Ny viten om det mystiske hjernekartet

Inni hjernen finnes verdens smarteste kart over steder vi kjenner. Tenkeboksen har nemlig bare ett eneste kartblad, men kan til gjengjeld fort forandre kartbildet fra en oversikt over stua, til ei skisse av Times Square.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

I 2005 greide forskerne ved Centre for the Biology of Memory (CBM) ved Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet å fravriste hjernen noen av hemmelighetene rundt hukommelse og stedsans.

Etter ei rekke avanserte eksperimenter med rotter fant gruppa ut at hjernen har et eget kart, som hele tida viser en slags geografisk skisse over stedet vi befinner oss eller en plass vi tenker på.

- Cellene i en viss del av hjernen ser ut til å være et slags koordinatsystem som hjernen bruker til å regne ut hvor vi er til en hver tid, sier Edvard Moser som leder forskergruppa.

- Cellene fyrer i et mønster som kan sammenlignes litt med krysningspunktene på et millimeterpapir - et rutenett hvor stedet man er kan tegnes inn og hvor dette stedet kan relateres til andre steder i avstander og vinkler.

Og cellene i dette indre kartet spiller en nøkkelrolle i hukommelsen vår.

Kartcellene har nemlig kontakt med hippocampus, som lagrer minner om ting som har skjedd. Og det er nettopp kartcellene som har ansvaret for å hente opp de riktige erindringene.

Bruker kartet om igjen

Rutenettet i hjernen er altså koblet til minnene om hva som skjer og har skjedd i ethvert miljø. Det er hippocampus som husker hendelsene, men hvert minne er knyttet til kartcellene på en bestemt måte. Dette er grunnen til at minner alltid er knyttet til steder.

"Marianne Fyhn har stått for det daglige arbeidet med forsøkene. Hovedrolleinnehaveren sitter på skuldra."
"Marianne Fyhn har stått for det daglige arbeidet med forsøkene. Hovedrolleinnehaveren sitter på skuldra."


 

Nå har forskerne ved NTNU imidlertid funnet enda flere finurligheter ved det indre kartet:

Det ser rett og slett ut at hjernen ikke har ett unikt rutenett for hvert sted, men bare resirkulerer det samme kartet, slik at de samme kartcellene er i bruk uansett hvor i verden vi er.

Oppdagelsen bringer følgende spørsmål på banen:

Når vi bruker det samme kartbladet for å skjønne opp og ned på både butikken, spisestua og Time Square, hvorfor forveksler vi ikke steder og minner til stadighet?

Løsningen på dette problemet viser seg å ikke bare være et effektivt system for gjenbruk av kart, men i tillegg en temmelig smart metode for å sikre at minner ikke blir blandet sammen.

Ett rutenett - mange steder

- Vi fant altså ut at rutenettet er universelt. Hjernen bruker det samme kartet for ulike steder, og sparer dermed en hel masse ressurser, sier Moser.

Veldig forenklet kan du se for deg rutenettet i hjernen som ett eneste ark med millimeterpapir hvor kart over omgivelsene kan tegnes inn. Når du er på jobben, viser rutenettet altså en slags skisse over kontoret ditt.

Men stikker du en tur på kiosken, skifter skissa på millimeterpapiret, og viser en plan over butikken i stedet. Og tenker du på Time Square, er det denne plassen som avtegnes i rutenettet.

Et lite glimt av noe kjent eller en duft du har luktet før er nok til at hjernen henter opp det riktige kartet. Men hvordan klarer den å holde kartene fra hverandre, når alle vises i det samme rutenettet?

"Torkel Hafting har også stått for mye av det daglige arbeidet."
"Torkel Hafting har også stått for mye av det daglige arbeidet."

Skjeve kart

Du kan tenke deg at den nye skissa som dukker opp på millimeterpapiret ligger litt skrått eller skjevt i forhold til den forrige.

- Vi gjorde rotteforsøk der rotta er på samme plass, men hvor rommet den befinner seg i kan forandres fra sirkelform til firkantform. Da skifter miljøet så mye at rotta opplever det som to ulike steder. Dermed henter den opp et nytt kart.

Dette kunne forskerne tydelig se i rottenes hjerner.

- I det vi skiftet form på rommet, så vi at aktiviteten i cellene i rutenettet forflyttet seg samtidig. Det skjedde rett og slett et koordinatskifte, sier Moser.

- Kartet forskyver seg altså når man flytter seg til et nytt sted. Men kartet over et bestemt sted kan også forskyve seg når en kommer tilbake til det samme stedet, dersom situasjonen nå er tilstrekkelig annerledes.

Lyst og mørkt kart

- Vi trente for eksempel rotter i det samme miljøet, men med og uten lys. Da lagde dyret to ulike kart. Det så vi godt dersom vi lot rotta være i miljøet i mørket, men så plutselig skrudde på lyset.

- Vips! Så slo hjernen til rotta om til et nytt kart - kartet for dette området i lys. Rotta var nok litt forvirret et øyeblikk, men så fikk den en a-ha-opplevelse og alt falt på plass, forklarer Moser.

I tillegg så forskerne at kartskiftet førte til at nye cellegrupper i hippocampus ble aktive. Det nye kartet kobler altså opp helt andre hukommelsesceller enn det forrige. Og det er viktig.

Minnene i hippocampus blir lagret ved at det lages et lite nettverk av celler som kobles til hverandre. Slike celler kan være med i flere nettverk, og dermed altså være involvert i flere minner.

Jo flere celler som er felles for to minner, jo lettere blir det å forveksle minnene når de skal hentes opp igjen. Derfor er det viktig for hjernen å lagre minner i så forskjellige cellenettverk som mulig.

Og det er nettopp dette som skjer når kartet forskyves. Hver av kartcellene i rutenettet vil da plutselig være koblet til et helt nytt sett av minneceller i hippocampus.

- Dermed blir minnene altså lagret på helt forskjellige steder, avslutter Moser.

Referanse:

Marianne Fyhn, Torkel Hafting, Alessandro Treves, May-Britt Moser & Edvard Moser, Hippocampal remapping and grid realignment in entorhinal cortex, Nature, 25. februar 2007.

Powered by Labrador CMS