English version of this page

Ny forskning kaster lys over hjernens GPS-system

Gridceller er hjernens GPS-system. Men bruker de hjernebølger for å ta inn informasjon om fart og retning? Det forsøkte forskere ved Universitetet i Oslo å finne ut av.

Bildet viser tre mennesker i grønne klær og hette på hodet som holder to rotter

Deler av forskergruppa bak den nye studien på om hjernebølger gir hjernens GPS-system informasjon om fart og retning. Fra venstre professor Marianne Fyhn, Mikkel Elle Lepperød og Kristian K. Lensjø, alle ved Universitetet i Oslo. Foto: Ola Sæther, UiO

Gridcellene trenger fortløpende informasjon om retningen og farten du beveger seg i et rom. Slik lager cellene et slags et kart i hjernen vår, som vi navigerer og orienterer oss ut fra. Men hvordan gjør de det?

– En av teoriene som er foreslått, er at rytmiske hjernebølger bærer med seg denne informasjonen. I en tidligere studie bedøvet forskerne et område i hjernen som gjorde at en type hjernebølger forsvant og da forsvant også gridcellemønsteret. «Kartet» ble borte. Nå ville vi finne ut om dette skyldtes at hjernebølgene forsvant eller ble endret, eller om årsaken var at kontakten med andre steder i hjernen ble brutt, sier Torkel Hafting. Han er førsteamanuensis og forsker ved institutt for medisinske basalfag og Centre for Integrative Neuroplasticity (CINPLA) på Universitetet i Oslo.
 
Han og Marianne Fyhn var sentrale i oppdagelsen av gridceller da de jobbet sammen med Edvard og May-Britt Moser ved NTNU, som fikk Nobelprisen i medisin for nettopp oppdagelsen av gridceller. 

Laget raskere hjernebølger enn det som er naturlig


For å kunne styre hjernecellenes aktivitet, satte de inn molekylære «lysbrytere» i cellemembranen til bestemte hjerneceller hos rottene. Ved å sende små pulser med laserlys inn i hjernen kunne de styre hjernebølgene. Hjernebølger oppstår når mange hjerneceller har aktivitet i takt. Med laserlyset forstyrret forskerne de naturlige hjernebølgene. For å få dette til, opererte forskerne inn hårfine ledninger og en optisk fiber i hjernen på rotter.

Når de skulle gjøre forsøk, monterte de på tynne kabler som hang i et taljesystem ned fra taket slik at rottene kunne bevege seg fritt rundt omkring.

– På den måten kunne vi bruke laserlys for å lage raskere hjernebølger enn de som finnes naturlig i rottehjernen. Samtidig registrerte vi aktiviteten til gridceller. Rottene adferd ble ikke påvirket. Selv da hjernebølgene ble drevet opp i en frekvens som var mer enn tre ganger så høy som den naturlige, hadde dette ingen effekt på gridcellenes mønster. Dette tyder på at hjernebølgene ikke brukes av gridcellene for å få informasjon om fart eller retning, forteller forskeren. 

Bildet viser en hvit og brun rotte
Forskerne brukte rotter i forsøket. Foto: Ola Sæther, UiO

Hjernebølger kan ha noe å si for kontakten med andre områder


Hafting og teamet hadde en viss skepsis til hvor mye hjernebølgene hadde å si på forhånd. Likevel forteller Mikkel Lepperød at resultatet var helt slående. Han er førsteforfatteren på artikkelen som ble publisert i Science Advances den 5. mai.  
– Vi regnet faktisk med at det skulle skje langt større endringer, sier han.

Andre studier som har sett på hjernebølger i tinninglappen, har vist at visse former for læring og hukommelse blir ødelagt dersom hjernebølgene blir endret. 
– Med andre ord er det sannsynlig at hjernebølgene er viktige for informasjonen som blir sendt mellom gridceller og andre hjerneområder. Dette gjenstår å teste i fremtidige studier, sier Lepperød.  

Forskerne må nå gå tilbake i tenkeboksen. Gridceller er noe av de første som blir skadet når personer utvikler Alzheimers sykdom, og forskningen kan derfor være viktig for å kunne forstå slike hjernesykdommer.
 

Av Cecilie Bakken Høstmark
Publisert 7. mai 2021 13:28 - Sist endret 21. mai 2021 08:04