Hjernen stiller seg inn på bestemte frekvenser, akkurat som vi stiller inn radiokanal. (Illustrasjon: Håkon Fyhn)

På samme bølgelengde

Hjernens informasjonssortering er avslørt. Den har mange likheter med radio. Ulike deler av hjernen deler informasjon på ulike frekvenser.

Hjernen din bombarderes med all slags informasjon; fra minnet om gårdagens deilige middag til sjefens ordrer på morgenmøtet.

Men hvordan klarer du å fange akkurat den ene tanken du vil konsentrere deg om, og ignorere alt annet, inntil du igjen skal skifte fokus?

Forskere ved Kavli Institute for Systems Neuroscience og Senter for hukommelsesbiologi ved NTNU har avslørt en mekanisme som hjernen bruker for å håndtere de enorme informasjonsmengdene som kontinuerlig strømmer på fra alle kanter.

Still inn frekvensen

Tenk deg:

Du slår på radioen, søker etter rett kanal. Systemet henger seg fast, og du ender med å lytte på noe som ligger midt mellom to stasjoner.

Det er en frustrerende kombinasjon av nyheter om svineinfluensa og Michael Jacksons siste hit – og omtrent umulig å konsentrere seg om bare én stasjon.

Å finne rett frekvens er den eneste måten du kan få til å fokusere på det du vil lytte til, enten det er nyhetene eller musikken. På samme måte jobber hjernens celler. Hjerneceller har nemlig evnen til å sende på ulike kanaler, som en radio.

Og akkurat som når vi må finne rett kanal for å få fram favorittmusikken, så må mottakerne i hjernen stille inn sine kanalvalg.

– Ulike deler av hjernen deler informasjon på ulike frekvenser,  akkurat som en radiosender og en radio, forteller forsker Laura Colgin ved Kavliinstituttet.

– Å være på rett kanal er den eneste måten du kan oppfatte den informasjonen du er ute etter, og unngå at alt blir støy.

Bølger bærer med seg minner

Colgin og hennes kollegaer målte hjernebølger i rotter. De sjekket tre ulike deler av hippocampus, som er hjernens senter for hukommelse.

Laura Colgin.

Laura Colgin.

Mens de lyttet til hjernebølgene, gikk det opp for dem at et spesielt frekvensområde kunne inneholde mer informasjon enn de hadde trodd.

Forskerne finstuderte et sett høyfrekvente hjernebølger: gammabølger. Forskere mener at disse bølgene kan ha noe med hjernens bevissthet å gjøre, uten at noen har kunnet forklare hvorfor bølgene varierer så mye både i frekvens og over tid.

– Vi fant ut at informasjonen i hjernen flyter på toppen av disse bølgene, omtrent slik sanger i radioen sendes på ulike kanaler med ulik bølgelengde, forklarer Colgin.

– Gamle minner, for eksempel, fraktes på bølger med lav frekvens. Fra en annen del av hjernen kommer det informasjon om hvor du er akkurat nå. Denne informasjonen sendes på en annen frekvens.

Hjernen stiller seg inn

– Du vet hvordan vi pleier å beskrive god kommunikasjon ved å si at man er på samme bølgelengde, spør Colgin.

– Det vi har vist, er at kommunikasjon i hjernen rent faktisk skjer ved å være på samme bølgelengde.

Tilbake til radiosøkerknappen som satte seg fast mellom kanaler. Hva ville vi gjort? Slått av radioen?

Hjernen har bedre løsninger for sånt. Forskeren forklarer at de ulike delene i hjernen holder styr på informasjonsstrømmen ved å stille seg inn på den kanalen den ønsker å lytte på.

Både mottager og avsender vil være på samme bølgelengde, rent faktisk. Er det kanalen for minner, så vil frekvensen være lavere enn om det er den indre GPS’en som skal kobles inn.

– Hippocampus viste seg å være en effektiv lyttestasjon som klarer å filtrere vekk alt annet enn det den vil lytte på, uavhengig av hvor mye informasjon som kommer inn, forteller Colgin.

– Når hippocampus synkroniserer seg mot en informasjonsbølge, vil den stenge ute alt annet. Den kan nemlig stille seg selv inn på den rette frekvensen for å lytte uforstyrret til ønsket kanal.

Forhåndsprogrammerte kanaler

Colgin forteller at cellene ikke lytter til en og samme kanal særlig lenge. Mange ganger hvert sekund svitsjer de fram og tilbake for å oppdatere seg på hva som skjer. Det er som å ha evne til å lytte til mange radiostasjoner bortimot samtidig, og likevel klare å unngå rot i informasjonen.

Slik klarer hjernen å sortere mellom det som skjer akkurat nå, og det som har skjedd tidligere. Det er derfor du vil legge merke til hva som har forandret seg når du kommer hjem til barndommens rike.

– Hvis ikke hjernen holder styr på sånt, så vil vi straks gå i surr med både hvor vi er og hva som skjer rundt oss, forteller Colgin.

– Cellene som hopper fra kanal til kanal, fungerer omtrent som forhåndsprogrammerte radiostasjoner. De kan fokusere på én bit informasjon om gangen, og ikke gå i surr.

Superraskt sorteringssystem

Forskerne ved Kavli-instituttet tror dette er et underliggende prinsipp for all informasjonshåndtering i hjernen

– Kanalvelgersystemet peker i retning av et superraskt system for informasjonssortering i hjernen, sier Edvard Moser, direktør ved Kavli-instituttet.

– Den klassiske oppfatningen har vært at informasjonsflyten i hjernen følger de fastlagte fysiske banene, altså i form av elektriske signaler mellom de nervecellene som er koblet sammen, og at endringer skjer ved å modifisere koblingene mellom cellene.

– Våre resultater peker på et nytt lag av informasjonshåndtering som er mye mer fleksibelt.

– Når celler bombarderes med tusenvis av innkommende strømmer av informasjon, kan de enkelt velge hva de skal lytte til og ignorere resten. Vi tror denne kanalvelgerfunksjonen i hjernen er et generelt prinsipp som brukes i alle deler av hjernen for å øke og lette kommunikasjonen mellom de ulike delene.

Kanalrot forklarer schizofreni?

Mennesker som lider av schizofreni, har ofte problemer med å sortere informasjon i hjernen.

De kan tro at de lytter til stemmer som snakker til dem, mens det i virkeligheten kan være minner om stemmer fra en tidligere samtale, minner fra en film de har sett, eller en blanding av slikt.

– Vi kan ikke si med sikkerhet at det er denne kanalvelgeren som har gått i surr i hjernen til schizofrene, sier Laura Colgin.

– Men vi vet at det er registrert unormale gammabølger hos schizofrene. De kan ha inntrykk som arter seg litt som en kanalvelger som har blitt stående fast mellom to stasjoner, avslutter hun.

Referanse:

Resultatene er publisert i denne ukens utgave av Nature, i artikkelen
«Frequency of gamma oscillations routes flow of information in the hippocampus