Når man skal studere en hjernestruktur som Locus Coeruleus (LC), er det helt afgørende at kunne udføre forsøg, hvor LC kan manipuleres alene og kontrolleret. Sådanne studier kan kun udføres i forsøgsdyr som mus, da man her kan påvirke LC i en intakt, levende organisme og undersøge effekten på en række parametre for adfærd og fysiologi. Ulempen ved at bruge forsøgsdyr er, at man ikke kan være sikker på, at resultaterne direkte kan overføres på mennesker. Men der er også mange fordele. Et menneskes udvikling bestemmes af både arv og miljø, som man i undersøgelser hverkan kan ændre eller kontrollere. Derimod er forsøgsmus' genetiske baggrund kendt i stor detalje, og det er muligt at kontrollere det miljø, de lever i meget detaljeret hvad de får at spise og drikke, hvad de har til rådighed, og hvordan deres døgnrytme er. At både arv og miljø er ens for alle dyrene, giver et optimalt grundlag for at sammenligne grupper af dyr, som påvirkes på forskellige måder i forsøget. Dertil Foto: Colourbox Mus og hjerneforskning kommer, at mus er pattedyr ligesom mennesket, og så har de en kort livscyklus, der gør det muligt at observere ændringer over en kort periode, der i mennesket først vil finde sted over flere årtier. Dette er specielt vigtigt, når man undersøger neurodegenerative sygdomme, der i mennesket oftest udvikles gradvist over mange år. Snit af en musehjerne, der viser hjernevæv indeholdende Locus Coeruleus (LC), der ses farvet blå som en diffus klynge på hver side af det hvide område i midten. I mus er LC ikke blå som i mennesker, så derfor farves den, så cellerne kan tælles. Det indsatte billede nederst til venstre viser en forstørrelse af LC i snittets venstre side. I begge tilfælde svarer den sorte bjælke til 300 μm. I vores tilfælde opnår vi en selektiv farvning af LC ved at binde antistoffer til enzymet tyrosin hydroxylase, der er en vigtig del af dannelsen af det noradrenalin, som specielt er at finde i LC. Når hjernevævet er farvet, kan vi tælle antallet af celler og måle volumen af LC, der begge forventes at være formindsket. Graden af formindskelse giver et direkte udtryk for, hvor effektivt giften ødelægger LC ved den givne dosis. Herved kan vi finde den optimale dosis nervegift til vores fremtidige studier. Studier af adfærd og fysiologi Når den optimale dosis til at ødelægge LC er bestemt, indgives den- 38 ne dosis i nye grupper af dyr, som derefter studeres indgående. I vores studier laver vi ikke-invasive søvnog adfærdsstudier, MR-skanning og slutteligt optisk mikroskopi for at undersøge hjernens blodforsyning. Et vigtigt aspekt af vores studier er, at forsøgsdyrenes adfærd følges gennem forsøget, og at disse data indsamles på de samme dyr, som vi senere laver avancerede fysiologiske målinger på. Herved indsamles et datasæt, som giver et meget komplet indblik i effekten af manglende LC-funktion. På grund af LCs indflydelse på stort set hele hjernen forventer vi at se ændret adfærd i de mus, der har fået beskadiget LC. AKTUEL NATURVIDENSKAB NR.1 2022 For eksempel ved vi, at LC sender signaler til hippocampus, så ved skade på LC forventer vi at se nedsat indlæring og hukommelse (som hos Henry Molaison nævnt ovenfor), hvilket kan undersøges ved brug af adfærdstests (se faktaboks). Derudover aktiverer LC hjernestrukturen amygdala, som har stor indflydelse på frygt og angst, hvilket også kan undersøges med adfærdstests. Ved skade på LC forventer vi derfor at se et nedsat angstniveau og en øget nysgerrighed. Vores igangværende studier viser da også en tendens til, at kontrolgruppen med intakt LC har et højere N AT U RV I D E N S K A B O G T E K N O L O G I DIREKTE FRA FORSKNINGSVERDENEN TANG KAN BIDRAGE TIL GRØNNE LØSNINGER Entropiens mysterium Modeller for jordkloden viser fremtidens klima Rewilding Lad os få bisonokser tilbage i den danske natur N R . 1 - 2 0 2 2 M A RT S : 5 0 K R . NOTER Illustration: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez En lidt mindre fast kerne Det nye øje i rummet En af de store rumnyheder siden sidste nummer af Aktuel Naturvidenskab er den succesfulde opsendelse af James Webb-teleskopet, der skal afløse det nu pensionerede Hubble-rumteleskop. Telesko indhold FORSKNING OG NYHEDER Tang kan bidrage til grønne løsninger Dyrkning, høst og anvendelse af tang Et helhedssyn på uønskede stoffer i drikkevandet? kan være ét af mange nødvendige Over hele verden stiger koncentra- virkemidler, vi skal bruge for at tionerne af medicinrester og andre drej KORT NYT Matematisk fokus på forsikring og pension D e sikrer os mod uheld og sørger for en behagelig alderdom. Forsikringer og pensioner er noget, som de fleste af os har, og som har stor betydning for vores liv. Skandinavien er historisk set et knudepunkt for forskning på området. Og nu skal en KORT NYT Pindsvin har haft MRSA-bakterier i 200 år O pdagelsen af antibiotika for mere end 80 år siden har ført til store forbedringer i menneskers og dyrs sundhed. Men hver gang, man tog et nyt antibiotikum i brug, svarede bakterierne hurtigt igen ved at blive resistente. Derfor har man indtil n KORT NYT Røntgenmetode skal kigge dybt i maden M ed røntgenstråle-metoden kaldet SAXS (Small Angle X-ray Scattering) kan vi undersøge vores fødevarer helt ned på nano-niveau og på den måde udvikle velsmagende plantebaseret kost til gavn for klimaet, lyder det fra forskere på Københavns Universite Mange naturvidenskabelige uddannelser giver dig gode jobmuligheder. Der er især mangel på kandidater inden for IT og de matematiske fag. En naturvidenskabelig uddannelse giver dig også generelle kompetencer, du kan bruge mange steder. Fx lærer du at arbejde metodisk og at analysere og formidle data. TANG Om forfatterne: KAN BIDRAGE TIL GRØNNE LØSNINGER Annette Bruhn er se niorforsker ved Aarhus Universitet, Center for Cirkulær Bioøkonomi og AlgeCenter Danmark. Hun forsker i dyrkning af tang og interaktioner mellem tangproduktion og havmiljø. anbr@ecos.au.dk Lone Thybo Mouritsen er leder for Høst af sukkertang på Aarhus Universitets testfarm i Kattegat ud for Grenaa. Foto: Teis Boderskov. Grafik: Tinna Christensen, AU. En grødehøst-maskine fra søerne i København høster søsalat i Skive fjord i sommeren 2019. Foto: Michael Bo Rasmussen. Sukkertang dyrkes typisk ved, at tang-sporer sås Cirkulær bioøkonomi Grafik: Tinna Christensen, AU. Dyrkning og høst af tang kaldes også en Emission Capture and Utilisation teknologi altså en teknologi, der fanger og udnytter spildstrømme som næringsstoffer og CO2 udledt til havet og atmosfæren fra landbrug, spildevand og fossile brændsler. Spi Foto: Lone Thybo Mouritsen. og 2,7 ton CO2. Ved at bruge tang sukkertang eller søsalat som redskab til at opsamle næringsstoffer og CO2 recirkulerer vi tabte næringsstoffer og CO2 til nye biobaserede produkter, der kan erstatte produkter med et højere klimaaftryk for eksempel importeret soya. Vi Er tang så fremtidens foder til kvæg? Måske, men den nuværende pris på tang betyder, at anvendelse som reelt fodermiddel i dag kun er realistisk, hvis flere af tangens komponenter udnyttes hver for sig i en form for bioraffinaderi, og/eller hvis tangen samtidig dyrkes eller høstes som led i en natur OPLEV UNIVERSITETET INDEFRA BLIV STUDERENDE FOR EN DAG Kom med og følg hverdagen som studerende på Aarhus Universitets naturvidenskabelige uddannelser og ingeniøruddannelser. Oplev studielivet, kom med til undervisning og stil dine spørgsmål til den universitetsstuderende, som du følger, mens du er Illustration: Shutterstock ENTROPIENS MYSTERIUM Om forfatterne Forfatterne Trond Ingebrigtsen er lektor i fysik. Han anvender computer simuleringer til at forstå fx universelle egenskaber ved væsker. I perioden 20132018 var han JSPS postdoc ved University of Tokyo, Japan, hvor han arbejdede med re veligt forestille sig, at alle naturlove eventuelt må justeres, efterhånden som forskerne bliver klogere, ligesom han selv modificerede Newtons gravitationslov. Bortset fra loven om, at entropien aldrig kan aftage for et isoleret system (det vil sige et, som ikke vekselvirker med sine omgivelser). D Som sagt er de fleste fysikere enige om ovennævnte forklaring. Men den er dog ikke mere oplagt end, at emnet stadig diskuteres. For eksempel har nobelpristagerne Ilya Prigogine (kemi) og Roger Penrose (fysik) begge givet udtryk for tvivl om denne forklaring på, hvorfor verden er irreversibel, er ful Glas og Tid centrets computere, som siden 2008 primært har været baseret på grafikkort. Disse såkaldte GPU-kort regner meget hurtigt, men har den udfordring at de er svære at programmere optimalt, fordi der kræves særlige instruktioner for at udnytte den enorme regnekraft (se http://rumd.org). I dag som en vigtig opdagelse, selvom der indtil år 2000 stort set ingen interesse var for Rosenfelds idé. Illustration: Glas og Tid centret Fortsat plads til undren 10 10 C. Rovelli: Is time's arrow perspectival? arXiv:1505.01125 (2015). J. C. Dyre: Perspective: Excess-entropy scaling, J. Chem. Phys. Roskilde Universitet Lone Simonsen, professor i folkesundhedsvidenskab ved Roskilde Universitet Med matematiske og statistiske modeller undersøger vi historiske og nutidige pandemier for at forstå fremtidens trusler. Bliv cand.scient. i Mathematical Bioscience på Roskilde Universitet Læs om uddann MODELLER FOR JORDKLODEN VISER FREMTIDENS KLIMA I tre årtier har Jens Hesselbjerg Christensen forsøgt at forstå Jordens klima ved hjælp af stadig mere avancerede modeller. Han er optimist på klodens vegne, for han oplever, at der i stadig højere grad bliver lyttet til klimaforskere som ham. Af Henri Ændringer i atmosfæren: indhold, cirkulation Ændringer i solindstråling Ændringer i de hydrologiske kredsløb Skyer Armosfære N2, O2, Ar H2O, CO2, CH4, N2O, O3, etc. Aerosoler Atmosphere-Is interaktion Atmosphere-Biosphere udveksling Nedbør fordampning Varme Vind og udveksling bølger Havis Vu Klimamodeller er typisk systemer af differentialligninger. For at køre en simulation opdeler forskere planeten i et tredimensionelt gitter, anvender de grundlæggende ligninger og evaluerer resultaterne. Atmosfæremodeller beregner fx vind, varmeoverførsel, stråling, relativ fugtighed og overfladehydr Ud for Sydamerikas kyst bringer den såkaldte Humboldtstrøm koldt vand op til overfladen, og der dannes derfor et lavthængende, tyndt skydække. Det har været en udfordring for forskerne at få deres klimamodeller til at gengive dette skylag og den relaterede ringe nedbør i området. Paracas National Re kunne reproducere de atmosfæriske bevægelser i stor skala, men vi skal også kunne kigge på, hvad der sker i Danmark eller på en græsk ø eller langt ude i Stillehavet. Den kapacitet findes ikke i tilstrækkelig grad. I juli 2021 var der et usædvanligt langvarrigt og kraftigt skybrud over Rheinland-Pf kan nu sige helt utvetydigt, at det er menneskets afbrænding af fossile brændstoffer, der har forårsaget opvarmningen. Klimamodellerne giver simpelthen ikke andre muligheder. Men hvor meget varmere, det bliver i fremtiden, det kan klimaforskerne ikke sige, for det afhænger af, hvor meget og hvor hur ET HELHEDSSYN PÅ UØNSKEDE STOFFER I DRIKKEVANDET Over hele verden stiger koncentrationerne af medicinrester og andre uønskede stoffer i drikkevandet. Ekspert råder til helhedsanalyser af vand i stedet for at bruge uendelige ressourcer på at analysere og undersøge alle stoffer hver for sig. H vad e Frants Roager Lauritsen i færd med at betjene den eksperimentelle laboratoriesimulator (reaktor), han har udviklet sammen med sine kolleger. Foto: Mikkel Linnemann Johansson. med vores drikkevand, at vi har brug for at kunne få hurtige svar på, om vandet er toksisk og om vores rensningsmetoder vir Reaktor giver mulighed for at overvåge desinfektionsprocesser Phenol (C6H5OH) er et godt modelstof til at illustrere reaktionerne, når vand desinficeres ved klorering, da både naturligt forekommende organiske stoffer i råvand såvel som sprøjtemidler og lægemidler ofte indeholder stoffer afledt af ph 20 Koncentration(uM) 18 Vandhanevand med 1,5 mg/l phenol Hypoklorit tilsat Videre læsning Medicinrester i spildevand og vandmiljø. Rapport af COWI for DANVA, 2021. Kan downloades på www. danva.dk Phenol 16 Chlorophenol 14 Dichlorophenol 12 Trichlorophenol 10 Chloroform 8 Kristensen G. Foto: Jens-Christian Svenning REWILDING Lad os få bisonokser tilbage i den danske natur Af Kristian Sjøgren, videnskabsjournalist Det går ikke godt med biodiversiteten i hverken Danmark eller i resten af verden. I Danmark og mange andre steder er en del af løsningen at få store pattedyr som biso Disse arter af store dyr ser Jens-Christian Svenning som oplagte i store dele af den danske natur: Europæisk bison Bisonokser er særligt interessante, fordi de afbarker træer og æder meget på buske. Derved har de et særligt potentiale for at give modspil til vedplanterne og fremme en varieret veget naturarealer til andre formål. Beslutter man sig for, at et område skal omdannes til vild natur til gavn for den danske biodiversitet, nytter det med andre ord ikke noget, at det samme område bliver forvaltet til skov- og landbrug, eller at sports aktiviteter bliver prioriteret højere end naturgenop I Danmark bryder vi os ikke om at se ådsler af store dyr i naturen, og derfor bliver de som regel fjernet. Men ådsler bidrager til biodiversiteten ved at udgøre fødegrundlaget for et mylder af organismer. Her er det et bisonådsel med to prærieulve i Yellowstone National Park, USA. Foto: NPS/Jim Peac Vilde heste i Mols Bjerge På et 120 hektar stort areal i Mols Bjerge lever der i dag 25 vilde heste og 14 vilde kreaturer. Formålet med projektet er at skabe bedre forhold for biodiversiteten ved at genoprette naturlige økologiske processer med så begrænset menneskelig indgriben som overhovedet muli Videre læsning I artiklen Fremtidens biodiversitet fra Aktuel Naturvidenskab nr. 2/2020 kan du læse mere om, hvordan verdens plante-diversitet har udviklet sig og hvad vi kan forvente i fremtiden. Evan C. Fricke, Alejandro Ordonez, Haldre S. Rogers and Jens-Christian Svenning: The effects of defauna Til venstre ses fotografiet Pale Blue Dot taget af Voyager 1 i 1990, som viser Jorden som en blålig prik. Foto: NASA Højre: Snit af hjernestamme fra menneske. På vævssnit fremstår Locus Coeruleus svagt blålig på det blege hjernevævs baggrund. Foto: brain.oit.duke.edu HJERNENS BLÅ PRIK - centrum for Figur 2: Skematisk oversigt over hjernen, hvor man ser Locus Coeruleus placering i hjernestammen, og hvilke områder i hjernen Locus Coeruleus sender signaler til. Illustration baseret på Bari, Chokshi & Schmidt, Neural Regen Res 2020;15:1006-13/ CC BY-NC-SA 4.0. at patienter med demens ofte har udv Når man skal studere en hjernestruktur som Locus Coeruleus (LC), er det helt afgørende at kunne udføre forsøg, hvor LC kan manipuleres alene og kontrolleret. Sådanne studier kan kun udføres i forsøgsdyr som mus, da man her kan påvirke LC i en intakt, levende organisme og undersøge effekten på en ræk Adfærdstest af mus Når man vil teste læring og hukommelse hos mus, kan man benytte adfærdstesten Barnes maze. Til undersøgelse af angst samt nysgerrighed kan adfærdstesten light-dark box benyttes. Begge adfærdstests bygger på, at musen søger at undgå store, lyse og åbne områder og foretrækker små, l Sådan fungerer optogenetik Optogenetik går grundlæggende ud på at indsætte lysfølsomme proteiner (såkaldte rhodopsiner) i cellevæggen af neuroner, som i dette tilfælde er neuroner i Locus Coeruleus. Rhodopsinerne belyses og aktiveres herefter med en indopereret lysleder. I praksis kan indsættelsen a campus, hvilket resulterede i forringet indlæring. Studiet kombinerede optogenetik med mikroskopi og kunne vise, at LC reaktiverer specifikke hukommelsesceller i hippocampus. Hvis ikke det sker, reduceres indlæringsevnen. Derfor forventer vi også, at mus med ødelagt LC i vores nye forsøg vil klare s S T O L PÅ DINE SANSER LÆS MERE PÅ AABENTHUS. AAU.DK Du kan læse og google dig til meget her i livet. Men når det handler om din fremtid, skal du også lytte til dine sanser ... KO M T I L Å B E N T H U S PÅ AALBORG UNIVERSITET FREDAG DEN 4. MARTS. Så kan du smage på mulighederne og dufte til frem A K T U E L N AT U RV I D E N S K A B NOLOGI SKAB OG TEK N AT U RV I D E N ERDENEN FORSKNINGSV DIREKTE FRA N AT U R V I DENSKAB OG TEKN DIREKTE OLOGI FRA FOR SKNINGS VERDENE N N AT U RV I D E N S K A B O G TEKNOLOGI DIREKTE FRA FORSK NINGSVERDENEN ÆRK UNIVERS MED VOKSEV tester de? COVID-19 tests ID-nr. 46144 Al henvendelse til: Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120, 8000 Aarhus C E: abo@aktuelnaturvidenskab.dk T: 87152094 Unboxing i laboratoriet Af Carsten R. Kjaer, Aktuel Naturvidenskab H vis du jævnligt færdes på de sociale medier, er du uden tvivl på et tidspunkt faldet over en vide