Hjernen er ikke bare opptatt av hvor vi er akkurat nå. 

Den utforsker også steder vi ikke har vært ennå.

Det viser en fersk studie fra Moserne og kollegaer ved Kavli-institutt for nevrovitenskap ved NTNU.

Rotter som beveger seg rundt i en boks, navigerer nemlig på en overraskende måte.

Selv om rotta går på en rett linje, holder ikke hjernen seg til stien på sitt mentale kart.

– I løpet av få millisekunder sveiper hjernecellene ut til omgivelsene og kartlegger dem, sier Edvard Moser til forskning.no.

Sammenligner med flaggernmus

Sveipene skjer altså inni hjernen. 

Og de går i en taktfast rytme fra høyre til venstre.

Det viser den ferske studien er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.

Edvard Moser sammenligner det som skjer i rottehjernen, med en evne flaggermus har.

Noen flaggermus sender lydsignaler vekselvis til venstre og høyre. Slik kartlegger de omgivelsene sine.

Må tenke nytt om det indre kartet

Funnet endrer måten vi forstår stedsansen på, ifølge Moserne.

Det tidligere ekteparet oppdaget gittercellene i 2005.

Disse cellene lyser opp etter et slags koordinatsystem når mus eller rotter beveger seg rundt i en boks.

Moserne ble belønnet med Nobelpris for arbeidet med gittercellene i 2014.

Men nå må hjerneforskerne tenke nytt om hvordan det indre kartet blir laget.

– Vi trodde at hvis et miljø skulle bli dekket opp mot 100 prosent, måtte rotta nærmest gå innom alle punktene i det miljøet, sier May-Britt Moser.

Hadde vært umulig å oppdage for fem år siden

Nå antyder den nye studien at dette ikke stemmer.

– Det som vi ikke visste og er helt sjokkert over at finnes, er at når dyret beveger seg fremover, så har det samtidig disse lyskasterne eller sveipene som får med seg ekstra informasjon på veien, sier May-Britt Moser.

For fem år siden hadde det vært umulig å oppdage at dette skjer, påpeker Edvard Moser.

Sveipingen skifter nemlig retning i løpet av millisekunder.

Tar opp knitringen fra tusenvis av hjerneceller

Å måle dette ble mulig med en liten nyvinning kalt Neuropixel-elektroder.

Den lille dingsen er som en avansert mikrofon som kan fange opp de elektriske signalene fra hjernen.

Her kan du se hvordan forskerne presenterer den nye teknologien:

Neuropixel-proben, som veier bare litt over et gram, opereres inn i hjernen på rottene. 

Så kan mikrofonen ta opp lyd fra knitringen fra tusenvis av hjerneceller samtidig.

– Ekstremt imponerende gjort

I den nye studien har forskerne lyttet til både gitterceller og plassceller.

Mens gittercellene lager et slags koordinatsystem, er plasscellene viktige for å danne minner.

Hjerneforsker Tor Stensola var en del av Moser-miljøet fra 2008 til 2015. 

Da målte de fortsatt bare noen få hjerneceller om gangen.

– Det de holder på med nå er jo i en helt annen liga. Så det er flere ting som er ekstremt imponerende gjort, både eksperimentelt og teoretisk, sier Stensola om den nye studien.

I dag er han førsteamanuensis ved Universitetet i Agder og forsker på andre funksjoner i hjernen.

Hjernesignalene avslører rottas posisjon

Den nye teknologien gjør det mulig å tolke hjerneaktiviteten.

Film av hvordan dyret løper rundt i en boks kan kobles opp mot lyden fra tusenvis av hjerneceller.

Slik kan forskerne dekode posisjonen til rotta, som Moserne kaller det.

Hvilke hjerneceller som fyrer av signaler, avslører nemlig ganske godt hvor rotta befinner seg i den virkelige verden.

– Så hvis du har tilgang til aktiviteten til mange, mange celler, og du er en datamaskin, så kan du gjette hvor rotta eller musa er akkurat da, fordi den kombinerte aktiviteten er unik for akkurat den plassen, sier Edvard Moser.

Når rotta flytter seg rundt i omgivelsene, flytter aktiviteten seg på det indre kartet. 

En av studiene som viste hvordan dette skjer publiserte Moserne og kollegaer i Nature i 2022.

Sveipingen er taktfast som en metronom

Nå som datamaskiner kan avsløre rottas omtrentlige posisjon ved bare å se på hjernesignalene, kan forskerne  forstå mer av hva som skjer i hjernen.

Da de målte knitringen fra hjernen på millisekundsnivå, fant de altså ut noe nytt.

Rottene holdt seg ikke til stien på sitt indre kart.

Istedenfor skar de ut til høyre og venstre, taktfast som en metronom.

Noe som overrasket Tor Stensola.

– Dette viser en helt ny egenskap, sier UiA-forskeren.

Animasjonen over (Nature, 2025) viser sveipene i det mentale kartet, lagt oppå videoen av hvordan en rotte beveger seg i den virkelige verden.

Kunstig intelligens hermet etter rottene

Men hva oppnår rottene med disse sveipene?

Moserne og kollegaer lagde en datamodell basert på kunstig intelligens for å komme nærmere et svar.

Ved å herme etter rottehjernene på datamaskinen kunne forskerne teste ut ulike måter å navigere på.

Modellen viste at slike indre sveip var den mest effektive metoden for å kartlegge omgivelsene raskest mulig.

Allikevel er det for tidlig å konkludere, påpeker Stensola.

– Vi vet ikke helt hvorfor rottene gjør dette. Det er litt viktig å si. Men det er likevel utrolig spennende, sier UiA-forskeren. 

Ser det samme under lett søvn

May-Britt og Edvard Moser har presentert de nye dataene sine på flere konferanser.

Da har de fått mange forslag til forklaringer fra andre forskere.

Kanskje skyldes sveipene rytmen rottene har når de går? Kanskje de ser seg rundt fra side til side?  

Men da svarer NTNU-forskerne alltid det samme.

– Vi ser det samme i søvn, forteller May-Britt Moser.

Under den letteste søvnfasen, REM-søvnen, dukker nemlig de samme bevegelsene fra høyre til venstre opp i rottehjernen.

Altså skjer dette i hjernen også når rottene er i ro og ikke mottar noen sanseinntrykk.

Bare når de er i dyp søvn slutter sveipingen.

Ikke avhengig av sanseinntrykk

Derfor tror forskerne at disse sveipene kan være en helt grunnleggende mekanisme for stedsansen.

– Det er på en måte programmert inn i hjernen, sier Edvard Moser.

At dette bare skjer i hjernen, er fascinerende, sier Tor Stensola.

– Det som er ufattelig med dette systemet, er at det gjør ting på egen hånd. Ting som ikke er avhengig av hverken sanseinntrykk eller nøyaktig hvor dyret er, sier UiA-forskeren.

Vil teste hva som skjer når rottene opplever noe nytt

Så mens flaggermus sender ut lydsignaler i den virkelige verden, skanner rottene omgivelsene inni hjernen.

Så da er spørsmålet: Henger disse bevegelsene i det hele tatt sammen med hva som skjer i den virkelige verden?

Den nye studien svarer ikke på dette. 

Men Moserne er tydelige på sin teori.

– Vi tror, uten at vi har undersøkt det her, at denne mekanismen blir brukt til å kartlegge miljøet. Slik at når det skjer noe interessant, så vil vi tro at signalene blir modifisert, sier Edvard Moser.

Å teste dette blir neste skritt for NTNU-forskerne.

Kanskje kan sveipingen vekke minner

Stensola spekulerer også i om sveipingen kan handle om noe mer.

Kanskje kan de vekke minner til live.

– Hvis vi går inn i et hus vi har vært i for lenge siden, så bringer det opp minner som vi hadde i det huset, forklarer UiA-forskeren.

Rotta kan også ha lagret minner fra stedet den er på. 

For å hente dem opp fra underbevisstheten kan det være lurt å vingle litt ut fra stien.

Ved å sveipe fra side til side i hjernens indre kart, kan rotta kanskje oppdage steder den husker.

– Så det du kan forestille deg er at dette systemet gjør stien som rotta går på breiere for å sjekke etter assosiasjoner i minner, sier Stensola.

Referanse

A.Z. Vollan mfl.: Left–right-alternating theta sweeps in entorhinal–hippocampal maps of space, Nature, februar 2025.

Opptatt av naturvitenskap og verdensrommet?

Ikke bli et fossil, hold deg oppdatert på dyr, planter, verdensrommet og mye mer mellom himmel og jord med nyhetsbrev fra forskning.no.

Meld meg på

LES OGSÅ

Nye funn om hvordan hjernen lagrer minner: – Dette er et gjennombrudd

Da forskerne lot bananfluene fly i VR, viste det seg at de er smartere enn vi trodde