Lysbrytarar i hjernen avslører samarbeidande hjerneceller

Ved å sende lyspulsar inn i hjernen har norske forskarar sett kva celler som snakkar med kvarandre. – Det er meir komplisert enn vi hadde trudd, seier hjerneforskar.

Laserpulsar avslører samarbeidande hjerneceller

Ved å sende lyspulsar inn i rottehjernar har forskarane avslørt samarbeidande hjerneceller. Biletmontasjen viser forskar Albert Tsao med laseren som sender inn lyspulsar i hjernen, og til høgre lysfølsame celler i rottehjernen.

Foto: Geir Mogen, NTNU/ Kavliinstituttet / montasje NRK

Med hjelp av ein ny teknikk som utstyrer hjerneceller med lysbrytarar har hjerneforskarar ved NTNU klart å avsløre kva for celler som samarbeider om å kode inn stadinformasjon i hukommelsen vår.

Funnet som blir publisert i Science 5. april kjem berre månader etter eit stort gjennombrot frå det same forskarmiljøet, der dei avdekka at hjernen har minst fire ulike stadsansar.

Den nye studien er del av eit langsiktig mål for forskarane ved Kavliinstituttet / Senter for hukommelsesbiologi om å forstå korleis stadsansen vår fungerer. Stadsansen er interessant for forskarane i seg sjølv, men også fordi dersom ein kan forstå denne, er ein på veg til å forstå andre og endå meir avanserte hjernefunksjonar.

For kvar minste endring i omgivnadene våre sender kartceller i hjernens stadsans, enthorinal cortex, ein ny og unik kode inn i hukommelsessenteret vårt, hippocampus.

Men korleis dette skjer, og kva celler som gir stadsinformasjon har vore ukjent. Fram til no.

Virus gjorde celler lysfølsame

Forskarane ved Kavliinstituttet sprøyta inn eit ufarleggjort virus direkte inn i hippocampus hos levande rotter. Viruset bar med seg eit gen som gjorde dei infiserte cellene lysfølsame, omtrent som ei celle på netthinna vår.

Men i tillegg bevegde viruset seg inn i celleforgreiningane frå celler som sit i stadsansen, men som har utløparar til hippocampus.

Når forskarane så sende inn lyspulsar med laser i stadsansområdet i hjernen via optiske fibrar som var operert inn i hjernen, kunne dei fange opp signala frå og avsløre kva for celler i stadsansen som var lysfølsame og som dermed måtte ha forgreiningar til hippocampus.

Edvard Moser

May-Britt og Edvard Moser med rottene som hjelper dei til å forstå hjernen.

Foto: Geir Mogen / NTNU

– Overraskande

Studien viste at alle typar celler i stadsansen vår er i kontakt med hippocampus, noko som var uventa.

– Det er litt overraskande, det er større variasjon enn vi hadde trudd, fortel Edvard Moser til NRK.no.

– Vi var i utgangspunktet opne for at det var fleire typar celler. Vi visste at det måtte vere gitterceller sidan dei ber eit så sterkt stadssignal, men i tillegg får plasscellene også informasjon frå kantcellene [som markerer grensene i eit rom].

Dette betyr at plasscellene får minst to typar informasjon, koordinatar frå gittercellene, samt landemerke frå geometrien i rommet frå kantcellene.

Enno er det eit mysterium kva dei cellene som ikkje er ein del av stadssansen, men likevel sender signal til plasscellene, gjer.

Fleksibelt og dynamisk

Resultatet betyr altså at stadssansen er meir komplisert enn hjerneforskarane trudde, men dei har likevel ei god forklaring på at det er slik:

– Når det er så mange celletypar involvert betyr det at hjernen kan bruke mange typar input, og sannsynlegvis variere kva slags type informasjon han brukar til ei kvar tid. Det er smart å ha eit såpass fleksibelt og dynamisk system, seier Edvard Moser.

Hukommelsesforskarane er alt i gang med oppfølgjaren til dette resultatet. Dei studerer no informasjonen som går inn til individuelle plassceller, for å få svar på når eit input får taletid, og når eit anna får det.