Samankaltaisesta geneettisestä perimästä huolimatta identtiset kaksoset eroavat toisistaan selvästi. Se, miten heidän yksilöllisyytensä syntyy, on jäänyt hieman mysteeriksi. Nyt tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että elämänkokemukset vaikuttavat aivojen kehitykseen – ja tämä voi auttaa meitä ymmärtämään, miten persoonallisuudet muotoutuvat.
Kuka olemme käyttäytymismielessä ja fyysisesti, riippuu monista tekijöistä. Genetiikalla on suuri merkitys, mutta niin on myös ympäristöllä, joka voi vaikuttaa siihen, miten geenimme ilmenevät. Esimerkiksi identtisillä kaksosilla voi olla erilainen pituus tai paino ruokavalion erojen, vakavien sairauksien tai jopa erilaisten istukkayhteyksien vuoksi jo kohdussa.
”Kaksostutkimuksissa oli käynyt selväksi, että vaikka kaksoset ovat identtisiä (monotsygoottisia), heidän välillään on silti eroja, jotka ilmenevät ajan myötä”, sanoo Gerd Kempermann, käyttäytymisgenetiikan tutkija Dresdenin teknillisessä yliopistossa ja saksalaisessa Saksan hermoston rappeutumissairauksien keskuksessa. ”Identtiset kaksoset ovat usein hämmästyttävän samankaltaisia, mutta äidit ja lähisukulaiset erottavat heidät silti helposti toisistaan.”
Tärkeää on, että identtiset kaksoset, jotka ovat kasvaneet samassa kotitaloudessa – samassa ”ulkoisessa” ympäristössä – kehittävät silti persoonallisuuden eroja ajan myötä. Käyttäytymisgenetiikan tutkijat ovat jo pitkään katsoneet näiden erojen johtuvan ”ei-jaetun ympäristön” vaikutuksista, vaikka ei olekaan päästy todelliseen yhteisymmärrykseen siitä, mistä ei-jaettu ympäristö tarkalleen koostuu, Kempermann kertoi io9:lle. Hänen mukaansa kaksostutkimuksissa nämä jaetun ympäristön ulkopuoliset vaikutukset kiteytyvät lähinnä sisarusten yksilöllisiin kokemuksiin ja heidän henkilökohtaisiin vuorovaikutussuhteisiinsa ympäristönsä kanssa.
Kemperman ja hänen kollegansa tutkivat geneettisesti identtisiä hiiriä ja havaitsivat, että heidän kokemuksensa vaikuttivat uusien hermosolujen kasvuun hippokampuksessa – aivojen osassa, joka liittyy oppimiseen ja muistiin. He uskovat, että nämä neurologiset muutokset edistävät yksilöllisiä eroja käyttäytymisessä ja persoonallisuudessa.
Luonnollisesti persoonallisuuserojen kehittymisen pitäisi heijastua aivoihin. Hippokampuksessa syntyy jatkuvasti uusia hermosoluja prosessissa, jota kutsutaan neurogeneesiksi. Tämän tietäen Kempermann ja hänen kollegansa pohtivat: Miten elämänkokemukset ohjaavat yksilöllistymistä aivoissa? Tarkemmin sanottuna, jos geneettisesti identtiset hiiret eläisivät samassa ympäristössä, kuinka paljon yksilöllisyyttä niille kullekin kehittyisi, ja heijastuisivatko niiden erilaiset ”persoonallisuudet” niiden hippokampuksen neurogeneesiin?
Sen selvittämiseksi Kempermann ja hänen kollegansa majoittivat 40 geneettisesti identtistä sisäsiittoista hiirtä monimutkaisella areenalla. Häkissä oli useita tasoja, joista jokainen oli täynnä leluja, putkia ja muita esineitä ympäristön rikastuttamiseksi. Ryhmä varusti jokaisen aikuisen hiiren radiotaajuustunnistimella (RFID) ja hajotti 20 radioantennia ympäri suurta areenaa.
Hiirten monikerroksisen kodin kaavio. Courtesy of Science/AAAS.
Tämän asetelman avulla tutkijat pystyivät seuraamaan, kuinka suuren osan ympäristöstä kukin jyrsijä kattoi, ja kvantifioimaan niiden tutkimusmatkailukäyttäytymistä kolmen kuukauden mittaisen kokeen aikana. Tutkijat ruiskuttivat hiiriin myös yhdistettä, joka merkitsee jakautumassa olevia soluja, jolloin he pystyivät seuraamaan uusien hippokampuksen hermosolujen lisääntymistä.
Tutkijaryhmä havaitsi, että vaikka hiiret olivat geneettisesti identtisiä, ne osoittivat pitkälle yksilöllistä eksploratiivista käyttäytymistä. Ne elivät täsmälleen samalla areenalla, mutta ne reagoivat tähän ympäristöön eri tavalla, Kempermann sanoo ja lisää, että käyttäytymiserot vain kasvoivat ajan myötä. Joistakin hiiristä tuli siis tutkimusmatkailijoita, jotka vaelsivat ympäristössä enemmän kuukausien kuluessa, kun taas toiset hiiret pysyttelivät mieluummin todella hyvin tutuilla alueilla.
Ja nämä käyttäytymiserot näkyivät hiirten hippokampuksen neurogeneesissä – hiiret, jotka tutkivat ympäristöään perusteellisemmin, kasvattivat enemmän uusia hermosoluja kuin vähemmän seikkailunhaluiset sisaruksensa. Lisäksi tällä suurella areenalla olevilla hiirillä oli keskimäärin enemmän neurogeneesiä kuin pienempiin, vähemmän stimuloiviin häkkeihin sijoitetuilla vertailuhiirillä.
Kertauksena siis: Hiirten kokemukset tai vuorovaikutukset ympäristönsä kanssa vaikuttivat niiden pitkän aikavälin käyttäytymismalleihin ja uusien hermosolujen kasvuun, mikä edisti erillisten persoonallisuuksien kehittymistä niiden geneettisesti identtisestä koostumuksesta huolimatta.
Ja koska myös ihmisillä tapahtuu hippokampuksen neurogeneesiä, Kempermann uskoo, että tiimi on paikantanut ihmisen yksilöllisyyden neurologisen perustan. ”On lohdullinen ajatus, että yksilöllisyytemme taustalla eivät ole vain geenimme ja ulkoinen ympäristö vaan myös kokemuksemme”, hän sanoo.
Kempermann huomauttaa myös, että tutkijoilla on nyt uusi malli tutkia, miten erilaiset kokemukset auttavat muokkaamaan erilaisia persoonia. ”Se avaa uudenlaisen lähestymistavan vanhaan ongelmaan”, hän sanoo. Ryhmä keskittyi esimerkiksi vain hiirten vuorovaikutukseen fyysisen ympäristönsä kanssa, mutta mikä rooli sosiaalisella vuorovaikutuksella on hippokampuksen neurogeneesissä ja käyttäytymisen kehityksessä?
Tutkijat ovat toistaiseksi kiinnostuneita saamaan selkeämmän kuvan havainnoistaan. Yksi asia, jonka he haluaisivat selvittää, on se, miten hiirten käyttäytyminen alkaa kehittyä. He näkivät tutkimuksessaan, että aluksi seikkailunhaluiset hiiret tutkivat ympäristöä enemmän ajan mittaan, kunnes tämä tutkimushaluinen piirre vakiintui – mutta mikä sai nuo hiiret ylipäätään tutkimaan ympäristöään?
”Sitten meitä kiinnostavat tietysti mekanismit”, Kempermann sanoo. ”Miten tutkimusmatkailun aktiivisuus todella muuttaa aivoja? Haluamme käsitellä kaiken kausaalisuutta.”
Työstä kerrottiin tänään yksityiskohtaisesti Science-lehdessä.
Top-kuva Shawn Wellingin/Wikimedia Commonsin kautta.