukes på denne måten.
I 1998 rapporterte forskere at nevronvekst også forekommer i den voksne menneskelige hjerne. Studiene benyttet seg av hjernevev fra mennesker som døde av kreft. Pasientene hadde blitt behandlet i Sverige og injisert et kjemikalie kalt BrdU. Fordi BrdU er innlemmet i DNAet fra delende celler, kan kjemikaliet tjene som en markør for alle nye nerveceller i hjernen. I studien sendte svenske forskere hjerneprøvene til Gage i La Jolla. Han og kollegene fant BrdU i hippocampus, en del av hjernen som legger minner, noe som antydet at nye nevroner hadde utviklet seg og kanskje spilte en rolle i lagring av informasjon.
Nesten alle bevis for nevrogenese hos voksne hos pattedyr er begrenset til hippocampus, og ingen er sikker på hva de nye nevronene gjør, om noe. Inntil forskere konstaterer at nye, fungerende nerver også vises i hjernebarken, der høyere tanker blir bearbeidet, forblir Rakic og andre skeptiske til at voksen neurogenese gjør stor forskjell for faktisk hjernefunksjon. "Vi starter livet med mange uutdannede nevroner, men på et tidspunkt blir de alle nyutdannede, " sier han. "Med neurogenese i hjernebarken ville du ha nevroner som aldri gikk på barneskolen. Nye celler ville erodere alle minnene dine. Du ville gi opp alt du har arbeidet for å skaffe deg."
Elizabeth Gould, en neurobiolog fra Princeton University som fant neurogenese i marmoset og andre voksne primater, argumenterer for at de nye nervecellene må være nyttige. "Jeg kan ikke tro at naturen vil utsette seg for alle problemer med å lage tusenvis av nye celler om dagen uten formål, " sier hun. "Kroppen er ikke sårbar med sine ressurser."
Nottebohm sier at den aldrende hjernen sannsynligvis må utvikle nerveceller for å lære nye ting. "Hjernen går tom for minne, " sier han. "Alle over 50 vet det. Hvis vi husket alt, ville vi vært i overbelastning."
Med samme iver som han viste da han først forvirret den mottatte visdommen, begynte Nottebohm nytt arbeid med svartkapper chickadees på midten av 1990-tallet. En av de amerikanske fugleartene som forvitrer den nordlige vinteren, chickadees eksisterer i den sesongen på frø og annen mat de har gjemt i trær. Nottebohm fant ut at det kommer høsten, fuglene dyrker nye celler i et hjernesenter som arbeider med romlig hukommelse, kapasiteten til å navigere og finne ting. Den ekstra hjernekraften hjelper kyllingene med å kartlegge de skjulte trovene sine måneder senere, sier Nottebohm.
Slik innsikt vinner beundring. "Fernando har alltid vært foran alle sammen, " sier Gould. "Så langt fremover at folk i lang tid ikke klarte å akseptere funnene hans som interessante eller viktige. Nå kommer de rundt."
