Sådan skaber hjernen din stedsans
Nu kan forskerne se, hvilke celler der snakker til hvem i hjernen - ved at tænde lyset. Det kaster lys over, hvordan vores stedsans bliver skabt.

Inde i montren på Kavliinstituttet ser vi en oplyst og stærkt forstørret udgave af en nervecelle. (Foto: Geir Mogen, NTNU)

Dette er fortællingen om, hvordan hjerneforskere bruger en serie avancerede teknikker for at kortlægge, hvilke nerveceller der snakker til hvem på forskellige tidspunkter og på den måde laver din stedsans.

Der findes celler i dit hoved, som genkender helt konkrete steder. De koncentrer sig ikke om andre steder. Cellerne ligger næsten lige ved din tinding.

Disse stedsceller i hippocampus får deres information fra et nærliggende område, men indtil videre har ingen kunnet finde ud af akkurat, hvilke typer celler der sammen laver koden for hvert sted.

Nerveceller kommer nemlig i mange forskellige udgaver med specialiserede funktioner. Nogle reagerer på grænser, andre på konkrete steder, andre igen fungerer som kompas og reagerer på, hvilken vej du drejer dit hoved.

450 milliarder samtaler i hjernen

Professor Edvard Moser ved Kavliinstituttet på NTNU, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet i Trondheim, fortæller engageret om projektet.

»Opgaven var omtrent som følger,« siger han.

»En rottehjerne er på størrelse med en drue. Inde i den er der omtrent 50 millioner nerveceller, som er koblet sammen hele 350 milliarder steder, sådan cirka.«

»I denne druestore hjerne er der et område på hver side, som er mindre end en druesten, hvor hukommelse og stedsans befinder sig. Her også de celler, som reagerer på bestemte steder. Hvilke celler får de deres information fra?«

Elektrisk rod inde i hjernen

Det er en umulig opgave simpelthen at skære hjernen op for at se, hvilke celler der har haft kontakt.

Det bliver som at tage en kæmpe bunke spaghetti, hakke den op i småbidder, og så finde ud af, hvordan de forskellige spaghettitråde lå i rodet, før de blev skåret i stykker.

Her skal der andre værktøjer i brug, og det er her, at lyskontakterne kommer ind i billedet – eller i hjernen.

Nervecellerne, som sender signaler, kan minde lidt om elektriske kabler. De sender en elektrisk strøm i en retning.

Fra ”kroppen” og ned og ud langs en arm, som støder næste nerveceller væk. Det betyder, at stedcellerne får deres små stød fra en hel række af sådanne arme.

Virus bragte lys over hjerneland

»Det, vi gjorde først, var at give disse nervearme en ufarlig virusinfektion,« forklarer Edvard Moser.

Udsnit af en rottehjerne. Billedet viser celler i entorhinal cortex, som er inficeret af virus injiceret i hippocampus. Virusset bærer genet for et grønt fluorescerende farvestof, som gør det muligt at se de inficerede celler. (Foto: Kavliinstituttet)

»Vi lavede et helt specielt virus, som ikke giver sygdom, men som fungerer som en transportvej til at levere gener til bestemte celler.«

»Virusset sneg sig ind i cellerne, kravlede op mod strømmen og brugte cellens egen fabrik til at få lavet det, de havde en genetisk opskrift med på,« siger Edvard Moser.

Opskriften var på en ”lyskontakt”. Sådanne biologiske lyskontakter, som vi alle har inde i vores øjne, og som gør, at vi kan se. Nervecellerne, som indtil da havde levet i mørket, langt inde i hjernen, fik nu en lysfølsomhed.

Tændte lys over stedsans 10.000 gange 

»Samtidig indopererede vi optiske fibre, som kunne sende lys ind til disse celler. Og der blev indopereret tynde mikroelektroder, som kilede sig ned mellem cellerne og kunne registrere de signaler, som blev sendt gennem cellearmene, hver gang lyset blev tændt.«

Nu var opsætningen klar:

  • Lyskontakterne rundt om stedscellerne
  • Lyskilde
  • Og registrering af aktivitet.

Mere end 10.000 gange blev lyset tændt og slukket inde i disse druestore rottehjerner, mens aktiviteten i hundredvis af enkeltceller blev overvåget og registreret.

Rotterne kunne nyde at løbe rundt og samle mad i en kvadratmeter stor boks, mens de lysfølsomme celler gradvist afslørede, hvordan hjernen lavede kort, mens rotten bevægede sig.

Fortsat uløste mysterier om stedsansen

Da forskerne sammensatte al informationen efterfølgende, kunne de konkludere, at der er en hel række forskelligt specialiserede celler, som tilsammen giver stedcellerne deres information.

Kompasceller, grænseceller, celler som ikke har en kendt funktion i forhold til at lave stedspunkter, og gitterceller, som er hjernens egen GPS.

Stedcellerne får både information om, hvad rotten har af omgivelser og landemærker rundt om sig, men også kontinuerlig opdatering om egenbevægelse, som ikke er afhængig af sanseindtryk.

»Det er fortsat et mysterium, hvad cellerne, som ikke er en del af stedsansen, men alligevel sender signaler til stedscellerne, gør,« siger Edvard Moser.

»Vi spekulerer også på, hvordan cellerne i hippocampus kan finde ud af at sortere de mange forskellige signaler, som de modtager. Lytter de lige effektivt til alle til enhver tid, eller er der nogle, der får mere taletid end andre?«

© forskning.no Oversættelse: Julie M. Ingemansson

Ugens Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.




Det sker

26/09 kl. 19:00
Oplægsholder
Adresse
Chr. Hansen Auditoriet på Center for Sundhed og Samfund, Bartholinsgade 4A, 1356 København K
I samarbejde med