Hjernen kjører hverdagen i reprise

En pust i bakken og litt stirring i lufta får hjernen til å kjøre de siste opplevelsene i reprise. Baklengs. Det er antageligvis nødvendig for å huske hva som har skjedd, mener amerikanske forskere.

Publisert

Dette er det absolutte argument for å holde friminuttet hellig. Ny forskning på rotter viser at hjernen bruker pausene til å gjenta det den nettopp har opplevd. Og det er igjen nødvendig for å feste minnene skikkelig i hukommelsen.

Oppdagelsen er overraskende, og innebærer massevis av nye muligheter, mener hjerneforsker Edvard Moser fra Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU).

- Dette kan være rottehjernens metode for å kode inn sekvenser som det er viktig å huske, og det er temmelig sannsynlig at menneskehjernen også virker på samme måte.

- Det kan i så fall bekrefte noe vi alle egentlig vet - at det er dumt å lese hele pensum i ett kjør kvelden før eksamen.

Koblet til rottehjerne

Det er forskerne David Foster og Matthew Wilson fra Massachusetts Institute of Technology som står bak det oppsiktsvekkende funnet.

De koblet måleutstyr til området hippocampus i hjernene på rotter som fikk bevege seg i en 1,5 meter lang korridor. Slik kunne forskerne måle hva over 100 ulike hjerneceller foretok seg mens rotta utforsket omgivelsene.

Da dyret beveget seg nedover korridoren fyrte de ulike cellene av signaler i en viss rekkefølge, helt som forventet. Men da rotta stoppet i enden for å spise og pusse seg litt, skjedde det noe merkelig oppe under topplokket.

Nå fortsatte hjernecellene å fyre av den samme sekvensen om igjen og om igjen, bare i motsatt rekkefølge. Forskerne tror den underlige oppførselen hjelper hjernen med å huske.

Online og offline

"Er det dyreplageri å utsette forsøksdyr for baklengs japansk?"
"Er det dyreplageri å utsette forsøksdyr for baklengs japansk?"

- Vi har lenge visst at cellene i hippocampus pleier å arbeide på to forskjellige måter. De har på en måte en slags online-fase og en offline-fase, forklarer Moser, som er en av verdens fremste eksperter på hukommelse.

- I online-fasen, når vi er aktive og hjernen tar inn ny informasjon, sender cellene signaler etter tur, og med en helt bestemt frekvens.

- I offline-fasen, som vi ofte finner i forbindelse med søvn, har vi sett et helt annet mønster. Her sender plutselig nesten alle cellene signaler samtidig. Så blir de stille ei stund før neste støt kommer.

Kjør reprise!

I disse støtene ser det ut til at cellene fyrer av impulser i samme rekkefølge som de gjorde under den våkne perioden. De kjører rett og slett en slags reprise av det som har skjedd. Derfor har forskerne ment at søvnen er med på å styrke minnene våre.

- Men problemet er at det kan gå lang tid mellom opplevelsene og søvnen. Man skulle tro det ble et kaos uten like oppi toppen, sier Moser.

Og det er her resultatene til Foster og Wilson kommer inn. De har nemlig vist at rottehjerner også får de karakteristiske støtene av hjernesignaler i våken tilstand.

Baklengs

- Når dyret stopper opp og tar en pause får hjernen et vindu mellom dosene av ny informasjon. Og da kjører hjernen repriser av hendelsene som skjedde før avbrekket, forteller Moser.

Disse reprisene er temmelig spesielle. De går nemlig baklengs.

- Hendelsene spilles av i omvendt rekkefølge. Det skjer antageligvis fordi celler som nylig har vært aktive har en tendens til å fyre av først. Slik får du automatisk en bakvendt reprise.

Den omvendte avspillinga kan muligens hjelpe hjernen med å huske de siste hendelsene best. Og det kan være smart.

Stoppet eller pausen skjer ofte i forbindelse med mat eller en annen belønning, og det er best å bruke hjernekapasiteten på å huske plasser der det finnes mat eller andre belønninger.

Moser tror hjernen kan ha spesielle systemer for å forsterke minner etter belønning.

Om rotter og menn

- Det kan ofte komme andre typer signaler samtidig med reprisen, for eksempel dopamin som blir frigjort i forbindelse med en belønning. Kanskje er disse beskjedene med på å bestemme om erindringene blir forsterket eller ei, filosoferer Moser.

Det er slett ikke umulig at hjernen kjører jevnlige støt med repriser, men at hukommelsesbanene ikke blir styrket uten en samtidig påvirkning av dopamin. Det ville i så fall sikre at rotta husker stedene der det er mat å få.

- Dette er en artig idé, som garantert kommer til å bli undersøkt av hjerneforskere, sier Moser, som mener oppdagelsene etter all sannsynlighet kan oppklare mye om våre egne hjerner også.

- Rotter og mennesker har samme type nettverk i hjernen, og begge har de karakteristiske online- og offline-fasene. Det er nesten utenkelig at mekanismene ikke skal ha de samme funksjonene hos begge arter, sier Moser.

- Og dette styrker jo selvfølgelig den gamle kunnskapen om at det er best å ta pauser når man skal lære noe.

Referanse:

D. J. Foster & M. A. Wilson, Reverse replay of behavioural sequences in hippocampal place cells during the awake state, Nature, doi:10.1038/nature04587.

Lenke:

Nature: <a href=”http://www.nature.com/news/2006/060206/full/060206-13.html”“target=”_blank”>Instant replay may help to mould memories