Tenk deg at du får lyst på noe i kjøleskapet, og reiser deg fra sofaen i stua.

Omtrent i det du passerer stuebordet, vil bestemte celler i hjernen sende av gårde et signal.

Signalet forteller hjernen din at omtrent en meter er tilbakelagt.

Så passerer du spisebordet, og nå begynner nye celler å sende signaler.

Endelig krysser du dørstokken og kommer fram til kjøleskapet, la oss si etter en strekning på rundt åtte meter.

I løpet av denne ruten har flere tusen såkalte stedsceller sendt sine signaler.

Får hjelp av synet

Noen av dem er aktive bare innenfor en radius på mindre enn en meter.
Andre har en større radius, og er aktive nesten hele veien.

Men hvordan i all verden kan disse cellene i hjernen vite hvor langt man har gått over stuegulvet?

- Stedscellene får informasjon fra kroppens sanseapparat, særlig fra synssansen og gjennom kroppens bevegelser. Hos rotter spiller også luktesansen en viktig rolle, sier Edvard Moser.

Hensikten er å hele tiden vite hvor man er.

Indre kart

- Hjernen har et slags indre kart over omgivelsene. I det indre kartet finnes det noen celler som kalles stedsceller. Vi har påvist at stedscellene hos rotter er tilpasset en bestemt skala, forklarer Edvard Moser.

Han er forskningsleder ved Senter for hukommelsesbiologi ved NTNU i Trondheim, der studien som nå publiseres i Science er gjennomført.

Stedscellene er lokalisert i et område i hjernen som kalles hippocampus, som også har en viktig funksjon i forhold til hukommelsen.

At hippocampus også innholder stedsceller har vært kjent lenge, men i følge forskeren er dette første gang det påvises at cellene også har en skalafunksjon.

Øvre grense

- Skalaen hos rotter viser seg å være fra rundt en halv meter til rundt ti meter. Tilsammen danner cellene et kart hvor rommet er kodet i mange målestokker, forklarer Edvard Moser.

Noen av kartene er fingraderte og detaljerte, andre er grovere, men dekker til gjengjeld større deler av miljøet.

Et viktig funn i studien er at skalaen stedscellene er tilpasset, faktisk har en øvre grense.

Det er også påvist at cellene med kortest skala er lokalisert i den øvre delen av hippocampus, mens cellene tilpasset den største skalaen, befinner seg i den mer utilgjengelige, nedre delen av hjerneområdet.

Fikk godsaker

Studien ble utført ved å installere svært tynne sensorer (17 mikrometer) i hjernen til rottene.

Sensorene er så tynne at de fanger opp aktivitet fra enkeltceller.

Så ble rottene plassert på en 18 meter lang løpebane, med en godsak i hver ende av løpebanen.

Mens rottene løp fra ende til ende, registrerte sensorene hvordan forskjellige stedsceller fyrte av signaler, avhengig av avstanden som ble tilbakelagt.

Ved å forsterke signalene rundt ti tusen ganger, kunne forskerne få ut grafer som viste hva som skjedde i hjernen til rottene mens de løp etter maten.

Felles skala

- Det er all grunn til å tro at også vi er utstyrt med et slikt skalasystem. Det er heller ikke usannsynlig at vår skala har omtrent samme utstrekning som hos rottene, sier Edvard Moser til forskning.no.

Dette virker kanskje rart, siden mennesket gjennom evolusjonen er tilpasset en større aksjonsradius enn rotter.

- Men det viser seg at mus, som har en litt mindre naturlig aksjonsradius enn rotter, likevel har omtrent den samme skalaen, forklarer forskeren ved NTNU.

Kanskje skalaens størrelse er et fellestrekk hos forskjellige arter, og at vi mennesker også går rundt med en skala fra rundt en halv til ti meter i hodet.

Sprenger skalaen

Men hvis skalaen har en øvre grense, hva skjer da når vi sprenger den?

- Da vil hjernen måtte bruke andre systemer for å bestemme kroppens posisjon, forklarer Moser.

Skalasignalene fra stedscellene er for eksempel svært nyttige når vi forsøker å navigere oss gjennom korridorene i et stort bygg.

Men hvis man skal sykle fra Trondheim til Oslo, kommer skalasystemet til kort, bokstavelig talt.

Lenker:

Saken er publisert i Science .

Les mer på Forskning.no om hvordan hjernen finner veien.

Kilde:

“Finite Scales of Spatial Representation in the Hippocampus,” by K.B. Kjelstrup, T. Solstad, V.H. Brun, T. Hafting, S. Leutgeb, M.P. Witter, E.I. Moser, and M-B. Moser at Norwegian University of Science and Technology in Trondheim, Norway; M.P. Witter at VU University Medical Center in Amsterdam, Netherlands. Science, Volume 321, 4th July 2008.