Rundt 100 000 mennesker i Norge lever i dag med demenssykdom som Alzheimers sykdom. Dette tallet forventes ? dobles frem mot 2050. Ved Institutt for medisinske basalfag ved Universitetet i Oslo jobber forskere for ? forst? mer av hva som skjer i hjernen, slik at vi kan forebygge eller bremse utviklingen av slike sykdommer.
– Alle minner best?r av ulike komponenter. Du husker ikke bare hva du spiste til middag i g?r, men ogs? n?r og hvor, sier professor Koen Vervaeke.
– Vi tenker ofte p? tid og rom som forskjellige ting - et skille skapt av filosofer og fysikere som er utrolig praktisk for ? organisere livene v?re. Men hjernecellene v?re ser det ikke slik.
Disse cellene skiller ikke mellom et skritt fremover i rommet og et sekund som g?r av tiden. I stedet registrerer cellene en kontinuerlig str?m av informasjon fra sansene v?re, og f?lger hendelser mens de utspiller seg. For hjernens interne nettverk er tid og sted i praksis to sider av samme sak, forklarer han.
– Ved Alzheimers sykdom er det derfor ikke overraskende at begge p?virkes. N?r nervecellenes nettverk skades, begynner v?r opplevelse av hvor og n?r ? rakne samtidig.
N?r hjernens interne stafett trer fram
Det ? huske hvor, n?r og hvordan noe skjedde, kalles episodisk hukommelse. I hjernen din danner milliarder av nerveceller store nettverk som sender signaler videre som i en stafett for ? bearbeide informasjon fra sansene – lydene, luktene og synsinntrykkene i livet ditt.
Vi vet allerede at celler som knytter minner til tid og sted finnes i hippocampus. Men Vervaeke og forskergruppen hans hadde en teori om at ogs? et annet hjerteomr?de er involvert, nemlig retrosplenial cortex. Dette omr?det ligger bakerst i hjernebarken, n?r hippocampus, og var tidligere bare kjent for ? knytte minner til sted.
For ? teste om dette omr?det ogs? registrerer tid, utformet forskerne en hukommelsesoppgave for mus. Oppgaven gikk ut p? at musene skulle holde en bestemt lukt i ?arbeidshukommelsen?, der ting lagres midlertidig, gjennom en kort periode. Studien ble nylig publisert i Cell Reports.
– Vi presenterte musene for en enkel sekvens: én lukt, en pause p? fem sekunder, og s? en ny lukt. Hvis de to luktene var forskjellige – for eksempel banan etterfulgt av mynte – slikket musene p? et r?r for ? f? sukkerholdig vann som bel?nning. Om luktene var like, m?tte de holde seg i ro, forklarer Vervaeke.
I starten var musene ut?lmodige og slikket p? r?ret hele tiden. Men etter en uke med trening mestret de oppgaven.
– De l?rte ? bruke de fem sekundenes stillhet til ? holde det f?rste minnet i hodet, mens de ventet for ? se om den neste lukten ville v?re lik eller annerledes, forklarer Vervaeke.
En samlet teori for opplevelser
For ? se hva som skjedde inne i hjernen, brukte forskerne et mikroskop for ? overv?ke nerveceller i retrosplenial cortex mens musene utf?rte oppgaven.
– I mikroskopet s? vi to tydelige grupper av nerveceller v?kne til liv, sier Vervaeke.
– Den f?rste gruppen oppf?rte seg som spesialisert p? lukt, og var bare aktive n?r en bestemt lukt, som banan eller mynte, var til stede. Den andre gruppen var enda mer fascinerende. Disse cellene var aktive i en n?yaktig sekvens i l?pet av de fem sekundenes stillhet.
Som i en stafett sendte én celle signalet videre til den neste og ‘holdt’ minnet om den f?rste lukten frem til den andre kom. Ved ? jobbe sammen gjorde disse cellene to jobber samtidig. De identifiserte lukten og registrerte n?yaktig hvor mye tid som hadde g?tt.
Det mest sl?ende funnet var at retrosplenial cortex bruker det samme ?nevrale manuset? for b?de rom og tid.
– Vi fant at sekvensen av nerveaktivitet i retrosplenial cortex ser nesten identisk ut enten en mus fysisk l?per gjennom et rom, eller bare holder et minne i hodet i fem sekunder, sier Vervaeke.
Forskerne m? omdefinere virkeligheten for ? kurere demens
Tilbake til Alzheimers sykdom, der de som rammes, sliter med ? holde fast i b?de tid og sted.
– Ved ? vise at hjernen bruker det samme ?nevrale manuset? for begge deler, forklarer forskningen v?r hvorfor disse to sansene ofte svikter samtidig, sier professoren.
Dette setter ogs? sp?rsm?lstegn ved hvordan vi oppfatter verden rundt oss.
– Selv om vi bruker begrepene tid og rom til ? organisere livene v?re, er dette skillet i stor grad noe vi mennesker har oppfunnet. Faktisk beveger noen moderne teorier innen fysikken seg bort fra ? bruke tid og rom som de grunnleggende byggesteinene i universet. Det ser ut til at hjernens interne ledningsnett speiler denne dypere virkeligheten, sier han.
Vervaeke forklarer at vi fortsatt har enormt mye ? l?re om hvordan en frisk hjerne fungerer.
– Det er nesten umulig ? reparere en bil hvis du ikke f?rst forst?r hvordan motoren fungerer n?r den g?r som den skal. P? samme m?te m? vi forst? grunntegningene til en frisk hjerne, p? hvordan den bygger og lagrer disse episodiske minnene, f?r vi virkelig kan forst? hva som g?r galt ved demens. Disse funnene bringer oss ett steg n?rmere.
Referanse:
Garvert A, Vervaeke KGA m. fl.: Area-specific encoding of temporal information in the neocortex