Hvordan lagrer hjernen det du erfarer så du faktisk husker det du har lært dagen etter og senere?
I et eksperiment ble mus først lært opp til at et bilde med et spesielt mønster betød at de fikk en belønning i form av søt drikke. Så ble to ulike grupper med mus satt foran en dataskjerm. De fikk se flere bilder med ulike mønstre. For å vise at de husket hvilket bilde som ga belønning, måtte musene slikke på en liten «kran» som ga belønningen.
Mens musene gjorde dette, overvåket forskere ved Universitetet i Oslo aktiviteten til hjernecellene gjennom et spesielt mikroskop.
– Det tok litt tid før musene skjønte hvilket mønster som ga belønning. Vi kunne altså se hva som skjedde med nervecellene mens de lærte oppgaven, sier forsker Kristian K. Lensjø. Han jobber på Institutt for medisinske basalfag og på Institutt for biovitenskap på Universitetet i Oslo.
– I tillegg fulgte vi med på hva som skjedde i hjernen til musene i timene etter forsøket, når dyrene hvilte.
I en ny studie i tidsskriftet Science Advances beskriver Lensjø og kolleger hva som skjedde i eksperimentet.
PV-nevroner sørget for å spille av minnene igjen og igjen
Det er godt kjent at minner blir sterkere når man slapper av eller sover etter å ha lært noe nytt. Men hvordan ulike typer nerveceller bidrar til denne prosessen, var uklart.
– Ved hjelp av moderne genteknologi skrudde vi av aktiviteten til noen spesielle nerveceller i hjernebarken kalt PV-nevroner når musene hvilte etter læringen, forteller forskeren.
En annen gruppe mus som var i kontrollgruppa, hadde fortsatt PV-nevronene påskrudd. De hadde masse aktivitet i nevronene i timene etter forsøket. Nevronene ble aktivert på ny hundrevis av ganger, og spilte av erfaringene om igjen og om igjen.
Spesielt de nervecellene som hadde vært aktive da «riktig» bilde ble vist fram, var fortsatt aktive.
Dagen etter satte forskerne musene i gang med samme eksperiment hvor de viste fram bilder.
– Musene som hadde normal hjerneaktivitet med PV-nevronene i funksjon etter det første eksperimentet, husket det de hadde lært. De slikket på kranen som utløste belønning. Hos den andre gruppa mus, der PV-nevronene var koblet av, var det som om musene ikke hadde lært noe som helst. De husket ikke øvelsen, sier Torkel Hafting. Han er professor ved Institutt for medisinske basalfag.
Forskningen er avgjørende for å forstå ulike hjernelidelser som rammer hukommelsen, som demens, og for å forstå kognitive funksjoner.
Læring involverer mange deler av hjernen
Når man lærer noe, kommer det gjerne signaler fra sanseorganene og disse bearbeides i mange ulike deler av hjernen. For at denne prosessen med å lagre minner for framtiden skal få gå sin gang, viser det seg at søvn er viktig.
– Det vi kaller «minnekonsolidering» skjer særlig under hvile og søvn, når hjernen bearbeider og sorterer opplevelser, forklarer Hafting.
Det har lenge vært kjent at hjerneceller i hippocampus, et sentralt hjerneområde for hukommelse, aktiveres på nytt og på nytt når noe læres. Men langtidslagringen skjer i nettverk av hjerneceller som er spredd utover store deler av hjernebarken.
– Selv noe så enkelt som å lære assosiasjonen mellom et bilde og belønning krever et nøyaktig samspill mellom ulike hjerneområder. Det viste seg at aktiviteten i et lite hjerneområde som kalles postrhinal cortex var avgjørende for å lagre denne typen minner. Til nå har det vært vanskelig å finne ut hvordan langtidslagringen skjer så du husker det du har lært i etterkant. Det har også vært uvisst hvordan ulike typer nerveceller bidrar i prosessen. Det er her vår nye studie kommer inn, sier han.
Minnene må videre til hjernebarken for å bli lagret
For at hjernecellene skal spille av minnet på nytt, er det avgjørende at de riktige cellene aktiveres i riktig rekkefølge. På samme måte som et orkester er avhengig av en dirigent som passer på takten og balansen mellom instrumentene i en symfoni, er det PV- cellene som dirigerer aktiviteten som skal til for å lagre minnene i hjernen.
– Selv om alle de andre hjernecellene var aktive, så var rytmen ødelagt når vi koblet ut PV-cellene, og da fikk man ikke lagret minnene i hjernebarken, sier Hafting.
Disse nevronene utgjør mindre enn 5 prosent av cellene i hjernebarken, og holder til i en liten del av dette området som kalles postrhinal cortex.
Med dette er forskerne ved Universitetet i Oslo og kolleger ved Harvard Medical School kommet et langt skritt videre i å finne ut hvordan vi etter at vi har lært noe, får lagret minnene slik at vi husker dem senere.
Les mer:
Local inhibitory circuits mediate cortical reactivations and memory consolidation