For 186 år siden lå vår store matematiker Niels Henrik Abel for døden med tuberkulose i Froland, bare 27 år gammel. Han forbannet datidens legevitenskap for å ha så lite å stille opp med mot sykdommen.
I dag dør vi ikke lenger av tuberkulose i Norge, men overfor vanlige hjernesykdommer som demens eller schizofreni står vi fortsatt rådville. Demens og psykiatriske lidelser er blant vår tids store svøper.
- Les også:
Til tross for enorm forskningsinnsats på universiteter, sykehus og i farmasøytisk industri de siste tiårene vet vi fortsatt ikke hva sykdommene skyldes. Og vi synes langt unna helbredende kurer.
Trekker seg ut av forskningen
Alarmerende nok har store farmasøytiske firmaer etter kostbare fiaskoer valgt å trekke seg ut av forskning på nye hjernemedisiner. Så et naturlig spørsmål er: Kan vi gjøre hjerneforskningen bedre?
For å øke sjansen for å finne effektive kurer må dagens hjerneforskning lære noe fra forskningsmetoder på andre fagfelt. Vi bør for eksempel benytte oss av det effektive samspillet mellom eksperimenter og matematisk modellering som har gitt oss datamaskiner og mobiltelefoner.
I dag har de fleste av oss smarttelefoner og datamaskiner, og elektronikkrevolusjonen representerer kanskje den mest imponerende utviklingen av kunnskap og teknologi det siste hundreåret. Hvordan fikk vi det til?
Samarbeidet som gav oss smarttelefoner
Smarttelefoner består av transistorer og elektroniske komponenter basert på silisium og andre utvalgte atomer. For 100 år siden visste vi nesten ingen ting om disse stoffene, ikke engang hvorfor metaller leder strøm så godt, mens rent silisium er isolerende. Gjennombruddet kom ikke ved å gjøre flere eksperimenter, men ved at man i 1925 fant den kvantemekaniske Schrödingerligningen. Ligningen beskriver naturen på atomnivå.
Med denne matematiske ligningen ble det raskt forstått hvorfor ulike materialer har så forskjellige elektriske egenskaper. I 1947 kom oppfinnelsen av transistoren, en byggestein i datamaskiner som gjør det mulig styre elektriske signaler og utføre regnestykker. I 1958 fikk man såkalte integrerte kretser, noe som etter hvert muliggjorde billig masseprodusering av datamaskiner.
Hjerneforskning med begge hender
Avgjørende for disse gjennombruddene har vært et tett «tohendt» samarbeid mellom de som gjør eksperimenter (den ene hånda) og modellbyggere som samler funnene i matematiske formler og ligninger (den andre hånda).
Hjerneforskningen kommer fra en forskningstradisjon hvor eksperimenter alene har stått i fokus. Matematikken har derimot blitt lite benyttet. Hjerneforskere har ofte bakgrunn fra studier i medisin, biologi eller psykologi, hvor matematikk og fysikk ikke vektlegges.
Det har blitt utviklet en rekke avanserte måleinstrumenter som gjør det mulig å studere hjerneprosesser fra molekylnivå opp til hele menneskehjerner. Til tross for dette er matematisk modellering i liten grad blitt tatt i bruk for å sette sammen de eksperimentelle dataene til å gi en helhetlig forståelse av hjernen. Hjerneforskningen har altså så langt kun benyttet den ene hånda – eksperimenter, mens den andre hånda har vært lite brukt.
En ny trend i naturvitenskapen
Men ting er i endring. En av de viktigste trendene i dagens naturvitenskap er at et økende antall forskere med bakgrunn i fysikk, matematikk og informatikk trekkes mot biologi og medisin, og spesielt hjerneforskning. Denne moderne livsvitenskapen kombinerer ulike metodiske tilnærminger fra disse disiplinene som tidligere har vært separate.
Et prominent eksempel er EUs Human Brain Project, et flaggskipsprosjekt etablert av EU i 2013 med et forventet budsjett på 10 milliarder kroner over 10 år. Her skal hundrevis av forskere fra hele Europa berede grunnen for «tohendt» hjerneforskning i årene som kommer. Et av hovedmålene i prosjektet er å bygge store datasimulatorer som skal fungere som matematiske «mikroskop» for å studere hjerneprosesser.
Dette store tohendte livsvitenskapsprosjektet er organisert på en ny måte hvor metoder fra mange fagdisipliner benyttes for å besvare spørsmål om hjernen. Den tradisjonelle organiseringen av universitetene med matematikere, fysikere, biologer og medisinere plassert på separate institutter, har ikke lagt til rette for slik tverrfaglig forskning.
Mulig også i Norge
Skal vi få til en lignende dreining mot tohendt biologisk forskning i Norge kreves det en bevisst politikk fra landets universiteter. Vi har sett starten på dette, for eksempel i den multidisiplinære livsvitenskapssatsingen ved Universitetet i Oslo.
Norges forskningsråd, som forvalter mye av nasjonens forskningsmidler, må også tenke nytt. Bortsett fra noen få tverrvitenskapelige forskningsprogrammer, er det fortsatt slik at fagevalueringer, fagplaner og fordeling av forskningsmidler tar utgangspunkt i tradisjonell disiplinoppdeling. For eksempel fordeles midler til naturvitenskapelig forskning via to store disiplinbaserte program, én pott til såkalte harde realfag som teknologi, fysikk, kjemi og matematikk, og én pott til biologi og medisin.
Faller mellom to stoler
Søknader om «tohendt» biologisk forskning faller derfor ofte mellom to stoler og kan være vanskelig å få støtte til. Det er nødvendig med en ny organisering for å åpne opp for fremtidens livsvitenskap.
En gang i fremtiden vil kanskje beskjeden om at en sønn har blitt diagnostisert med schizofreni, eller at mor har fått Alzheimer, ikke være mer dramatisk enn når vi dag får beskjed om at vi har fått lungebetennelse.
Men for å komme dit raskest mulig må hjerneforskningen benytte hele batteriet av tilgjengelige forskningsmetoder og få til et effektiv tohånds-samarbeid mellom eksperimenter og modellering. Sammen er vi dynamitt!
Les også:
