En natt i 1966 sitter den unge legen Terje Lømo og stirrer på den svarte og grønne skjermen på et lite apparat i nevrofysiologisk laboratorium i en av de gamle, klassiske universitetsbygningene i Oslo sentrum.
Av Svend Davanger
En natt i 1966 sitter den unge legen Terje Lømo og stirrer på den svarte og grønne skjermen på et lite apparat i nevrofysiologisk laboratorium i en av de gamle, klassiske universitetsbygningene i Oslo sentrum. Han ser noe han ikke har sett før, noe helt nytt. Han ser det som senere blir kjent verden over som langtidspotensiering (LTP), dvs hvordan nervecel ler klarer å “huske” en hendelse, eller “det cellulære grunnlaget for hu kommelse”. I denne artikkelen skal vi se nærmere på Lømos bakgrunn, før han gjorde sin oppdagelse.
Observasjonen hans er litt på siden av hans egentlige doktorgradsprosjekt. Han tenker ikke der og da på at de registreringene han har gjort, fra hjernen til en kanin han har fått tak i hos en bonde oppe i dalene, er svaret på et gnagende spørsmål som har opptatt filosofer og forskere siden de gamle grekere: Hvordan er det vi men nesker klarer å huske ting? Hvordan bevarer vi minnet av hendelser som for lengst er forbi?
“Chance events led me to a lifelong career in scientific research,” sier Lømo i en selvreflekter ende artikkel i tidsskriftet Acta Physiologica i 2017. Et kort, konsist og dekkende utsagn. Han tar ikke munnen for full. Andre forskere ville vært fristet til å forklare hvordan de har vært drevet av en uselvisk tørst etter kunnskap, el - - ler at de tidlig utviklet en intuitiv forståelse for viktige vitenskapelige problemstillinger som ledet dem mot store oppdagelser. Men Lømo sier at for hans del var dette tilfeldig. Det bare hadde seg slik, sier han, at han var på rett sted til rett tid. Da jeg besøkte Terje Lømo på Nesod den senhøstes 2018 for å snakke med ham om hans oppdagelse, hentet han meg på fergekaien i sin gamle Ford Mondeo. Hjemme i garasjen sto hans nye Tesla. Dette er ikke en mann som legger mye vekt på å imponere. Men kanskje var denne holdningen og selvoppfattelsen viktig for at nettopp Terje Lømo fra Ålesund skulle gjøre det som mange mener er en av tidenes viktigste oppdagelser innen hjerneforskning.
La oss sette Lømos oppdagelse litt i perspek tiv: I året 350 f.Kr. skrev Aristoteles en liten tekst som på engelsk har fått tittelen “On Memory and Reminiscence” (http://classics.mit.edu/ Aristotle/memory.html). Aristoteles diskuterer her tre ulike domener: fortiden, nåtiden og fremtiden. Fremtiden kan man bare tenke på og spekulere om som en mulighet, sier Aristote les, nåtiden er til stede gjennom sansene, mens fortiden, derimot, eksisterer kun som et minne.
Aristoteles reiser spørsmålet om hvordan det kan ha seg at selv om bare det som sanses her og nå kan sies å være til stede, mens at det som har skjedd tidligere ikke sanses og ikke er til stede, likevel så husker vi det. All hukommelse, sier han, impliserer forløpet av tid. Derfor vil bare dyrearter som opplever tid kunne huske noe, og det organet som gjør det mulig for dem å oppleve forløp av tid, er også det som de bruker for å huske.
Siden har spørsmålet opptatt en lang rekke forskere og tenkere. Etter hvert fikk man en for ståelse for at det organet Aristoteles etterlyser, er hjernen. Midt på 1900-tallet postulerte den kanadiske psykologen Donald Hebb en hypo tese om at læring var knyttet til endringer i syn teren av denne artikkelen tilhører også denne apsene, eller kontaktpunktene mellom nervecel tradisjonen.)
lene, i hjernen. Fra slutten av 1950-tallet kunne Terje Lømo satt på sitt laboratorium og så den amerikanske forskeren Brenda Milner vise grønne kurver på en svart skjerm flytte seg at hukommelse var knyttet til hippocampusregelmessig, med få sekunders mellomrom, for delen av hjernen. Datidens store hjerneforsker, hver ny registrering. Kurven går opp og ned, australieren John Eccles, som ble adlet av dron i buer og spisser. Vi andre ville knapt se noen ning Elizabeth og fikk Nobelpris i medisin, var forskjell, men Terjes trenete blikk ser at etter en skuffet fordi han ikke hadde klart å påvise noen bestemt måte å stimulere hippocampus-delen av hukommelsesfunksjon i synapsene.
hjernen på forandrer kurvene seg først litt, som forventet, men så holder de seg der, de går ikke
tilbake til utgangsformasjonen som han var vant Terje Lømo, derimot, var lite opptatt av dette. til. Det ser ut til at kurvene er varig forandret. Han kjente da ikke til Donald Hebb. Han til - ”Hmm. Underlig.” hørte en forskningstradisjon som var mer opp Terje Lømo var 29 år, lege, og arbeidet med tatt av hva man kunne se, finne ut, og beskrive sitt doktorgradsprosjekt i laben til den kjente om hjernens anatomi og fysiologi basert på professoren i nevrofysiologi Per Andersen. Han avanserte, tekniske metoder, enn av å filosofere måtte bruke instrumentene på dager Andersen om vidløftige funksjoner. Denne tradisjonen sto selv ikke brukte det. Ofte kunne hele dagen gå sterkt i hjerneforskningsmiljøet i Oslo, represen med til å forberede forsøk, slik at han måtte tert blant annet ved betydelige hjerneforskere gjøre selve eksperimentene og registreringene som Alf Brodal og Theodor Blackstad. (Forfat - Terje Lømo utover natten, mens hans unge kone og små barn satt hjemme i rekkehuset på Nesodden.
Per Andersen var på dette tidspunktet etablert som forsker, men fortsatt nokså tidlig i sin kar riere. Mot slutten av sin karriere hadde han flere andre doktorgradsstipendiater, blant annet May-Britt og Edvard Moser, som i 2014 fikk No belprisen for sitt bidrag til å beskrive hvordan hjernen orienterer seg, ikke i tiden, men i rom met.
På den ene siden har Lømo hatt stor suksess som forsker. Den første fulle artikkel han skrev om LTP sammen med engelskmannen Timothy Bliss har blitt sitert i over 4200 andre vitenskape lige artikler, og til nå er det publisert ca. 40.000 andre artikler om LTP, den oppdagelsen han gjorde en natt i 1966. Fenomenet LTP var lenge et av de “hotteste” felter innen nevrovitenskap.
Da jeg var postdoc ved Stanford University midt på 90-tallet, var Terje Lømo tilfeldigvis gjesteforsker ved et institutt i nærheten av mitt. Han kjente til at jeg var der, og som felles nordmann kom han en dag innom laben hvor jeg arbeidet for å spørre meg om en tjeneste. Det varte ikke tions and reflections on what came after, Acta Physiol 2017)
lenge, vi snakket norsk sammen. Da han gikk ut, spurte en av mine kolleger på laben hvem det var. Jeg svarte at det var Terje Lømo. “Lomo?” spurte han vantro. “D-did he speak to you??” Det var som om jeg hadde sagt at ”Elvis has just left the building”. På den andre siden er det liten tvil om at Lømo kunne hatt en ytre sett langt mer glamorøs karriere om han hadde spilt sine kort annerledes. Eller for å si det på en annen måte: om dette hadde vært veldig viktig for ham. Han kunne sannsynligvis etter hvert fått en professorstilling ved Oxford eller et av de store amerikanske universitetene. Han og hans familie kunne kanskje hatt en bolig i “Professorville” eller “Crescent Park” utenfor Stanford University i California, istedenfor rekkehuset på Nesodden.
La oss se nærmere på Lømos bakgrunn og ferd gjennom sitt liv som forsker. Søker man på Wikipedia, får man ikke vite stort. Det står seks linjer om ham på engelsk, ti linjer på norsk. Han er født 3. januar 1935 i Ålesund og er altså nå 84 år gammel. Han er fortsatt tilknyttet Universite tet i Oslo som professor emeritus og kommer regelmessig inn fra Nesodden for å utføre elek - - Første demonstrasjon av langtidspotensiering (LTP), vist av Terje Lømo på den 12. Skandinaviske fysiologi-kongress i Finland i 1966. (Lømo T, Discovering long-term potentiation (LTP) - recollec Lømo gård trofysiologiske eksperimenter knyttet til nerve cellers kontroll av muskelaktivitet. Spør man en tilfeldig medisinerstudent i Oslo om LTP, har hun nok hørt om det, men kjenner sannsynligvis ikke navnet Terje Lømo.
Søker man på kjente personer fra Ålesund, kommer Terje Lømo frem på en liste over 71 per soner (https://no.wikipedia.org/wiki/Kjente_ personer_fra_Ålesund), blant dem politikere, akademikere, forfattere, kunstnere, idrettsfolk. De mest allment kjente i vår tid er kanskje fotballspilleren John Arne Riise og popstjernen Sigrid.
Hva var det som gjorde at en så viktig oppdagelse ble gjort av Terje Lømo i Oslo? En oppdagelse verden hadde vært på jakt etter i over 2000 år! Var det tilfeldig, som Lømo antyder, eller ikke? Lømo sier selv at andre kan ha sett fenomenet, men likevel oversett det. I forskning er det lett å overse funn man ikke bevisst leter etter. Historien om Lømo viser litt om hvordan forskning noen ganger kan forløpe.
Det er på den ene siden liten tvil om at Lømo hele tiden har vært en meget begavet forsker. Men han er også en motvillig helt i dette forskningsdramaet. Det lå ikke i kortene da han ble født at det var han som skulle være den første til å beskrive det Aristoteles hadde lett etter 350 f.Kr. På den ene siden har han etter at han ble forsker, vært drevet av et dypt og ekte engasje ment, på den andre siden har han også holdt ig jen og ikke spilt de kortene som de fleste andre suksess-rike og karriere-hungrige forskere ville ha spilt.
Lømos farfar drev Lømo gård langs Glom mas bredd sør for Elverum. Den hadde gått fra far til sønn siden 1500-tallet. På gården fan - tes et bibliotek, også med fremmedspråklige bøker. Far var som gutt glad i å lese. De første skoleårene fikk han undervisning av omreisende lærere, senere kom han på folkeskole i Elverum, som var nærmeste tettsted. Han fikk her bo hos en tante. En vinterdag han skulle hjem til gården i helgen, ble han ikke hentet på Jømna stasjon som han hadde ventet fordi det var falt svært mye nysnø. Det var kaldt, og tungt å gå for en liten gutt. Avstanden var bare ca halvannen kilometer men han måtte virkelig streve i den tunge snøen. I 1867 dro farfar til verdensutstill ingen i Paris, sammen med en kamerat. Det var mye nytt som ble utviklet der ute, det gjaldt å følge med. De så på nye jordbruks- og skogsmaskiner.
Terjes far var ikke odelsgutt, han måtte finne på noe annet. Han hadde lyst til å bli lege. Men det var mange barn i familien, alle kunne ikke få utdannelse. Legestudiet i Oslo tok på denne tiden fem år. Så lenge ville ikke bonden på gården forsørge en student, det fikk holde om han ble tannlege, dette studiet tok bare tre år. Så da ble han tannlege, og rakk å opprette praksis i Ålesund omtrent samtidig med at første verdenskrig startet. Atten år senere ble Terje født, åtte og fem år etter sine to eldre brødre. Fami lien tilhørte dermed et borgerlig akademikersjikt i småbyen Ålesund på vestkysten av Norge.
Terjes far var frimurer, og han samlet etter hvert et bibliotek, med mange av klassikerne. Han ble en av grunn-aksjonærene i Gyldendal Norsk Forlag. En aksje kostet i 1925 1000 kr. De abon nerte på aviser. På skolen i Ålesund var Terje “alminnelig flink”, som han sier. Han var ikke spesielt ærgjerrig. Han var på speiderleir og spilte fot ball. Terjes eldste bror var klar på hva han ville:
Han skulle bli tannlege som sin far, og drive praksis i Ålesund, slik at han kunne leve kom fortabelt og ha penger til å dyrke sine interesser. Han var ikke interessert i å bli lege, farens gamle drøm. Terje, derimot, ville helst ut av Ålesund, bort fra småbyen og konvensjonene der. Utover det visste han ikke helt hva han ville, hva han ville bli. Men forventningen hjemmefra var at han skulle studere medisin. Problemet var at han ikke hadde en spesielt god eksamen fra gymnaset. Heldigvis for ham var årskullet som tok examen artium sammen med Terje, uvanlig lite dette året i Norge, i og med at han ble født under depresjonen. Han smatt derfor inn på medisinstudiet likevel.
H an var fornøyd med dette. Hvorfor ble det medisin? For det første ble det forventet av faren og familien. På den andre siden hadde han ikke selv noe annet han ønsket. Han hadde liten selvtillit. Han hadde verken lyst til å studere jus, ingeniørfag eller handel. Dessuten, tenkte han, medisinstudiet tar hele seks år, det tar da lang tid før jeg virkelig må bestemme meg for hva jeg vil her i livet! Et langt studium ga ham frihet til å utsette slike vanskelige valg. “Jeg var lat,” sier Lømo om seg selv. “Jeg utsatte ting til siste liten.” Han hadde i hvert fall ingen tanker om forskning.
Etter gymnas i Ålesund, samt et ekstra-år med utveksling til Fort Wayne, Indiana i USA, begynte Terje Lømo i 1954 på medisinstudiet i Oslo. Han hadde studentbolig på Blindern Studenterhjem. I løpet av det andre året var det mye undervisning i anatomi. En av tidens store hjerneforskere, Alf Brodal, hadde de fleste fore lesningene i faget. Terje fikk tilbud om å bli med i en egen diskusjonsgruppe som professor Alf Brodal ledet på sitt kontor en gang i uken. Terje var nysgjerrig og meldte seg på. De drøftet blant annet Brodals arbeider om hjernestammens oppbygning. Gruppen holdt på i 2-3 måneder.
Inntil dette hadde Terje Lømo ikke hatt interesse for forskning i det hele tatt. Terje skulle legge frem arbeidet i diskusjonsgruppen for resten av kullet. Han utsatte derfor eksamen i 1. avdeling av medisinstudiet i tre måneder for å arbeide med denne presentasjonen. Han følte ikke at han hadde det travelt. Han fikk sendt penger til livets opphold regelmessig fra sin far, han trengte ikke jobbe ekstra for å klare seg. Uansett, Brodal var godt fornøyd med presentasjonen, og da han endelig tok eksamen, fikk han karakteren 12 i fysiologi og 11 i de andre fagene, på en skala fra 6 til 12.
Til tross for suksess med presentasjon og ek samen, følte Terje Lømo at han hadde problemer med livet som student. Han beskriver seg selv på denne tiden som nevrotisk og engstelig, han var redd for oppmerksomhet. Han tolket det selv som mindreverdskomplekser. Han forteller at han hadde sterke svingninger i stemningsleie.
Han hadde perioder med depressive følelser gjennom hele studiet. Etter at gruppen med pro fessor Brodal var avsluttet, var han ute av seg og følte seg deprimert. Det var tungt å begynne å forberede seg til eksamenene i 1. avdeling. Fra et stemningsmessig bunnivå “tvang han seg oppover”. Noe i ham forsto at han var nødt til å lese og arbeide med faget. Han satt da mye på sitt enerom og leste. Han merket etter hvert at ting begynte å falle på plass, han fikk det til.
Han kjøpte flere lærebøker. Det begynte å sitte. Om kvelden pleide han å gå tur, etter å ha sittet alene hele dagen. Dette var en nærmest manisk periode, følte han, han begynte å føle at dette ville han få til, dette ville han klare. Han lærte enormt mye i disse to månedene. Han kombin erte mange bøker og fag i de ulike besvarelsene.
Han hadde gått gjennom mye læring på kort tid. Det at ting falt på plass, ledet til et skifte i stemning og humør. I legestudiets kliniske, sykdomsrettede del, 2. avdeling, gjentok historien seg til en viss grad. Det var en ny verden med sykdommer og pasienter. Dette var igjen vanskelig. Igjen På Karl Johans gate traff han tilfeldigvis hjerneforskeren Per Andersen kom Terje Lømo inn i en depressiv periode. Og igjen søkte han tilflukt i noe annet, i forskning.
Mot slutten av studiet leste han de psykiatriske arbeidene til Freud og Eysenck. Men midt i 2. avdeling følte han at han trengte et avbrekk fra studiene. Han kontaktet sin tidligere lærer Alf Brodal. Brodal kontaktet derfor Giuseppe Moruzzi, leder for Fysiologisk institutt, Univer sitetet i Pisa, Italia, som Brodal hadde nært samarbeide med på den tiden. Det førte til at Terje Lømo dro på et forskningsopphold hos Gian Franco Rossi og hans kolleger ved Universitetet i Pisa i Italia. Rossi hadde nylig selv vært på et forsknings- opphold hos Brodal i Oslo. Terje Lømo bodde i et lite hjørnerom på fysiologisk institutt i Pisa i et helt år. Han kjøpte en scooter, fikk venner i det italienske miljøet. Men fremfor alt lærte han mye laboratorieforskning. Han kom tilbake til Oslo året etter, i 1959. Han gikk ned et kull, og tok resten av studiet ved Univer sitetet i Bergen.
Men høsten 1959 ble han invitert til å holde et foredrag om sitt arbeid i Italia ved et møte i Norsk Nevrologisk Forening. Her traff han blant annet Per Andersen, en ung hjerneforsker som allerede hadde vunnet oppmerksomhet i det norske forskermiljøet. Etter at Terje Lømo ble ferdig med medisinstudiet, ventet turnustjeneste og militærtjeneste som lege. Sommeren 1964 er han endelig ferdig, men nå gjensto det vanskelige valget han har utsatt i så mange år: Hva i all verden skal han bli?
Han hadde fått litt interesse for forskning. Skulle han søke til miljøer i Bergen eller Oslo? Nevrologi, eller nevrofysiologi, eller kardiologi? Han dro på tur til Oslo. Han ville forhøre seg ved kardiologisk institutt, som drev med forskning på hjertesykdommer. På Karl Johans gate, på vei til trikken han ville ta opp til Institutt for eksperimentell medisin på Ullevål syke hus, treffer han tilfeldigvis Per Andersen, som han hadde hilst på fem år tidligere på møtet i nevrologiforeningen. De kommer i prat, Per Andersen forteller at han har vært på et to-års forskningsopphold hos den verdensberømte Eccles i Australia, han har kommet i gang med et nytt hjerneforskningslaboratorium i Oslo, og han trenger flinke medarbeidere.
Nok en gang søker Terje Lømo tilflukt i forsk ningen når livet krever at han må ta stilling til problematiske forhold. Han begynner hos Per Andersen. Han var ikke ærgjerrig, han tenkte ikke på doktorgrad, ikke på verdenskjente laber og karriere. Han trengte fred i sinnet. Han går i lære hos Per på laben. Per styrer prosjektene, Terje opererer forsøksdyr og gjør klart for nye eksperimenter, som Per kommer og utfører. Et ter nesten halvannet år får Terje beskjed fra Per om at det er på tide at han nå kommer i gang med sitt eget doktorgradsarbeid. De blir enige om at han skal studere “frequency potentiation” i hippocampus, et fenomen som dreier seg om kortvarig forsterkning av signalveier i hjernen.
De var ikke så opptatt av betydningen for atferd og overordnede funksjoner, de var mer opptatt av tekniske forhold rundt hvordan synapser i hjernen fungerer. Dette i motsetning til store, kjente navn som Eccles, Kandel, Kuffler og andre. Uansett, “frequency potentiation” var så kortvarig at det neppe hadde noe med hukom - Sentrale forskere knyttet til oppdagelsen av hvordan hjernen husker, fra venstre mot høyre:
melse å gjøre. Så er det altså, at han en natt i 1966 ser det som er blitt kjent som LTP. En varig økning av signalstyrken i en synapse, altså en forsterket signalvei fra én nervecelle til en annen i hippocampus. For å si det på en annen måte: Cellen som mottar signalet, “husker” en gang tidligere den fikk et signal fra den andre cel len, og fra det sekundet av og videre fremover i timer, dager og måneder, reagerer den krafti gere på tilsvarende signal fra avsender-cellen.
Et skille har blitt skapt mellom signaler før og etter denne hendelsen. Senere forskning har vist at slik LTP i hippocampus svarer til lagring av minner om episodiske hendelser i livet til indivi - det. Mottakercellen svarer på signaler den får fra avsendercellen, langs en tidsakse. Disse svarene har frem til tidspunktet 0 en viss styrke, angitt som 100 % i denne figuren. Plutselig, etter en ekstra sterk stimulering ved tidspunktet 0, skjer det en endring i mottakercellens svar. De går opp til ca 150 %, og holder seg der. Cellen har etablert et minne. [Fra Kochlamazashvili, Senkov, Dityatev: Extracellular Recordings of Synaptic Plasticity and Network Oscillations in Hippocampal Slices. Neuromethods (2011)] Mange forskere har utført tilsvarende eksperi ment før ham, men det er først Terje Lømo som “ser” eller oppdager hva som skjer. Han pre - senterte observasjonen som et kort abstract på den skandinaviske fysiologi-kongressen i Turku, Finland senere på året i 1966.Når vi nå i ettertid kan reflektere over viktigheten av dette funnet, er det underlig at han ikke straks gikk videre med det og utforsket det grundigere i en større artikkel. Terje Lømo tenkte høyt om dette i en tilbakeskuende artikkel i 2017:
In my notes from that time I wrote: ‘If it is correct that the hippocampus is involved in memory function, this is a region where one should expect long lasting changes in synap tic efficiency to occur’, and further: ‘The phe nomenon may represent a kind of bahnung of individual synapses and may have relevance to theories of learning’. Probably to the surprise of many today, I did not immediately follow up on this result.
Terje Lømo gjorde samvittighetsfullt ferdig sin doktoravhandling, hvor han var eneforfat ter på artiklene. Han hadde ikke følelsen av at noe hastet, han kunne se mer på den varige økningen i synaptisk styrke senere, tenkte han. Resultatene ble liggende. Han disputerte til den medisinske doktorgrad i Oslo i oktober 1969, uten at den varige styrkingen av synapsene ble omtalt her.
I mellomtiden hadde Per Andersen truffet den unge engelske forskeren Tim Bliss, som var på jakt etter det synaptiske grunnlaget for hukommelse, og fortalt ham om Terjes funn. Tim kom deretter over på ett-års forsknings besøk i laben til Per Andersen i 1968. I løpet av dette besøket bestemmer Lømo og Bliss seg for å utforske videre Lømos originale funn, beskrevet ved Turku-møtet i 1966. De gjør 20-30 forsøk sammen, en dag i uken, parallelt med at begge holder på med andre prosjekter.
Igjen følte Lømo, og Bliss, at de ikke hadde det travelt. Det gikk nesten fire år fra de ut førte de siste eksperimentene, til artikkelen ble publisert. En slik “lag” er nok ingen sjeldenhet i forskning, men i dette tilfelle var de begge klar over hvor viktige funnene deres var, og de måtte vite at andre kunne komme til å publisere noe lignende før dem. Men de drøftet og diskuterte igjen og igjen hvordan de best kunne fortolke, forstå og presentere dataene. Til slutt, 1. juli 1973, ble deres studie om LTP publisert i Journal of Physiology.
Denne artikkelen markerer et veiskille i all hjerneforskning. Betydningen kan neppe over drives. Som Roger Nicoll, professor ved Univer sity of California i San Francisco skrev i 2017: This paper launched the field of LTP. It is impos sible to overstate the importance of this paper; it is truly a landmark in the field of neuroscience and should be required reading for any student in the neurosciences. It elegantly outlines the logic for car rying out the experiments, which are remarkably well controlled and impeccably address virtually all of the possible artifacts that could confound their interpre tation. They conclude that the long-lasting change they recorded is due to an increase in the strength of synaptic transmission.
Noe av det viktigste vi har en hjerne til, er å forutsi fremtiden på bakgrunn av tidligere erfaringer. Hjernen trenger altså en mekanisme for å lagre informasjon om tidligere erfaringer. Slik informasjon kaller vi minner. Terje Lømo var den første til å påvise at denne lagringsmekanismen er knyttet til hjernecellenes kontaktpunkter, synapsene.