Ett kart for alle rom
I 1996 startet letingen etter det som skulle vise seg å være stedsansen vår. Det som den gang startet i et bomberom på Lade har utviklet seg til å bli et av verdens fremste forskningssentre innen nevrovitenskap, NTNUs Senter for hukommelsesbiologi.
Ekteparet Edvard og May-Britt Moser er begge psykologer, professorer ved NTNU og ledere for Kavli Institute for Systems Neuroscience og Centre for the Biology of Memory. I 2005 oppdaget de celler som fungerer som en indre GPS i hjernen til rotter. Nå har de funnet samme type celler hos mennesker.
Komplekst samarbeid
Edvard Moser forteller at de ved hjelp av elektroder i rottehjernene fant ut at enkeltceller i hippocampus avgir et signal når rottene befinner seg på en bestemt plass.
– Ved å la rottene bevege seg fritt observerte vi at de samme cellene ga respons på de samme stedene, sier han.
I mennesker ble disse cellene påvist på en annen måte. Elektroder ble implantert i hjernen til epilepsipasienter før de skulle opereres. Ved å la pasientene bevege seg i et virtuelt landskap ved hjelp av joystick ble de samme signalene utløst da forsøkspersonene beveget seg gjennom de ulike områdene.
– Selv om denne studien inneholdt mer støy enn studiet med rotter er det ingen tvil om at det er de samme cellene som er funnet, fortsetter Moser.
I starten trodde forskerne at hver enkelt hjernecelle representerer ett enkelt sanseinntrykk. Nå vet man at dette ikke stemmer.
– Alt vi registrerer om verden rundt oss er resultat av samarbeid mellom tusenvis av celler. Siden hjernen vår består av 100 milliarder nerveceller, som hver er koblet til 10 000 andre, er det uendelig mange slike samarbeider man kan studere, sier han.
En av utfordringene ved hjerneforskning er at forskerne ofte mottar veldig svake signaler.
– Vi vil ikke ha signaler fra kun én nervecelle, derfor må vi lytte til flere hundre nerveceller samtidig, forteller han videre.
Gitterceller lager rutenett
Det egentlige navnet på «GPS-cellene» er gitterceller. Navnet har de fått etter gittermønsteret de lager over omgivelsene – akkurat som hjelpelinjene på et vanlig kart.
– Når ei rotte, eller et menneske, beveger seg i et rom vil cellene være aktive på bestemte plasser og sende ut signaler. De aktive cellene danner et trekantet gittermønster som strekker seg over hele området, sier Moser.
Han sammenligner dette mønsteret med et tomt kart.
– Når vi beveger oss i nærmiljøet legges det inn informasjon om omgivelsene i kartet som finjusteres etter hvert, sier Moser.
Han forklarer videre at dette for enkelhets skyld kan forklares som et koordinatsystem hvor man kan måle avstander og plotte inn posisjoner på bakgrunn av det.
– Siden gittermønsteret alltid er til stede fungerer det som et slags verktøy man kan benytte seg av selv om man beveger seg i ukjent terreng, sier Moser.
Gitterceller er viktige for hukommelsen vår. Det er for eksempel vanskelig å tenke på en hendelse uten samtidig å tenke på hvor hendelsen fant sted.
– For hver minste endring i posisjon og omgivelser sender gittercellene et signal til hippocampus. Sammen med input fra sanser og erfaringer dannes det vi kaller minner, fortsetter han.
Forskning for framtiden
Ifølge Edvard Moser kan resultatene fra forskningen på gitterceller brukes på mange plan. Gittercellene befinner seg i det området av hjernen som ofte først blir rammet ved Alzheimers sykdom. De første symptomene på sykdommen er at man får problemer med å finne fram.
– Ved å forstå hvordan disse cellene fungerer vil man også kunne oppdage Alzheimers sykdom raskere og dermed gripe inn på et tidligere stadium, sier han.
I tillegg kan hjerneforskningen lære oss mer om hvordan hjernen fungerer som en datamaskin. Det interessante er hvordan hjernen, ved bruk av svært lite energi, kan utføre så mange kompliserte prosesser samtidig, forklarer Edvard.
– Vi håper at å lære om hjernens evne til å bearbeide informasjon kan føre fram til ny datateknologi, sier han.
