Anpassning till miljön

(Denna undersida ingår i avsnitt Hjärnans plasticitet, som i sin tur ingår som en del i temaavsnittet H sapiens - info-behandling, som infördes 2019-03. Länkar är kontrollerade 2019-02 eller senare. Fotnoter finns längst ner på undersidan.)

Undersidan behandlar dessa områden (rulla ner för att hitta rätt)

  • 1. Tvillingstudier - att lita på?
    Vi har tagit genernas dominerande betydelse intuitivt för given och sedan alla trott oss få övertygelsen tydligt bekräftad av tvillingstudier. Noggrann granskning av dessa gamla studier visar att det nog inte är riktigt så enkelt. Resultaten från genanalys (GWAS) ska man enl. vissa forskare också ta med en nypa salt.

  • 2. Arv och miljö samverkar
    Variationer hos 1000-tals helt normala gener i samspel med varierande miljö medför en naturlig variation i beteende och egenskaper. Variationer följer ungefär normalfördelning och några av oss ligger med naturnödvändighet längre ut mot svansarna än andra - vilket inte behöver vara dåligt.

  • 3. Stresseffekter
    Studier av barnhemsbarn i Rumänien - extra stor känslighet 6 - 24 mån. Hur akut stress resp. kronisk stress påverkar långtidsminne, arbetsminne m.m.. Automatisering av beteenden - på gott och ont.

  • 4. Nya celler växer i vuxna hjärnor
    Flera  studier visar detta. Fysiskt aktivitet ger tillväxt av hjärnans blodkärl och därmed av neuroner.  Utsätter vi oss sen också för bra miljö så kommer plasticiteten till sin rätt.

  • 5. Epigenetik - gener regleras bl.a. av miljö, sinnesintryck och handlingar
    Om DNA liknas vid en kokbok så kan epigenetiska tillståndet för en cell liknas vid en meny där ett antal gener enl ett recept valts ut (aktiverats) för att tillaga rätterna i menyn, dvs proteinerna. De senare kan skapa t ex receptorer eller synapser.

1. Tvillingstudier - att lita på?

Forskare, läkare, media, lärare, läroboksförfattare och alla vi andra har fått lära oss att gener är en dominerande orsak till våra beteenden och beteendestörningar. Om man studerar släkter kan man iaktta att specifika beteende och särdrag ansamlas i vissa släkter mer än andra. För väldigt  länge sen tog man för givet att detta hade helt att göra med vilka gener man hade. Ganska länge har troligen de flesta forskare förstått att beteenden och tillstånd kan bero på fysisk och social omgivning också. Därför övergick man till tvillingstudier, där man studerar korrelationen mellan enäggstvillingar som placerats i olika miljöer. Då verkar det ju helt logiskt att likheterna enbart beror på gener. En av de studier som verkar ha fått stor betydelse är Bouchard et al 1990: The Minnesota study of twins reared apart från ansedda Science. Budskapet är att genetiska faktorer “exert a pronounced and pervasive influence on behavioural variability”. Budskapet har spridits i 100-tals tidningar och tidskrifter, i TV, i vetenskapliga rapporter etc.


Det finns en ny viktig rapport, som utförligt granskar Minnesotastudien:



Joseph går (i sin fullversionsrapport) noggrannt igenom  Minnesotastudien. Han hävdar att de korrelationer som man sett mycket väl kan förklaras med kohorteffekter och andra icke-genetiska effekter och bias av olika slag. I förutsättningar för Minnesotamodellen ingick bl a att genetiska och miljömässiga effekter är additiva (vilket är fel - de är snarare interaktiva, se enkelt exempel nedan). Man tog också bort en kontrollgrupp med separerade icke-enäggs- tvillingar, som antagligen inte passade med önskat resultat (i IQ-delen av studien). Rådata tillgängliggjordes inte heller för inspektion och analys.


Trots bristfälligheter sprids Minnesotastudiens budskap effektivt i böcker, tv etc. även till Sverige. I Skavlan SVT1, 2018-11-16 deltog cancerläkaren Siddhartha Mukherjee, som skrivit en uppmärksammad bok The gene - an intimate history. I Skavlan fick han framföra sitt budskap, som överensstämmer med Minnsotastudien. Joseph analyserar hans bok här: Reared-apart twin study mythology: The latest contribution.


Men genanalys då?


Om nu tvillingsstudier blivit dåligt genomförda så borde väl numera genanalys ge klarhet? Man har försökt! Men trots att genanalys och statistiska hjälpmedel blivit mycket kraftfulla på senare år har man hittills (2018) misslyckats med att hitta tydliga kopplingar mellan beteenden och specifika gener. Man anstränger sig fortfarande för att försöka hitta kopplingar; se diverse hypoteser i  wiki/missing heritability problem. Kanske är det dock så - som Joseph föreslår - att det inte existerar några specifika genvarianter, som direkt motsvarar vanliga beteendestörningar: The “missing heritability” of common disorders: should health researchers care? (Abstract).


David Moore tillhör dem som anser att begreppet ärftlighet (heritability) m.a.p. beteende är ett av de mest vilseledande begreppen i vetenskapens historia: Current thinking about nature  and nurture; abstract (2013). Man ställer typiskt frågan: Hur mycket (i %)  bidrar arv resp. miljö med för våra egenskaper? Relevant fråga är: Hur byggs våra egenskaper när arv och miljö interagerar? Se också Lögn, … och statistik, exempel 6, 7 och 8 i temaavsnittet Vetenskap, sanning och makt på denna webbplats.


Ex Okomplicerat fall men förhoppningsvis pedagogiskt (= ex 6 i Lögn, … och statistik):  Alla nyfödda i Sverige testas för fenylketonuri (PKU = phenyl-ketone-uria) via ett stick i hälen. Sjukdomen är 100% genetisk (100 % heritability!): har man inte genen så slipper man sjukdomen. Sjukdomen kan också sägas bli orsakad till 100 % av en miljöfaktor: fenylalanin. Utan sådan i kosten slipper man också sjukdomen till 100 %.


Karin Bojs skrev 181118 en krönika i DN: Så styr arvet om terapin funkar (betalvägg). Hon refererar bl.a. till tvillingforskning (“ärftligheten beräknas till 40 %”) och till s.k. GWAS-studier etc. Professorn i teoretisk biologi i Linköping Uno Wennergren (som också är väl förtrogen med matematiska verktyg)  poängterar i en kommentar till artikeln följande:

Jag vill bara poängtera att tvillingforskning är hårt kritiserad vad gäller metodik och slutsatser.  Likaså GWAS är under kritik. Alla procentsatser och slutsatser kring komplexa egenskaper mm skall tas med en nypa, alternativt en näve,  salt.


Uno Wennergren förklarade också  i DN Åsikt 18-06-08 (3:e och 4:e stycket) hur han ser på vetenskapens nuvarande kunskapsläge kring hur egenskaper och beteenden bestäms av vår uppväxt resp. av genetik.


2. Arv och miljö samverkar

  • allt du gör påverkar din hjärna


[O’Shea2005], s 112. Den förlegade distinktionen mellan arv och miljö, “nature and nurture” (jämför Tvillingstudier ovan), hjälper oss inte alls att förstå hjärnan. I hjärnans maskineri finns mekanismer för att anpassa sig till miljön. Erfarenheter ändrar genernas uttryck i hjärnan.


[Lindström2013]:

Under barndomen, s 101 tar miljön på allvar över hjärnutvecklingen från arvet. Neuroner stimuleras av sinnesintrycken och bildar synapser som förstärks (se not 1 längst ner på undersidan). Neuroner som inte stimuleras förtvinar. Barnet, med flödande rik upplevelsevärld, kan lära sig hur sociala omvärlden fungerar, s 168, och anpassa hjärnan. Efterhand tuktas upplevelsevärlden alltmer av uppmärksamheten. Barnet  stelnar till en vuxen, som kan bli effektiv i den aktuella miljön.


[Klingberg2011], s 103+.
Genernas effekt. Funktionen i olika hjärnområden varierar från individ till individ beroende på gener och miljö. Det behöver inte vara i en endimensionell skala med bättre  eller sämre - bara olika. Helt naturlig variation i en gen är knuten via ömsesidig påverkan till naturlig variation i nervcellsfunktioner och nätverkande hjärnområden och bidrar till beteenden. Personliga egenskaper och psykologiska funktioner kan vara kopplade till 1000-tals gener, som var och en har en naturlig variation. Denna naturliga variation är helt kompatibelt med att några individer får egenskaper (rimligt definierade) som hamnar i svansarna av normalfördelningar. Vissa sådana egenskapsvarianter (eller t.o.m. kombinationer av egenskapsvarianter) har samhället namngivit som t ex ADHD, dyslexi och dyskalkyli. Det handlar alltså inte om att några specifika gener är “felaktiga” utan snarare om att vissa egenskapsprofiler ställer till problem i vår kultur.


3. Stresseffekter

[Klingberg2011]


Barndomens upplevelser formar kognitiv förmåga


Extremt exempel: Man gjorde en studie av rumänska barnhemsbarn som adopterades före 3.5 års ålder. Gruppen hade problem inom nästa alla områden man mätte: autistiska symtom, emotionella problem, uppmärksamhetsstörningar, hyperaktivitet. Störst problem var det för de som adopterades efter 6 månader. Extra stor känslighet mellan 6 och 24 månaders ålder.


Studier har gjorts på råttor där närvarande biologisk mamma eller adoptivmamma leder till bättre stresshantering hos råttungarna än frånvarande dito. Det var t.o.m. så att omhändertagna råttungar sedan blev omhändertagande råttmammor, som fick stresståliga ungar. Detta är alltså exempel på att förvärvade egenskaper kan gå i arv. Egenskaperna syns också som biokemiska förändringar i hjärna och gener (epigenetik).


Stress påverkar arbets- och långtidsminne


[Klingberg2011] s. 127+.


  • Lagom stress (lagom nivå av vakenhet) är optimalt för arbetsminnet. Men både för lite stress och för mycket stress försämrar arbetsminnet (och prestationen). Nivån på transmittorsubstansen noradrenalin bestämmer om vi är dåsiga, vaknar upp eller är stressade. Noradrenalin fäster  i de flesta hjärnområden, t ex PFC och amygdala. Vid stress utsöndras också stresshormonerna adrenalin och kortisol i blodet vilket påverkar nästan hela kroppen.

  • Akut stress med känslomässig koppling leder till aktivering av amygdala och att inkodning av långtidsminnen förbättras. Det är ju evolutionärt rimligt att man kommer ihåg farliga situationer. Däremot försämras återkallningen av redan inkodat minne vid akut stress.
    Kognitiv förmåga och arbetsminne kan nästan halveras av akut stress.
    Kortisol kan passera blod-hjärna-barriären och fästa på glukokortikoidreceptorer i amygdala och hippocampus. Detta innebär negativ återkoppling som minskar stressreaktionen när akuta stressorsaken försvunnit. (Ungar till frånvarande råttmammor, nämnt ovan, hade liten mängd av dessa receptorer).

  • Social stress leder till nedsatt arbetsminne.  De flesta har väl upplevt att sociala kontakter kan vara fantastiska men ibland outhärdligt stressande. Vi kan också vara oroliga för att inte klara av det vi tror andra förväntar sig av oss. Se wiki/stereotypt hot.

  • Kronisk stress. Om hjärnan inte får chans återhämta sig, s 133, uppstår förändringar i nervceller och receptorer. Amygdala blir hyperaktiv och  man blir sjukligt orolig. Nybildning av neuroner i hippocampus minskar och prefrontala cortex (PFC) tillbakabildas. Positivt är dock att förändringarna är reversibla. Eftersom stress starkt påverkar kognitiv funktion och arbetsminne, så borde samhället satsa mer på att komma åt orsaker till stress. Symtomen kan man försöka motverka man med diverse metoder: avslappning, meditation etc.


Vana vid miljö automatiserar beteenden


[Personne2016], s 43. Blir man van vid viss miljö görs efterhand mycket automatiskt, dvs vi slipper att ständigt fatta beslut som kostar tid och energi. Å andra sidan: om vi automatiserar för mycket blir vi inflexibla. Hjärnan har alltså en svår balansgång att gå. Om man automatiserat icke ändamålsenliga beteenden eller tankar, så gäller det att att försöka avautomatisera dessa (t ex genom att rikta om uppmärksamheten med hj av mindfulnessträning).


Se också avsnitt Minne och inlärning nedan.


4. Nya celler växer i vuxna hjärnor

Se Karin Bojs DN 180408: Visst växer nya celler i gamla hjärnor. Jag har växt upp med “sanningen” att vi föds med visst antal hjärnceller och sen inte kan få nya. År 1998 började denna sanning luckras  upp. Forskare på Sahlgrenska i Göteborg visade att nya celler växer i hippocampus i vuxna hjärnor: Neurogenesis in the adult human hippocampus. Men resultaten blev ifrågasatta. 2013 upprepades resultatet med annan teknik av Frisen och Spalding på KI i Solna: Dynamics  of Hippocampal Neurogenesis in adult humans. En del var fortfarande skeptiska. 2018 kom så en tredje rapport - från en amerikansk grupp: Human Hippocampal neurogenesis persists throughout aging. Nu bör de flesta vara övertygade. Studierna visar på c:a 700 nya celler per dag - både hos yngre och äldre personer. Procentuellt inte så mycket men vi får kanske inte skylla försämrad hjärnkapacitet på bristande tillväxt av celler. Det handlar nog mer om att vi måste vara fysiskt aktiva för att få tillväxt av blodkärl i hjärnan och att utsätta oss för bra miljö för att hjärnans plasticitet ska komma till sin rätt.

5. Epigenetik - bron mellan arv och miljö

Referens:

Uppsala senioruniversitet, föreläsningsserie 2016 - 2017 om Människans utveckling, pdf: Från Big Bang till människa. Bidrag från professorn i genetik och epigenetik på KI, Karl Ekwall, s. 40 - 43: Vad är epigenetik och hur påverkar den oss? och  universitetslektorn i psykologi vid Uppsala universitet Åke Pålshammar, s. 97 -101: Är människan eller miljön missanpassad - hur klarar hjärnan dagens livsstil? (läst 181007)


Genetik handlar om hur arvsmassan (genomet), kodad i den cirka 2 m långa DNA-molekylen, fungerar. DNA-molekylen finns som identiska kopior i varje cell i en individ. DNA-molekylen (not 2) innefattar ett stort antal gener (not 3), som vart och ett är ett recept för hur protein ska byggas i cellen. Ibland sker mutationer i DNA, varvid felaktiga proteiner och därmed sjukdomar kan uppstå. Mutationer har man med sig hela livet. De sprids via celldelning.  Mutationer i könsceller sprids till nästa generation. De flesta är negativa men de är också en av förutsättningarna för evolutionen. Icke-negativa mutationer ansamlas i populationen.


Epigenetik är ett ganska nytt forskningsområde, som handlar om regleringen av vilka gener, som ska vara aktiva eller passiva i en viss cell. Denna reglering bestämmer vilka celler som ska differentieras till nervceller, muskelceller etc. Regleringen kan också påverkas av yttre miljön. Om DNA liknas vid en kokbok så kan epigenetiska tillståndet för en cell liknas vid menyn där ett antal gener (recept) valts ut för att tillaga rätterna i menyn (proteinerna). Man säger då att dessa gener uttrycks eller är aktiverade. Epigenetiska tillståndet ärvs från cell till cell och ibland också mellan individer. Intressant här är att epigenetiska förändringar är reversibla till skillnad från mutationer.


[Nilsonne2016], s 66. Det sker hela tiden både aktivering och nedsläckning av gener i våra celler. De kan t.o.m. slås av och på av våra sinnesintryck och handlingar. De gener som slås av/på är ofta sådana som skapar proteiner  för att skapa fler receptorer eller fler synapser. Mycket är kvar att upptäcka om genernas intima kontakt med miljön.

______________________________________


Nu vet vi lite om hjärnans plasticitet. Gå gärna vidare till nästa delområde, Minne och inlärning. Eller gå tillbaka till startsidan för hela temaområdet H sapiens - informationsbehandling för att hitta länkar till andra delområden.

______________________________________

Not 1.  I en ettårings hjärna bildas 1 miljon  nya synapser/s, [Nilsonne2016], s 61.

Not 2. Vid celldelning är DNA mikroskopiskt synlig som tätpackade förpackningsenheter, wiki/kromosom. Dessa strukturer observerades redan på 1800-talet. Människan har 23 kromosompar varav 22 är nästan identiska (autosomer); det 23e paret är könskromosomerna (två X hos kvinnan, och X och Y hos mannen.

Not 3. wiki/kromosom: Stort och stort - antalet gener verkar vara så litet som cirka 23500, vilket innebär 1.1 - 1.4 % av totala antalet baspar i DNA. Funktionen hos resten är till stora delar oklar.


Comments