To doktorgrader innen epilepsiforskning på to måneder ved Rikshospitalet

I løpet av kort tid har to kandidater tatt sine PhD-grader innen grunnleggende epilepsiforskning ved ulike avdelinger og Institutter tilknyttet epilepsiforskningsmiljøet ved Rikshospitalet. 

Cecilie Bugge Bakketun forsvarte 12.05.23 sin avhandling «Roles of Astrocytes in Extracellular Potassium and Glutamate Regulation» der hun har sett på hvordan astrocyttene, de viktige «støttecellene» i hjernen, viser seg å ha en svært viktig rolle for å regulere aktiviteten i hjernen og derved påvirke muligheten for utvikling av epilepsi. Dette åpner samtidig for mulige nye angrepspunkter for terapi. Hennes prøveforelesning tok nettopp for seg muligheten for ny behandling med tittelen: «Cellular mechanisms of seizure generation in epilepsy and prospective new therapeutic targets». Arbeidet utgår fra Lettensenteret, Institutt for basalmedisin, Universitetet i Oslo ledet av førsteamanuensis Rune Enger og Nevrologisk avdeling, Epilepsiforskningsgruppen ERGO der Kjell Heuser var prosjektleder for studien. Hovedveileder var Vidar Jensen, senioringeniør, Universitetet i Oslo.

Christoffer Hatlestad-Hall disputerte 30.06.23 på et arbeid om epilepsi, kognitive vansker og hjernenettverk. Den fulle tittelen for avhandlingen var: «Functional brain network organisation in focal epilepsy and comorbid cognitive impairment: Methodological and aetiological considerations”. I dette arbeidet viser han gjennom avanserte EEG-analyser hvordan hjernens nettverk endres ved epilepsi og at disse endringene igjen henger sammen med spesifikke kognitive symptomer og funn. Arbeidet utgår fra Oslo universitetssykehus – Rikshospitalet og psykologisk institutt med overlege og prosjektleder Ira H Haraldsen som hovedveileder. Erik Taubøll fra Nevrologisk avdeling, Epilepsiforskningsgruppen ERGO var medveileder og har fulgt dette arbeidet gjennom flere år. 

Epilepsiforskningsgruppen i Nevrologisk avdeling, Rikshospitalet gratulerer begge PhD-kandidatene og håper på videre samarbeid i årene som kommer.

Korte sammendrag av avhandlingene:

Cecilie Bugge Bakketun:
Roles of Astrocytes in Extracellular Potassium and Glutamate Regulation.

Hjernen består av mange celletyper i tillegg til nevroner. Astrocytter (stjerneceller) kalles ofte hjernens vaktmesterceller fordi de sørger for et stabilt kjemisk miljø rundt nevronene som er helt nødvendig for presis nervesignaloverføring. En sentral oppgave for astrocyttene er å fjerne kalium som aktive nevroner slipper ut.

I sitt doktorgradsarbeid finner Cecilie Bugge Bakketun at mus som mangler vannkanalen AQP4 i astrocyttenes cellemembran får høyere nivåer av kalium utenfor cellene (ekstracellulært) under nevronaktivering enn normale mus. Fravær av AQP4 fører til at astrocytter sveller mindre enn normalt når de utsettes for høye kalium-løsninger. Dette er viktige funn fordi forhøyede kaliumnivåer forstyrrer normal nervesignalering slik man kan se ved epilepsi og flere andre hjernesykdommer. 

Videre antyder våre undersøkelser at astrocytter kan spille en beskyttende rolle under epileptogenese, dvs prosessen som leder frem til utviklingen av sykdommen epilepsi. Ved å bruke en sykdomsmodell for temporallappsepilepsi finner vi at mus med redusert astrocyttisk kalsium-signalering lider av mer alvorlige epileptiske anfall og økt dødelighet sammenlignet med kontrollmus. Vi finner også at nivået av den aktiverende signalsubstansen glutamat falt i hjernen til mus uten normale kalsium-signaler, noe som kan tyde på redusert frigjøring av ulike signalsubstanser i hjernen hos disse musene.

Studiene i denne avhandlingen bestod av elektrofysiologiske eksperimenter og to-foton lasermikroskopi på tynne skiver av levende hjernevev fra mus. Avhandlingen belyser viktige aspekter ved astrocytisk regulering av det ekstracellulære miljøet i den friske hjernen og i en sykdomsmodell av temporallappepilepsi. 

Christoffer Hatlestad-Hall:
Functional brain network organisation in focal epilepsy and comorbid cognitive impairment: Methodological and aetiological considerations.

Epilepsi kjennetegnes av anfall som skyldes unormal aktivitet i hjernen. Mange mennesker med epilepsi opplever også kognitive vansker – ofte uavhengig av anfall. Avvikende nettverksaktivitet i hjernen kan være forklaringen.

Selv når epilepsien er antatt å oppstå i et avgrenset hjerneområde, såkalt fokal epilepsi, kan det oppstå utvidede forstyrrelser av hjernens nettverk. Dette kan bidra til å forklare hvorfor mange mennesker med mer eller mindre godt medikamentelt regulert fokal epilepsi opplever kognitive vansker som ikke nødvendigvis henger sammen med hjerneområdet den epileptiske aktiviteten er begrenset til. Mye tyder på at undersøkelse av hjernens nettverksaktivitet kan bidra til økt forståelse av kognitive vansker hos mennesker med epilepsi. Perspektivet kan også ha mulige implikasjoner for behandling i fremtiden.

Forskningen presentert i denne avhandlingen demonstrerer at hjernenettverk kan undersøkes med elektroencefalografi (EEG) registrert med høy tetthet av elektroder (128 stk.) under hvile. Ved hjelp av avanserte metoder for kilderekonstruksjon og nettverksmatematikk, kan vi modellere enkeltindividets hjernenettverk, og deretter sammenlikne disse modellene med kliniske karakteristikker. I tillegg til å vise at hjernenettverkene typisk er annerledes organisert i hjerner med epilepsi, har vi også sett at denne organiseringen henger sammen med spesifikke kognitive funksjoner.

Sett under ett bidrar denne avhandlingen til metodisk utvikling med tanke på analyse av hjernenettverk, og med etiologiske argumenter for hvorfor nettverksperspektivet kan være nyttig i nevrologisk praksis.