Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.

Etter fem års forskning har Charlotte Boccara og hennes gruppe nå gjort et gjennombrudd.
Etter fem års forskning har Charlotte Boccara og hennes gruppe nå gjort et gjennombrudd.

Du er faktisk en mattenerd

Synes du det er imponerende når NASA beregner en raketts bane med tid og fart? Hjernen din har en «nerdesentral» som gjør enda mer kompliserte beregninger, viser en ny studie.

Om du skal på jobb, ser bussen komme og løper mens du bærer en kopp kaffe i hånda, har du antagelig slått NASA. Nerveceller i hjernen din gjør milliarder av kompliserte matematiske beregninger for å kalkulere fart, posisjon og retning.

I mange år har det vært en manglende bit i mysteriet om hvordan hjernen kalkulerer dette.

Etter fem års forskning har Charlotte Boccara og hennes gruppe nå gjort et gjennombrudd på teorien de kaller «continuous attractor network».

– Vi er de første til faktisk å bevise at hjernen har slike nerdeceller eller superkalkulatorer som teorien tilsier. Vi fant nervecellene som blir aktive og kalkulerer fart, posisjon og retning samtidig, forteller Boccara ved Universitetet i Oslo.

Studerte 1400 nerveceller

Gjennom rotteforsøk studerte hun 1400 nerveceller i flere områder i hjernen. Nylig publiserte hun en vitenskapelig artikkel i tidsskriftet Nature communications om funnene sammen med forskerne Davide Spalla og Alessandro Treves.

– Rottene var utstyrt med tynne elektroder som registrerer hjerneaktivitet. De kunne bevege seg fritt rundt på et område på jakt etter godbiter. Vi hadde kameraer som filmet hva rottene gjorde og satte det sammen med aktiviteten i nervecellene, forteller Boccara.

Så gikk forskningsgruppen i gang med å kombinere avansert dataanalyse med å granske grundig hva som skjedde i alle de ulike lagene i flere områder av hjernen.

Forskerne så systematisk gjennom store datasett. De har forsket i forlengelsen av arbeidet til May-Britt og Edvard Moser ved NTNU. De to fikk Nobelprisen i medisin i 2014 for oppdagelsen av gridceller, hjernens GPS-system, sammen med John O’Keefe.

Teorien som hadde versert i forskningsmiljøene i flere tiår, sa at når vi beveget oss, ville vårt mentale kart over rommet endre seg for å oppdatere seg på den nye posisjonen.

De ville oppdatere seg fordi et skjult lag av nerveceller i hjernen dannet et nettverk med ulike nerveceller som jobber med posisjon. Disse driver med komplisert matte og setter sammen masse informasjon, på samme vis som NASAs forskere må justere banen til en rakett.

– Tidligere hadde cellene bare vært en teori, men ingen hadde helt klare bevis. Nå klarte vi å finne sterke bevis for at hjernens nerdesentral faktisk eksisterer, forteller Boccara.

Illustrasjon av rotte som vrir på hodet og så vender mot høyre og hvordan nervecellene aktiveres.
Illustrasjon av rotte som vrir på hodet og så vender mot høyre og hvordan nervecellene aktiveres.

Viktig innen forskningen på Alzheimers

– Funnet vårt er viktig fordi disse cellene forklarer oss hvor vi er og hvordan vi beveger oss. Virker ikke disse, går du deg bort, sier forskeren.

Nettopp dette området er det første som ødelegges når du får Alzheimers sykdom. Boccara jobbet tidligere med nettopp May-Britt og Edvard Moser da hun tok sin doktorgrad.

– Gridcelle-funnet fra dem var med på å støtte teorien om continuous attractor network. Mitt funn dekker en manglende bit i puslespillet, forteller Boccara.

Gjør nervecellene flere ting?

Hvorfor er nervecellene som Boccara har påvist, spredt ut på ulike steder i hjernen? Og kan de kanskje jobbe med flere ting?

– Her er det flere teorier – kan noen celler være backup eller gjør de forskjellige kalkuleringer; at noen planlegger og noen tar til seg erfaringer fra tidligere? spør hun seg.

Hjernen gjør seg opp en slags modell av verden hvor den tar til seg ulike erfaringer basert på syn, følelser, hørsel, hukommelse og tanker.

Boccara lurer på om det kan være at cellene de fant, er nyttige for andre funksjoner i tillegg til fart og retning. Forskerne vet at det er nerveceller i samme område som jobber med å kartlegge hørsel og belønning. Andre igjen med å kategorisere ting og gjenkjenne noe.

– Men hvordan dette blir oppfattet, kan endre seg avhengig av hvilke erfaringer du gjør deg. Hvordan du oppfatter navnet Ola vil endre seg veldig om du møter en Ola som blir kjæresten din. Derfor må kategoriseringen bli oppdatert etter som tiden går, og nerdesentralen kan være involvert her også. Dette er interessant for videre forskning, sier Boccara.

Vil se på mangel på søvn

Nå kan hun tenke seg å finne ut hvordan mangel på søvn påvirker kalkuleringen hos nerdecellene.

– Jeg lurer på om en av grunnene til at hjernen jobber langsommere når vi har sovet for lite, har noe med unormal aktivitet hos disse cellene å gjøre, sier hun.

Uansett, neste gang du sier at du er skikkelig dårlig i matte – så stemmer det egentlig ikke.

Referanse:

Davide Spalla, Charlotte N. Boccara mfl.: Angular and linear speed cells in the parahippocampal circuits. Nature Communication, 2022. Doi.org/10.1038/s41467-022-29583-z

Powered by Labrador CMS