May-Britt Moser, Øyvind Arne Høydal og Edvard Moser viser fram en av forsøksmusene fra laboratoriet i Trondheim. (Foto: Rita Elmkvist Nilsen, Kavli Institute for Systems Neuroscience )
May-Britt Moser, Øyvind Arne Høydal og Edvard Moser viser fram en av forsøksmusene fra laboratoriet i Trondheim. (Foto: Rita Elmkvist Nilsen, Kavli Institute for Systems Neuroscience )

Norske forskere har funnet hjernecellene som holder styr på hvor ting er rundt oss

Forskerne ved Moser-laboratoriet har identifisert enda en ny type hjerneceller i mus.

Publisert

Edvard og May-Britt Moser vant Nobelprisen i 2014 sammen med John O'Keefe for oppdagelsen av hjernens stedssans-celler. De fungerer som et koordinatsystem og holder styr på hvor mye avstand man for eksempel har reist.

Dette kan brukes til å lage mentale kart som oppdaterer deg på hvor du er i et miljø.

Øyvind Arne Høydal, stipendiat ved Kavliinstituttet. (Bilde: Rita Elmkvist Nilsen / Kavli Institute for Systems Neuroscience)
Øyvind Arne Høydal, stipendiat ved Kavliinstituttet. (Bilde: Rita Elmkvist Nilsen / Kavli Institute for Systems Neuroscience)

Gittercellene hjelper til å danne en slags oversikt over omgivelsene rundt deg, men de gjør det i et fugleperspektiv. Cellene fyrer cellene etterhvert som en rotte eller et menneske beveger seg gjennom rommet, og sammen skapet cellene et gitter som dekker hele landskapet, som du kan lese mer om i denne forskning.no-saken fra NTNU.

Men det er flere forskjellige typer celler som trengs for at man skal kunne orientere seg i verden. Noen celler registrerer hvor grensene i et miljø går, for eksempel en vegg eller en fjellskrent, mens andre registrerer fart og bevegelser, såkalte fartsceller.

Nå har Moser-forskergruppen ved Kavliinstituttet for nevrovitenskap identifisert en celle-type som registrerer hvor objekter, ting i miljøet, er plassert i forhold til oss.

Ting og tang rundt oss

– Mye av det som gir rom mening for oss, handler om objektene i det rommet, sier Øyvind Arne Høydal til forskning.no. Han er doktorgradsstipendiat ved Kavliinstituttet for nevrovitenskap, og har ledet arbeidet bak denne nye studien.

Dette handler om hvor langt det for eksempel er mellom deg og bilen som kjører tre meter foran deg, og hvilken retning objektet befinner seg i.

– Det er helt essensielt at man har en forståelse av hvor ting er posisjonert i forhold til seg selv.

At det finnes celler som holder styr på avstand og retning på ting rundt oss har vært teori i flere tiår, men nå har Høydal vært med på å måle og finne disse cellene hos mus. De har fått navnet objekt-vektorceller, og funnet er presentert i en ny artikkel i Nature.

– Vi fikk et ekstremt tydelig resultat, sier Høydal til forskning.no.

Bildet viser et av eksperimentene, hvor en mus forholder seg til ett objekt i rommet mens hjerneaktiviteten blir målt. (Bilde: Rita Elmkvist Nilsen / Kavli Institute for Systems Neuroscience)
Bildet viser et av eksperimentene, hvor en mus forholder seg til ett objekt i rommet mens hjerneaktiviteten blir målt. (Bilde: Rita Elmkvist Nilsen / Kavli Institute for Systems Neuroscience)

Museforsøk

– Vi lurte på om disse cellene fantes i samme område i hjernen som gittercellene, og det viste seg å være riktig.

Da en mus ble satt i et tomt rom, var det lite aktivitet i disse cellene. Men da det ble satt en gjenstand i rommet, ble cellene aktive.

Forskerne prøvde ut flere forskjellige eksperimenter, blant annet med firkantede og runde gjenstander, eller flere ting i samme rom.

Illustrasjonsbilde: Dette er hjerneceller, kalt nevroner i cerebral cortex. (Bilde: UC Regents Davis/CC BY 3.0)
Illustrasjonsbilde: Dette er hjerneceller, kalt nevroner i cerebral cortex. (Bilde: UC Regents Davis/CC BY 3.0)

Det viser seg at cellene sammen signaliserer musens posisjon i forhold til ethvert objekt i rommet.

– En celle fyrer for eksempel for 10 centimeter øst for ett objekt.

Denne enkeltcellen vil alltid fyre når musen er 10 centimeter øst for et hvilket som helst objekt. Og en annen celle fyrer for eksempel 20 centimeter nordøst for det samme objektet.

– Men hele populasjonen med celler dekker nesten alle retninger og avstander som musa kan være i forhold til objektet, forklarer Høydal.

Dermed vil cellene ha oversikt over hvor musa er i forhold til tingene i rommet, og hvor tingene er i forhold til hverandre.

Hjerneområdet det er snakk om kalles entorhinal cortex, og det er her man finner alle de forskjellige cellene som knyttes til stedsans.

Forskningen viser at det er like mange av disse objekt-vektorcellene som det er gitterceller i hjerneområdet, og de har samme utbredelse.

– Dette betyr at en god del av kapasiteten til dette hjerneområdet er viet til å holde styr på forskjellige objekt, sier Høydal.

Det trengs mer forskning for å finne ut akkurat hva som skjer, men Høydal forklarer at denne informasjonen om omgivelsene kan brukes av andre hjerneområder til å danne mentale kart som også inneholder objekter.

Dermed kan du navigere rundt i hodet på et sted du husker, som en slags mental simulering, og også holde styr på alle de forskjellige tingene i dette rommet, som bord, stoler, bokhyller og alt annet som finnes i et rom.

Høydal forteller også at det er mange aspekter ved objekt-vektorcellene som er ukjente, blant annet hva som skjer når objektene er i bevegelse, eller hva som er det nøyaktige forholdet mellom gittercellene og disse vektorcellene.

Referanse:

Høydal mfl: Object-vector coding in the medial entorhinal cortex. Nature, 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1077-7. Sammendrag