Edvard og May-Britt Moser tar i bruk virus for å skru av og på bestemte nerveceller. (Foto: Geir Mogen)

Virus viser vei i hjernen

Hvordan arbeider hjernen for å finne ut hvor vi er? Snille virus og genetiske gjøkunger gir oss svaret.

Kavli-instituttet ved NTNU har tidligere funnet hjernens egen GPS – en bestemt type celler som er opphavet til stedsansen.

Nå tar forskerne i bruk genteknologien for å komme videre:

De vil finne ut hvordan kompliserte mentale fenomener som hukommelse, stedsans og beslutninger oppstår i samspillet mellom millioner av nerveceller.

Alt dette gjøres i rottehjerner.

Lille Virus visergutt

Det har lenge vært kjent at slike erfaringsbaserte funksjoner er resultatet av samhandling mellom tusenvis av nerveceller spredt utover i hjernen, og millioner av kontaktpunkter mellom dem.

Det har imidlertid vært umulig å få studert dette eksperimentelt tidligere. Man har manglet metoder for å påvirke bare utvalgte celletyper i samme hjerneområde.

Ny genteknologi forandrer på dette. Prosjektet tar i bruk virus for å skru av og på bestemte nerveceller. Det er snakk om «snille» virus, som ikke kan kopiere seg selv og gjøre skade.

Virusets eneste funksjon er å være bud: Det tar med seg et fremmed gen innover blant hjernecellene, finner fram til riktig celletype og leverer fra seg genet der. Cellene tar opp genet og gjør det til sitt eget.

Deretter begynner de å produsere det proteinet som genet har med seg «oppskriften» på. Dette forandrer cellens egenskaper.

Familiens gjøkunger

– De nye genene som blir plassert inni nervecellene, er litt som gjøkunger, sier professor Edvard Moser ved Kavli-instituttet.

– De er annerledes, men blir betraktet som en del av familien. Vi som kjenner «gjøkungenes» egenskaper, vet hvordan vi får dem til å synge og hvordan vi får dem til å tie stille.

– Eller, som vi kaller det: slå av og på genene. Det er det som er genialt, og som gjør at vi kan studere hvilke celler som gjør hva der inne i hjernen, sier Moser.

De nye genene kan skrus av og på ved for at det eksempel tilføres bestemte stoffer i rottenes drikkevann. Når genene er skrudd på (uten drikketilsetning), produserer de bestemte proteiner.

Når genene skrus av (med drikketilsetning), stanses produksjonen av det bestemte proteinet. Proteinene er viktige for at cellene skal kunne sende bestemte typer signaler.

Med kontroll på hvordan signalene sendes, har man kontroll på aktiviteten i de bestemte cellene man studerer. Gjennom det kan man studere cellens funksjon.

På jakt etter helheten

Ved å studere rottehjerner har forskningsgruppen i Trondheim kartlagt mange ulike typer celler som jobber sammen i nettverk. (Foto: Gorm Kallestad)

Ved å studere rottehjerner har forskningsgruppen i Trondheim kartlagt mange ulike typer celler som jobber sammen i nettverk. (Foto: Gorm Kallestad)

Moser forteller at prosjektet tar utgangspunkt i oppdagelsen av hjernens stedsans. Forskningsgruppen i Trondheim har kartlagt mange ulike typer celler som jobber sammen i nettverk.

Så langt har de bare fått oversikt over hvordan de ulike typene jobber, men ikke hvordan den store helheten fungerer. Det skal de få nå.

De starter arbeidet med å få eksakt kunnskap om hvordan hjernen beregner hvor vi er. Med den nye genteknologien er dette mulig.

Stedsansen blir den første av såkalte høyere erkjennelsesmessige egenskaper som vi kan klare å forstå på et så grunnleggende nivå.

Prosjektet er utpreget tverrfaglig. Kjernen er nevrofysiologi og nevropsykologi der man måler signaler fra mange nerveceller samtidig med at rotter leter seg fram gjennom labyrinter.

Europeisk støtte

Kavli-instituttet får nå 20 millioner kroner i stipend fra det europeiske forskningsrådet (ERC), via programmet ERC Advanced Investigator Grants.

– De 20 millionene kommer godt med, forteller Moser.

– Dette prosjektet bringer norsk hjerneforskning enda et steg framover. Det er også en enorm inspirasjon for grunnforskning på det mekanistiske grunnlaget for mentale funksjoner.

– Det vil bringe oss langt mot en forståelse av hvordan nerveceller produserer mentale funksjoner, og vil på sikt også bidra til behandling av sykdommer hvor hjernen er angrepet, sier Moser.