Hjernens kort: På sporet af hukommelse og demens

Når du skal finde vej, er det godt at være udstyret med kort og kompas. Eller mere enkelt med en telefon med indbygget gps-funktion.
Står du uden nogen former for hjælpemidler, må din hjerne imidlertid gøre arbejdet på egen hånd. Her er det primært det område i hjernen, der kaldes hippocampus, som kommer på arbejde.

Navigation er dog meget andet end at kunne finde fra genbrugsbutikken hen til kirken i Bylderup Bov. Hippocampus hjælper også med den navigation, der handler om at gøre os bevidste om, hvor vi befinder os i et rum, hvor meget lys vi er omgivet af, eller hvor vi befinder os i en samtale.

»Det er en form for kort inde i hjernen, men det er ikke sådan et kort, som vi tænker på i et klassisk fladt kort. Det er baseret på de her forskellige celler i hippocampus, som har hver deres præference for, hvordan de er aktive, når man foretager sig ting. Altså når man er i miljøer, eller man bevæger sig rundt forskellige steder,« forklarer Peter Christian Hvidberg Petersen, lektor på Institut for Neurovidenskab under Københavns Universitet.

Gennem en Sapere Aude-bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond står han i spidsen for et nyt forskningsprojekt, der vil fokusere på nogle bestemte af disse celler, kaldet place cells, i håb om at få større indsigt i, hvordan de fungerer.

Celler navigerer i nutid og den nære fremtid

Place cells blev opdaget i 1970’erne. I dag har forskerne en teori om, at når disse celler skal fortælle os, hvor vi for eksempel befinder os i et rum, gør de det ikke ved at blive aktiveret på samme tid. I stedet bliver de aktiveret ved hjælp af små sekvenser.

»Det vil sige, at cellerne, der er aktive forskellige steder, bliver aktiveret i en bestemt orden. Hvis du løber hen ad en lige vej, så har du også cellerne aktiveret i samme rækkefølge: A, B, C, D,« fortæller Peter Christian Hvidberg Petersen, der vil efterprøve teorien i det forestående forskningsprojekt, som vil få tilknyttet en postdoc og en ph.d.-studerende. Han tilføjer:

»Hvis du går igennem et rum, og cellerne bliver aktive, afhænger aktiviteten af, hvad du foretager dig. Og de påvirkes af, om du for eksempel er sulten eller træt, og af konteksten for rigtig mange ting.«

Cellerne står derudover også for at forudse, hvad der kommer til at ske lige om lidt. Faktisk afspiller hjernen 10 gange hvert sekund sekvensen ’hvad kommer der til at ske?’ ved hjælp af place cells for at give os mulige scenarier for den nære fremtid.

For at granske, hvordan place cells’ funktion ser ud i detaljer, vil forskerne måle aktiviteten i hjernecellerne hos mus eller rotter, mens dyrene udfører forskellige opgaver.

»Det vil sige, at vi kan gå ind at måle på en masse celler samtidig. Vi lægger elektroder ind i dyrene, mens de er i narkose. Derefter lader vi dem vågne og komme sig efter operationen. Så kan vi måle på dem, mens de er vågne. Vi kan endda også slukke eller aktivere celler på bestemte måder, mens dyret udfører en opgave, hvilket er et vigtigt værktøj for bedre at kunne forstå, hvilken rolle cellerne spiller,« uddyber Peter Christian Hvidberg Petersen.

Dyrene kan for eksempel blive sat til at finde vej gennem en form for labyrint, hvor de modtager forskellige former for belønning undervejs. Efterfølgende skal de så forsøge at gentage løbet, hvilket vil sige, at de skal bruge deres hukommelse.

Et skridt på vejen mod mere viden om Alzheimers sygdom

Med muligheden for at kunne aktivere place cells på bestemte måder er det derfor et mål at kunne påvirke hukommelsen.

»Vi vil forsøge at forbedre hukommelsen hos musene. Vi vil prøve at kigge på de her grundprincipper, og så vil vi se på, om de i virkeligheden kan overføres til dyremodeller med Alzheimers sygdom,« siger han om det fire år lange projekt.

Alzheimers sygdom er netop karakteriseret ved en svækket hukommelse, og cirka 3.400 danskere får hvert år stillet diagnosen. 
På langt sigt er det derfor håbet, at forskningen kan være et skridt på vejen imod nye behandlingsstrategier.

»Vi ved, at det er disse kredsløb i hippocampus og de øvrige hukommelsesområder i hjernen, der er påvirket. Og samtidig ved vi, at de funktioner, som svækkes i alzheimerpatientier, altså vores hukommelse, vores evne til at koncentrere os, vores rumopfattelse og vores evne til at løse problemer, er associeret med de samme hjerneregioner. Så det giver en deklaration på, at det er dér, vi skal begynde. Det er de her kredsløb, vi er nødt til at vide mere om. Og vi er nødt til at vide mere om, hvordan de bliver påvirket, for eksempel i forbindelse med demens,« slutter Peter Christian Hvidberg Petersen.