Hur specifika neuroner i minnesrelaterade hjärnområden även
påverkar kontroll av känslor
Årets Nobelpris tilldelas i år till
forskare inom neurovetenskap
vilket är glädjande för vårt ämnesområde!
"The party is in my head" refräng
från en känd amerikansk popsång
är ett bra sätt att beskriva hur
världen "existerar" i det mänskliga medvetandet. För att förstå
och tolka världen, förvandlar
hjärnan världen till en neuronal
avbildning. John O´Keefe tilldelas
Nobelpriset för sina slutsatser om
att ”platsceller” i hjärnan bildar
en inre karta. Vissa nervceller i
hippocampus aktiveras då en råtta befinner sig på en viss plats i
ett rum. Andra nervceller aktiveras vid andra platser i rummet.
O´Keefe har förbättrat och utvecklat tekniken att registrera de
neurala nätverkens aktivitet från
djurs rörelse utifrån två tidigare
Nobelpristagare, David Hubel
och Torsten Wiesels forskningsteknik.
30 år senare framtogs en mer
sofistikerad version av samma
teknik av paret Edward och MayBritt Moser för att hitta neuroner
som representerar det tvådimensionella planet och matematiskt
bestämmer den egna positionen.
Upptäckten av rutnätscellerna,
gjord av Mosers, förespråkar att
hjärnan avkodar position genom
geometrisk beräkning av rummet.
Rutnätscellerna är alltså nyckelkomponent i detta positioneringssystem.
Detta års Nobelpris belyser även
vikten av grundforskning med försöksdjur. Dock går den hippocampala funktionen, långt bortom den
rumsliga navigationen. Den här
hjärnregionen är involverad i
många funktioner som även omfattar minne och inlärning. Ernesto
Restrepo, forskare i Klas Kullanders team, Genetisk utvecklingsbiologi berättar:
– George Orwell har sagt: "Han
som kontrollerar det förflutna kontrollerar framtiden" och detta tankespråk illustrerar hur vår hjärna
kontrollerar vårt beteende. Kunskapen från våra tidiga erfarenheter ger oss möjlighet att ta bättre beslut, framförallt när informationen är baserad på objektiva
fakta. Kunskapen om vårt förflutna
är vad vi kallar minnen och minne
är det grundläggande sättet för
oss att förflytta oss in i framtiden.
Det är även hippocampus som är
grundläggande för att våra erfarenheter ska kunna överföras till
minnen. Dock, finns det ett viktigt
samband mellan stimulins relevans
och hjärnans förmåga, eller vilja,
att lagra informationen. Det som är
relevant och viktigt förmedlas till
vår erfarenhet i form av känslor. I
dorsala
hippocampus finns
en rik
mångfald
av inhibitoriska
interneuroner och
excitatoriska neuroner som
interagerar kollektivt för att
skapa en
"kognitiv
karta"
över hur
organismen uppErnesto Restrepo, postdok i
lever värlKlas Kullanders team,
den och
Genetisk utvecklingsbiologi
därmed
Forts. på
sid 2
Lyssna och se Edward & Maj-Britt Mosers
föreläsningar vid Uppsala universitet den
13 december 2014, via webbinspelning
genom
att klicka här.
Läs mer om forskning inom Genetisk
utvecklingsbiologi på neurovetenskaps
hemsida:
Kullander, Funktionella neuronala nätverk
Richardson, Applied Neurodynamics lab
Lagerström, Sensoriska kretsar
Maj-Britt Moser, Klas Kullander och Edward Moser, vid
Nobelföreläsningarna vid Uppsala universitet, BMC
Sida 1
förvandlar den till en permanent och tillgänglig informationskälla. Ventrala hippocampus verkar vara mer involverad i känslomässig informationsprocessering. Dessa
grundläggande principer ger
oss förståelse över hur några
specifika regioner av hippocampus och specifika interneuroner utför den här processen.
Klas Kullander och Richardson
Leao med sina forskarteam
inom genetisk utvecklingsbiologi, har med genteknik, visualiserat och manipulerat aktiviteten av en begränsad grupp
hämmande neuroner i hippocampus, OLM celler.
– Vi har sett att OLM neuroner reglerar tillflödet av information till hippocampus, säger
Ernesto Restrepo. För närvarande använder jag tillsammans med Sanja Mikulovic,
doktorand i Richardsons team
Applied Neurodynamics
Laboratory, kraftfulla tekniker
som optogenetik och elektrofysiologi på fritt rörliga möss.
Vår första överraskande upptäckt var att OLM cellerna
påverkar och skapar en rytmisk process i hippcampus
känd som "theta svängningar".
En form av aktivitet som är
relaterad till explorativt beteende och gestaltas som rumsligt minne i dorsala hippocam-
pus, samtidigt som samma
process korreleras till den
motiverande erfarenheten i
ventrala hippocampus. Genom att antalet av OLM neuroner är större i den ventrala
hippocampus regionen jämfört med den dorsala delen,
är det möjligt att den differentiella aktiviteten av populationen påverkas av företrädesvis information med motiverande innehåll i ventrala
hippocampus. Om så är fallet, skulle ventrala hippocampus förbindelser till
andra hjärnregioner som prefrontala cortex eller amygdala, kunna reglera rädslorelaterade responser och/
eller beslutsfattande under
explorativa beteenden. Ernesto berättar vidare;
– En förbryllande fråga är
hur den dorsala hippocampus
och den ventrala hippocampus arbetar tillsammans. En
möjlighet är att samverkan
mellan de båda delarna gör
det möjligt att vårt minne
förflyttar sig i tid när vi råkar ut för svåra situationer
där vi måste ta olika beslut.
Det är som om nutiden inte är
något annat än en sammanstrålning av vårt ständiga
förflutna och skenbara förväntningar av en osäker
framtid och att hippocampus
är bron dem emellan.
– Neurovetenskap har utvecklats snabbt under det senaste
årtionden, fortsätter Sanja Mikulovic. Tidigare ansågs hjärnan vara en svart låda,
men nutida forskning har
tydligt visat hur regelbundenhet och matematiska
principer underbygger
hur vi lagrar vår information och till slut visar vilka
vi är. I vårt projekt analyserar vi rollen av OLMceller som vi tror medverkar i sammankopplingen
Richardson Leao,
av den rumsliga informagruppledare
tionen lagrad i dorsala
Applied
hippocampus (där de flesNeurodynamics
ta platsceller finns) och
Laboratory
emotionella informationen
lagrad i ventrala hippocampus.
Det är väldigt spännande
att vara del av en forskargrupp som kombinerar genetisk kunskap med elektrofysiologi och matematik.
Genom att koppla ihop de
två angreppssätten ger det
oss möjligheten att avslöja
hemligheterna bakom hjär- Sanja Mikulovic,
doktorand,
nans unika sätt, avslutar
Applied
Sanja Mikulovic.
Neurodynamics
Laboratory
Höger: Kanalrodopsin uttryckt i hippocampus av Chrna2-cre djur, specifik karaktär för OLM-celler.
Vänster: Optogenetisk aktivering av OLM celler förorsakad av theta aktivitet i hippocampus.
Sida 2
