Gitterceller, stedsans og hjernens kartverk

Nobelprisen i fysiologi eller medisin ble i 2014 tildelt hjerneforskerne May-Britt og Edvard Moser, Kavli Institute for Systems Neuroscience, NTNU. De deler prisen med John O'Keefe fra University College London.

Prisen tildeles for oppdagelser av celler som utgjør et posisjoneringssystem i hjernen.

Bilde

May-Britt og Edvard Moser

Mye av hva vi vet om hvordan vi oppfatter sted og vår posisjon i rommet kan spores tilbake til eksperimentelle laboratoriestudier i 1930-1950-åra. Studier av rotter i labyrintoppgaver i denne perioden viste at dyr finner veien ved å danne indre kart over det lokale miljøet. Mer enn 20 år seinere, etter inntoget av implanterbare mikroelektroder, fant John O'Keefe ut at slike indre kart finnes i hjernen, nærmere bestemt i hippocampus, en eldre del av hjernebarken som er viktig for dagligdags hukommelse.

Hovedkomponenten i dette indre kartet var plass-cellen – en celletype som er aktiv kun når rotta er på bestemte steder. Oppdagelsen av plassceller i 1971 reiste naturligvis spørsmål om hvordan dette signalet kunne oppstå, gitt at stedskoordinater ikke er en del av de klassiske sansene. Hvor kommer stedssignalet fra og hvordan blir det til?

Dette var spørsmål som trigget Edvard og May-Britts Mosers interesse da de ble kjent med fagfeltet for circa 15 år siden. I dette foredraget kommer de til å presentere noen av hovedpunktene i sitt søk etter det nevrale grunnlaget for stedsans de siste 15-20 årene. De kommer til å vise at hjernen har et universelt anvendbart kart for å plotte inn vår posisjon i rommet. Kartet består av spesialiserte celletyper som samarbeider i kompliserte nettverk i entorhinal cortex, et hjernebark-område med utstrakte forbindelser til hippocampus. Mye av forelesningen vil handle om gitterceller, som de oppdaget i 2005. Gitterceller er celler som er selektivt aktive på steder med regulær avstand. De aktive stedene danner et sekskantet gittermønster som for hver celle dekker hele det tilgjengelige miljøet. Gittermønsteret definerer avstand så vel som retning, på samme måte som lengde- og breddegradene på et kart, eller krysningspunktene på et millimeterpapir. Gitterceller inngår i et nettverk av spesialiserte celler som til sammen danner et kontinuerlig oppdatert kart over vår posisjon i miljøet som vi kan bruke for å finne veien fra A til B. Stedskoden fra cellene i entorhinal cortex sendes inn i hippocampus, der signalene konverteres til plassceller og kart som er unike for hvert miljø vi erfarer. Disse kartene lagres i hukommelsen. Ved å lete etter nevrale koder for spatiale kart håper Edvard og May-Britt Moser å kunne avdekke noen av prinsippene for hvordan informasjon prosesseres og lagres i komplekse nevrale systemer.