Image
Colourbox

Schizofreni kan skyldes så mange som et sted mellom 8000 og 9000 genvarianter. Foto: Colourbox

Psykiatere får drahjelp av matematiske beregninger

Matematisk modellering av hjernen kan gi bedre og mer presis behandling av en rekke psykiatriske diagnoser.

Det er en kompleks sammenheng mellom gener, miljø og psykiske lidelser. Mange faktorer spiller inn, forteller professor i psykiatri og senterleder Ole Andreassen på Norsk senter for forskning på mentale lidelser (NORMENT) ved UiO.

Han forsker først og fremst på lidelsene schizofreni og bipolar lidelse, men ser også på ADHD, autisme, depresjon og angst.

I dag finnes det mange teorier om årsakene til psykiske lidelser. Noen mener en vanskelig hendelse i barndommen, en bestemt miljøfaktor eller et enkelt gen kan ha skylden.

– Årsaken til sykdommene kan være langt mer sammensatte.

Som en forklaring på hvorfor det er vanskelig å forske på psykiske lidelser, trekker han paralleller til dagens moderne værvarsling. Før i tiden sa folk at de kunne kjenne værskiftet på gikta. I dag bruker meteorologene store datamengder og tunge matematiske modeller for å kunne si hvordan været blir.

– De tar sjeldent feil. Vi gjør noe av det samme for å finne forklaringen på psykiske lidelser, poengterer Ole Andreassen.

Matematisk modell

Senteret hans har i flere år utviklet stadig større beregningsmodeller. Takket være disse modellene kan de finne sammenhenger mellom gener og miljøfaktorer på gruppenivå hos friske og syke.

De bygger på store mengder norske og internasjonale data. Den nyeste modellen deres baserer seg på informasjon fra svært mange deltakere. For å finne forklaringen på schizofreni undersøker de datasett med nesten 70 000 syke pasienter og 250 000 friske personer. I analysen om årsaken til depresjon jobber de med et datasett på en halv million pasienter med depresjon og tre millioner uten depresjon.

For hver av deltakerne har de informasjon om ikke mindre enn én million genvarianter.

– Da trengs store databeregninger.

Ole Andreassen. Foto: Øyvind Horgmo, UiO.

For å kunne gjennomføre alle beregningene kjører de modellen på en tungregnemaskin på universitetet som tar hensyn til lagringen av sensitive data.

Ole Andreassen har allerede i mange år lett etter de genene som kan ha noe med psykiske lidelser å gjøre.

Ett enkelt gen har lite å si. Det er summen av de ulike genvariantene som betyr noe. Professoren bruker metaforen «Mange bekker små gjør en stor å».

For noen år siden hadde forskerne identifisert mer enn hundre genetiske varianter som øker risikoen for en mental lidelse. Antallet kan være langt større.

– Vi snakker om flere hundre eller kanskje noen tusen genvarianter.

Schizofreni alene kan skyldes et sted mellom 8000 og 9000 genvarianter.

Simulerer hjernen

For å komme til bunns i hva som er årsaken til mentale sykdommer, har forskerne også et tett samarbeid med fysikere i et forskningsprosjektet kalt Digibrain.

Hjernen er en kompleks struktur med 100 milliarder nerveceller. Hver av nervecellene har mer enn tusen kontakter.

– Vi prøver å koble genene som er knyttet til mentale lidelser, med matematiske modeller av hjernen for å se hvordan disse genene påvirker hjernefunksjoner.

Det er mulig å undersøke hvordan ett gen virker på hjernen, men hvis man skal ta hensyn til hundrevis av gener i samme slengen, er det umulig å gjøre dette uten en matematisk modell.

Poenget hans er å finne ut av hvordan alle de små genvariasjonene endrer hjernen og fører til mentale lidelser.

– En psykisk lidelse skyldes ikke at deler av hjernen er ødelagt. Vi snakker mer om normalvariasjoner i hjernen. Hvis alle nervecellene i hjernen jobber én prosent raskere eller en prosent tregere, kan det påvirke sentrale hjernefunksjoner som humør og tenkning. Det skal ikke så mye til.

Det er vanskelig å koble genetiske varianter til slike hjernemodeller. Ole Andreassen samarbeider nå med professor Gaute Einevoll på Fysisk institutt for å forstå sammenhengen mellom gener og schizofreni. Til det bruker forskerne en beregningsmodell som de kaller for nervecellemodellen.

Avbildninger av hjernen

Som om dette ikke er nok, har Andreassen også et tett samarbeid med forskningsleder Lars Tjelta Westlye, professor i psykologi ved UiO. Han har bidratt med data til beregningsmodellen deres med 65 000 MR-bilder av hjernen. Forskerne bruker disse dataene til å finne sammenhengen mellom endringer i hjernen, genvarianter og miljøendringer i barndommen som fører til psykiske lidelser som voksen.

De bygger også på den den store norske mor, far og barn-undersøkelsen, som har fulgt opp over 100 000 barn og 170 000 foreldre gjennom hele barndommen og frem til barna er blitt voksne. Det er i denne perioden i livet at sannsynligheten er størst for å utvikle psykiske lidelser.

– Vi kan bruke dette datamaterialet til å se på hva som utløser mentale problemer og hva som er den kritiske tiden i barndommen.

Fakta

Norment

• Norment er et senter ved UiO for forskning på mentale lidelser

• De forsker på alt fra schizofreni og bipolar lidelse til ADHD, autisme, depresjon og angst.

• De knuser store datamengder for å finne sammenhengen mellom gener, miljø og psykiske lidelser.

• Ett av målene deres er å forutsi hvem som har større risiko for å bli syk.

Forebygging

Da kan de bruke den nye kunnskapen til å forsøke å hindre at folk blir syke. Dette handler med andre ord om forebygging.

– Hvis du ønsker å forebygge hjerteinfarkt, kan du senke kolesterolnivået.

Nå ønsker Ole Andreassen å finne ut av hvordan det kan bli mulig å forebygge psykisk lidelse.

– I dag må du vente til sykdommen oppstår før legen kan slå fast at du er syk. Vi kan ikke si hvem som får en depresjon i fremtiden. Vi trenger derfor bedre innsikt for å kunne slå fast hvem som har større risiko for å bli syk.

Håpet til Ole Andreassen er å komme så langt med beregningene sine at han kan presentere mer presise svar om fem år.

– Da vil vi kanskje kunne anbefale folk med spesielle risikoprofiler å unngå stressende hendelser for at de skal slippe å utvikle en psykisk lidelse om noen år.

Denne artikkelen ble først publisert i Apollon.