Ny teknologi gjør det mulig å se inn i hjernen

Et miniatyrmikroskop gjør forskerne i stand til å se hjerneceller snakke sammen. Det vil revolusjonere forståelsen vi har om hjernen, sier nobelprisvinner Edvard Moser.

Musa Princess og 2-foton minkropskopet

HJERNEAKTIVITET: Det lille mikroskopet gjør det mulig for forskerne å se hvilke hjerneceller som er aktive når musa Princess løser ulike oppgaver.

Foto: Frida J. Krüger / NRK

Musa Princess løper lekent rundt i den svarte boksen. På hodet har hun den nyutviklede teknologien, som veier bare 2,2 gram.

– Jeg mener det er en revolusjon. Nå kan vi studere mange hundre celler samtidig. Da blir vi i stand til å forstå det samspillet i hjernen som gjør at vi kan tenke og forholde oss til tid og sted, sier Edvard Moser til NRK. Han er, sammen med May-Britt Moser, vitenskapelig leder for Kavli-instituttet ved NTNU.

Miniatyrmikroskopet er et to-foton mikroskop som gir forskerne mulighet til å se hjernecellene som er aktive, og hvordan de snakker med hverandre inne i hjernen.

Teknologien ble vist fram for Kong Harald da han besøkte Kavli-instituttet i Trondheim.

Kongen besøker Kavliinstituttet ved NTNU

STASELIG BESØK: Kong Harald fikk se på aktiviteten i hjernen til Princess.

Foto: Frida J. Krüger / NRK

Vet ikke hvem som snakker

Forskere har lenge klart å lytte til hjernesignaler. Ved å føre en silketynn elektrode ned i musas hjerne, kan de høre når hjernecellene er aktive.

Det var slik forskerne på Kavli fant gridcellene. De ligger i et området av hjernen vi kaller stedsansen. Dette funnet førte til at Edvard og May-Britt Moser fikk nobelprisen i 2015.

Men når man bare lytter til cellene er det umulig å si hvor de er, eller hvilke celler som snakker sammen.

Derfor har det vært viktig å utvikle teknologi som gjør det mulig å faktisk se hvilke hjerneceller som er aktive.

Hjerneceller lyser opp

PÅ KRYSS OG TVERS: Lysglimtene viser hjerneceller som snakker sammen. Samtalene mellom nervecellene går på kryss og tvers i cellenettverket inne i hjernen.

Foto: Kavli/NTNU

Bilder av musehjernen

To-foton mikroskopi er et velkjent verktøy innen hjerneforskning, men man kjenner det best som en gigantisk maskin på flere hundre kilo. Teknologien gir forskerne mulighet til å se inn i musas hjerne. Men det store mikroskopet krever at musa står fastspent på et løpehjul. Noe som er langt fra musas naturlige oppførsel.

Derfor er det mange som har jobbet med å utvikle et mindre mikroskop som musa kan ha på hodet, mens den løper fritt.

I 2017 var kineserne de første på banen med et miniatyrmikroskop.

Forsker og ingeniør Zong Weijian sto bak det kinesiske gjennombruddet i 2017. Han har nå, sammen med forsker Horst-Andreas Obenhaus, videreutviklet mikroskopet her i Trondheim. Prosjektet er et samarbeid mellom NTNU og kinesiske Nanjing Brain Observatory.

– Akkurat nå er vi den eneste nevrolabben som har klart å gjøre dette. Det er virkelig et gjennombrudd. Denne versjonen av mikroskopet gjør det mulig å ta gode, høyoppløselige bilder inne i musehjernen, sier Zong til NRK.

Horst-Andreas Obenhaus og Weijian Zong ser på et 2-foton mikroskop

VIDEREUTVIKLING: Forskerne Horst-Andreas Obenhaus og Zong Weijian mener videreutvikling av miniatyrmikroskopet kan revolusjonere nevrovitenskapen.

Foto: Frida J. Krüger / NRK

Hjernecellene snakker sammen

Tilbake i boksen løper Princess fortsatt rundt med mikroskopet festet til hodet. På skjermen dukker det opp et grålig bilde, og mange små prikker lyser opp. Prikkene er hjerneceller som snakker sammen.

For å forstå hvordan dette fungere må vi starte med mikroskopet.

Foton betyr lys og når det er to fotoner er det altså to lysstråler som sendes ned i musehjernen. Med to lysstråler får forskerne mer kontroll og kan bestemme hvilke deler de vil undersøke.

Genetikken i Princess sine hjerneceller er endret slik at de lyser opp når de er aktive.

Dermed kan man se direktesendte bilder fra hjernen, mens musa løper rundt.

Færre forsøksdyr

Denne teknologien gir enorme mengder data bare gjennom ett eneste forsøk. Håpet er derfor at man kan kutte ned på antall forsøksdyr.

– Dette betyr mindre bruk av forsøksdyr fordi vi får mer data ut av hver mus og rotte. Det betyr at vi kommer til å bruke enda mer tid til å analysere data, sier Edvard Moser.