Kanskje litt mer til høyre…?

De leter etter hukommelsen. Foreløpig har de funnet stedsansen. Og fått finansiering til evig tid.

Hvordan virker hukommelsen? Hva skjer i jungelen av biologiske elektriske kretser som gjør at du kan minnes lukten av bestemors nybakte boller, gjenkalle ditt første kyss og ramse opp tyske preposisjoner?

Ingen vet, men noen er på sporet. Ekteparet Edvard og May-Britt Moser vil finne hukommelsen, intet mindre.

Foreløpig har de funnet stedsansen, og sikret forskningsmiljøet sitt finansiering til evig tid. Hvordan kan slikt gå an?

Hjerne- og kjernefamilie

Forsøksdyr er ubrukelige hvis de ikke trives, og rottene i Moser-laboratoriet blir deprimerte hvis de sitter for mye alene i burene sine. Derfor blir de både lekt og kjælt med. De har fått kassevis med Lego, og dessuten små, krøllete papirremser til å bygge reir av. Foto: Geir Mogen

Forsøksdyr er ubrukelige hvis de ikke trives, og rottene i Moser-laboratoriet blir deprimerte hvis de sitter for mye alene i burene sine. Derfor blir de både lekt og kjælt med. De har fått kassevis med Lego, og dessuten små, krøllete papirremser til å bygge reir av. Foto: Geir Mogen

Professorene Moser & Moser er tospannet som har satt Trondheim på kartet som en verdensby innen hjerneforskning. Ekteparet Edvard og May-Britt er tobarnsforeldrene som klarte å sjonglere begrepene kjernefamilie og hjernefamilie, med lekegrind utenfor laboratoriet og barna i bagasjen på reiser verden rundt.

Oslo 1996: Med to barn og hver sin ferske doktorgrad er psykologene Edvard og May-Britt Moser klar for den store verden. De har et mysterium å løse: Hvordan produserer hjernen atferd? De forstår at dette spørsmålet ikke kan besvares uten forståelse for de aller minste sammenhengene: hjernens nettverk av celler som kommuniserer på ymse vis.

«Vi måtte tilpasse både forsøkene og teorien for å få nye svar.» Edvard Moser, professor i nevrovitenskap.

Trondheim, samme år: Embetsstudiet i psykologi er under oppbygging på NTNU, og staben ved Psykologisk institutt skal utvides. Edvard og May-Britt Moser oppfordres til å søke. De er bare sånn passelig interessert:

– Trondheim var egentlig ikke et alternativ. Vi var interessert i det biologiske grunnlaget for hukommelse, og på den tiden fantes det ikke noe miljø for å forske på slikt i Norge. Vi sendte likevel inn en søknad, og fikk stilling, men det var fremdeles ganske uaktuelt å flytte nordover. Dessuten måtte vi ha to stillinger hvis vi skulle vurdere å komme til Trondheim. Selvsagt regnet vi med at det var uaktuelt, men de hadde et visst slingringsmonn, så jammen fikk vi tilbud om to stillinger.

Ekteparet forsto at de måtte gjøre seg enda vanskeligere:

– Det fantes jo ikke noe laboratorium av den sorten vi trengte her, så vi la inn krav om å få bygge opp et laboratorium av en viss størrelse, minnes Edvard Moser. – Vi sa også at vi trengte en del utstyr. Og nå var vi i hvert fall sikre på å få nei.

Men langt ifra: De fikk både utstyr og lab, og dermed var det bare å reise oppover og begynne.

Til evig tid

– Skal man komme langt, må man jobbe beinhardt, slår paret fast. – Og når man virkelig brenner for noe, er det heller ikke lett å legge det til side. Med tomme rom begynte vi virkelig på bunnen, bygget lab’en, vasket rottekasser, gjorde forsøk, og var ganske alene de tre første årene. Vi hadde barnehageplass, men det var et kunststykke å få hverdagene til å gå opp. Vi bruker å si at det barna eventuelt har tapt på å være med oss på jobben, har de fått igjen ved å ha fått se det meste av verden.

Planen var å bli i Trondheim i fem år, og deretter reise utenlands. Men rottene trivdes, og det samme gjorde forskerparet. De fikk etter hvert strategiske forskningsmidler fra Norges forskningsråd og god støtte fra NTNU. I 2002, etter at flere utenlandske forskere hadde sluttet seg til, fikk miljøet status som SFF, Senter for fremragende forskning. Senter for hukommelsesbiologi (i dag: Kavliintituttet Senter for nevrale nettverk) ble født. SFF-statusen sikret senteret finansiering i ti år.

I år fikk senteret finansiering «til evig tid». For slik står det i avtalen mellom NTNU, Kunnskapsdepartementet og Kavli Foundation – en avtale som gjør senteret til et såkalt Kavli Institute, det 15. i rekken. Kavli Foundation finansierer fremragende forskningsmiljøer innenfor nanoteknologi, astrofysikk, teoretisk fysikk og nevrovitenskap, og miljøet i Trondheim ble bedt eksplisitt om å sende inn en søknad. Slik ble senteret verdens fjerde Kavli-institutt innenfor nevrovitenskap.

Rom for å feile

Hjernens hemmeligheter er som et lukket roms mysterium. Når rotta utforsker den svarte boksen, får May-Britt Moser sine spor fra sensorene som er i rottas hjerne. Gradvis kan de pusle sammen hukommelsens biter. Foto: Geir Mogen

Hjernens hemmeligheter er som et lukket roms mysterium. Når rotta utforsker den svarte boksen, får May-Britt Moser sine spor fra sensorene som er i rottas hjerne. Gradvis kan de pusle sammen hukommelsens biter. Foto: Geir Mogen

– Utmerkelsen sikrer oss rundt sju millioner kroner årlig, forklarer Edvard Moser. – Det er mye mindre enn hva vi får som SSF, men det betyr en del for langsiktigheten. Det gir oss muligheten til å bli dristigere i forskningen, og forfølge ideer på et annet nivå.

Vi trenger ikke å tenke på at alt vi gjør, må ende opp som publiserbare resultat i løpet av en doktorgrad. Vi får rom for å feile en gang iblant, og tid til å utvikle teoriene rundt ideene og gjøre forsøk over et annet tidssperspektiv. Det er sånt som gjør det mulig å foreta kvantesprang innen forskningen.

Hukommelsesbiologene i Trondheim har definitivt kommet i godt selskap. De andre Kavli-instituttene er velrenommerte faggrupper på MIT, Columbia, Yale, Harvard, Caltech

– alle de virkelig anerkjente universitetene. Flere av Kavli-instituttene har nobelprisvinnere blant sine ansatte.

Moser & Moser er selv verdensberømt i sitt fagmiljø, og får stadig tilbud om akademiske posisjoner andre knapt våger å drømme om. Men paret har for lengst skrinlagt alle flytteplaner. De har selv bygd opp det de ønsket seg, og nå kommer de utenlandske toppforskerne til Trondheim.

Det siste tilskuddet til gruppen er den nederlandske professoren Menno Witter. Han har samarbeidet med Mosergruppen siden 2000. I år har han blitt leder for senterets forskningsgruppe i nevroanatomi, og flyttet nylig permanent til Trondheim. Det er her det foregår på hukommelsesfronten.

Søkte terreng, fant kart

Om hukommelses puslespill ennå mangler en del brikker, er det likevel noe Moser & Moser har funnet: et indre navigasjonssystem som fungerer bedre enn GPS, og uten satellitter. Stedsansen.

– Det var jo ikke den vi lette etter, slår Edvard Moser fast. – Men at vi fant denne spesielle celletypen som er opphavet til stedsansen, illustrerer et viktig poeng ved grunnforskningen: Vi må være årvåkne for det som ikke nødvendigvis passer med våre forventninger. Allerede i 2002 hadde vi resultater med en type celler som ligger i et område innenfor hippocampus i hjernen. Cellene her var en del av signal-loopen vi undersøker for å kartlegge hvordan hukommelsen lages.

Det var tydelig at disse cellene fortalte oss noe om navigasjon, men vi forsto ikke helt hva de betydde. Vi måtte tilpasse både forsøkene og teorien for å få nye svar. Vi begynte å lete i entorhinal cortex, en stasjon lengre oppe i hukommelseskretsen. Der fant vi celler som lagrer informasjon om hvor man til enhver tid befinner seg. Cellene samarbeider om å gi hjernen et slags kart over omgivelsene, og gir til sammen informasjon om hvor rotta er, hvilken retning den beveger seg i, og lengden på de ulike distansene den beveger seg.

Ikke publiser for mye!

Den svarte streken viser hvor rotta har sprunget og spasert rundt i den svarte boksen. De røde prikkene viser hvor i boksen bestemte hjerneceller har våknet til liv og sendt et signal om at «Hei, nå er jeg akkurat på det stedet igjen!». Såkalte stedsceller er en vesentlig del av hjernens evne til å lage seg kart over omgivelsene, vår stedsans. Foto: Geir Mogen

Den svarte streken viser hvor rotta har sprunget og spasert rundt i den svarte boksen. De røde prikkene viser hvor i boksen bestemte hjerneceller har våknet til liv og sendt et signal om at «Hei, nå er jeg akkurat på det stedet igjen!». Såkalte stedsceller er en vesentlig del av hjernens evne til å lage seg kart over omgivelsene, vår stedsans. Foto: Geir Mogen

– Det er beinhardt arbeid å komme så langt som vi har gjort, forteller May-Britt Moser. – Vi har alltid vært veldig bevisst på å være skikkelig oppdatert på hva som foregår i bredden av fagfeltet, for å bli inspirert og få ideer til hvilke sammenhenger som eksisterer. Men når det kommer til vår egen forskning, så passer vi på å stille veldig konkrete spørsmål, undersøke det som kan undersøkes, og være ekstremt fokusert på akkurat det området vi har valgt oss ut. Fokus og hardt arbeid. Og så må man passe på ikke å publisere for mye.

Den siste kommentaren skaper nok noen hevede øyenbryn rundt om, men forklaringen kommer raskt:

– Du kan publisere tre artikler og bli verdensberømt, mens 300 artikler lar deg forbli en som ingen vet noe om. Vi passer på bare å publisere det vi har bunnsolid forklaring på. Kvalitet framfor kvantitet. Det er det som gir resultater, og i neste omgang videre finansiering, slik at vi kan jobbe videre med neste problemstilling.

Bonus for demensforskningen

Hjerneforskning er klassisk grunnforskning, der man ikke skal finne løsningen på et problem, men finne ut hvordan ting henger sammen. Likevel har ekteparets forskning på den velfungerende hjernen fått konsekvenser for de hjernene som ikke virker så godt lenger.

Resultatene fra Moserlab’en har fått konsekvenser for demensforskningen. Funnet av stedsansen er et skritt på veien til å kunne stille en diagnose svært tidlig i sykdomsforløpet. Det har stor betydning for å bremse utviklingen av demens, og etter hvert finne en behandling.

– Stedsansen er ofte det første som ryker ved demens, forklarer Edvard Moser. – Nå som vi kan si eksakt hvor i hjernen sted sansen befinner seg, blir det mulig å scanne menneskers hjerner for å se om akkurat dette stedet er intakt.

Skreddersydde hjerner

Fagfeltet nevrovitenskap har forandret seg mye i det siste, slår Edvard Moser fast. – Mest på grunn av nye metoder som gjør det mulig å gjøre andre typer forsøk. Det er to retninger, to metoder, som peker seg ut og som vi kommer til å jobbe mye mer med framover. Det ene er de nye genetiske metodene som gjør at vi kan slå av og på signaler fra bestemte celletyper på helt konkrete steder i hjernen, når vi vil.

Det andre er ikke en biologisk metode, men datasimulering. Det kan hjelpe oss til å lage gode modeller for hvordan nervecellene jobber sammen. Slik kan vi få en oversikt over hva som er mulig og ikke mulig i cellenettverkene i hjernen, og vi får et bedre grunnlag for å lage gode hypoteser og designe bedre forsøk. Dette gir oss muligheten til å forstå kausaliteten, sammenhengene, hva som styrer hva, i større grad enn tidligere.

Men hva som er den neste av hjernens hemmeligheter de skal avsløre, vil de ikke ut med.

Fred Kavli utdannet seg ved NTH og reiste senere til USA og bygde opp en formue. Han finansierer forskning innenfor blant annet nevrovitenskap. Bare framragende miljøer kommer i betraktning, og Moser-miljøet ble eksplisitt bedt om å søke. Foto: Steinar Fugelsøy, Adresseavisen

Fred Kavli utdannet seg ved NTH og reiste senere til USA og bygde opp en formue. Han finansierer forskning innenfor blant annet nevrovitenskap. Bare framragende miljøer kommer i betraktning, og Moser-miljøet ble eksplisitt bedt om å søke. Foto: Steinar Fugelsøy, Adresseavisen

Men vi har noen resultater, og noe på gang, smiler Edvard Moser.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En hatt full av elektronikk Alle forsøksrottene har en liten «hatt» på hodet. Den er full av elektronikk, og har små sensorer som stikker ned inn i hjernen på dyret. Når cellene som står i nærheten av en sensor, sender et signal, går signalet via sensoren og kablene fra «hatten» inn i datamaskinen, som registrerer styrken og varigheten på signalet. Når rotta nærmer seg et bestemt punkt i boksen, begynner vi å høre en poppende lyd fra datamaskinen. Akkurat som når de første popkornene begynner å sprette rundt i en varm kasserolle. Sekundet etterpå har rotta forflyttet seg litt, og nå knitrer det i vei, for så å dø ut igjen når rotta tar en ny vending. Ei rotte kan ha en serie elektroder i hjernen, men den kjenner ingenting, for hjernen kjenner verken berøring eller smerte. Foto: Geir Mogen

En hatt full av elektronikk
Alle forsøksrottene har en liten «hatt» på hodet. Den er full av elektronikk, og har små sensorer som stikker ned inn i hjernen på dyret. Når cellene som står i nærheten av en sensor, sender et signal, går signalet via sensoren og kablene fra «hatten» inn i datamaskinen, som registrerer styrken og varigheten på signalet.
Når rotta nærmer seg et bestemt punkt i boksen, begynner vi å høre en poppende lyd fra datamaskinen. Akkurat som når de første popkornene begynner å sprette rundt i en varm kasserolle. Sekundet etterpå har rotta forflyttet seg litt, og nå knitrer det i vei, for så å dø ut igjen når rotta tar en ny vending. Ei rotte kan ha en serie elektroder i hjernen, men den kjenner ingenting, for hjernen kjenner verken berøring eller smerte. Foto: Geir Mogen