Vi trenger langsiktig og stabil støtte til hjerneforskningen, som står i samsvar med den alvorlige situasjonen vi står overfor. Og vi trenger kloke mennesker, som forstår nødvendigheten av forskning – som våger å ta ansvar for investering i ny kunnskap som på sikt vil gi samfunnet svar og løsninger på de hjernesykdommene millioner av mennesker i dag lider under, sier May-Britt og Edvard Moser til Min hjernehelse i forbindelse med tildelingen av Hjernerådets forskningspris 2023.

De to professorene startet sin hjerneforskning i 1996 som nevrovitere, med doktorgrader i psykologi. – Vi ønsket å forstå de høyere hjernefunksjonene; kognisjon, tankevirksomhet, hukommelse, planlegging og beslutningstaking. Vi ville forstå det på et nevralt nivå. Hva er det nervecellene gjør for å produsere disse evnene og funksjonene? forteller Edvard Moser i NTNUs podkast «De store spørsmålene».

For hvert år er de kommet litt lengre. I 2014 vant Moser og Moser nobelprisen i fysiologi eller medisin. Prisen delte de med John O’Keefe ved University College London.

– Da vi begynte hadde vi akkurat lært oss å måle elektriske signaler fra individuelle nerveceller, mens ei rotte eller mus gjorde forskjellige oppgaver mens den gikk naturlig rundt. Vi kunne måle ei celle om gangen, kanskje noen ganger 3-4 celler. Hvis vi var heldige, klarte vi å måle 10 celler på en gang.

Det vi kunne gjøre da var å finne ut «hva er egenskapen til den og den cella?». Og så så vi at de hadde spesielle egenskaper, spesielt i navigasjon, i evnen til å finne frem. Vi så at det var celler som hadde helt bestemte aktivitetsmønster, for eksempel gittercellen. Det var for den oppdagelsen vi fikk Nobelprisen, forteller Edvard i podkasten.

Siden starten i 1996 har May-Britt og Edvard bygget et sterkt miljø innen nevrovitenskapelig forskning ved NTNU. I årene som er gått har de gjort mange viktige oppdagelser. Her er noen av dem:

Gridceller/gitterceller

I 2005 gjorde Moser og Moser sitt internasjonale gjennombrudd. Da oppdaget de noen nerveceller i hjernen som de kalte gitterceller. Disse cellene er viktige for stedsans og orienteringsevne. Gittercellene antas å representere, eller kode, omgivelsene rundt oss, og de spiller en nøkkelrolle i dannelsen av mentale kart over omgivelsene våre. Funnet av gittercellene har betydning for forståelsen av sykdommer som angriper tinninglappen. Viktigst i så måte er kanskje Alzheimers sykdom, en demenssykdom som blant annet kan gi redusert orienteringsevne.

Tidssansen

I 2018 fant Moser og deres forskerteam det som kan beskrives som tidssansen. Hva vi fyller tiden vår med, endrer vår subjektive opplevelse av tid. Det er et helt nettverk av celler som forskerne mener skaper subjektiv tid, og holder orden på rekkefølgen av hendelsene for oss. Disse signalene blir videre sendt til hippocampus, området for hukommelse, og skaper våre minner.

– Subjektiv tid, eller opplevd tid, er evnen til å si hva som skjedde fra start til slutt. Nervecellene registrerer tid som er gått i form av rekkefølgen til ulike hendelser, uttalte Edvard Moser til NRK. Oppdagelsen av tidssansen er også fundamental for forskningen på Alzheimers sykdom. Svekket tidssans, som evnen til å huske hva som skjedde i går og hva vi nettopp var i gang med å skulle gjøre, er en annen av de tidlige kjennetegnene for Alzheimers sykdom.

Objekt-vektorceller

I 2019 oppdaget teamet til May-Britt og Edvard en ny type hjernecelle, nemlig hvilke celler som måler avstand og retning til alle objektene i våre omgivelser. Hjernecellene har fått navnet objekt- vektorceller, og viser hvordan vi forholder oss til ting vi har rundt oss.

Eksempel: Når du ser en hindring i veien foran deg sendes sanseinntrykket inn til objekt-vektorcellene inne i hjernen. Disse cellene måler hele tiden avstanden og retningen til hindringen. Den informasjonen blir så videresendt til andre celler, som igjen gir beskjed til kroppen om at du ikke kan gå akkurat der.

– Objekt-vektorcellene jobber sannsynligvis sammen med gridcellene. Gridcellene lager et koordinatsystem, og objekt-vektorcellen gjør beregninger av objekter. Alt dette handler i bunn og grunn om hvordan vi er i stand til å orientere oss i et miljø, fortalte Edvard i et intervju med NRK.

Smultringen (torus)

I fjor oppdaget Mo- ser-miljøet ved NTNU hvordan tusenvis
av nerveceller jobber sammen for å danne stedsansen vår. De fant ut at hjernecellene danner et nettverk som ligner en smultring- form. (En torus er et matematisk objekt. Den har form som en smultring uten fyll.)

Studien om smultring-formen skal være første bevis på hvordan hjernen vår organiserer en høyere mental funksjon.

– Dette nettverket av celler som jobber sammen, er årsaken til at vi mennesker blant annet klarer å løse superkompliserte oppgaver på kort tid, forklarte forskerne til NRK. Dette har lenge vært en kjent teori, men det var først i fjor den lot seg bevise.

Mini2P

Moser-laben kom også med en annen stor nyhet i fjor, denne gangen en oppfinnelse. Som de aller første i verden har de klart å utvikle et lite minimikroskop som fungerer som et slags vindu inn i hjernens celle-nettverk.

Med mikroskopet på hodet kan musa springe fritt rundt samtidig som miniskopet fanger opp all aktivitet. Det betyr at forskerne kan studere hjernens nettverk i naturlig tilstand. I høy oppløsning kan man se hvordan tusenvis av celler endrer aktivitet når musa springer rundt. Det er et direkte innblikk i hjernen og hva som skjer i nervecellene. Slik kan forskerne se hvordan cellene arbeider for å oppnå blant annet stedsans og hukommelse.

Få bedre forståelse

– Det vi er med på nå er en utvikling der vi forstår gradvis bedre og bedre høyere hjernefunksjoner, navigasjon, det å finne frem, ikke bare hukommelse, men også grunnlaget for tenking og refleksjon, ideer og planlegging. Jeg tror at denne forskningen her både vil forklare hva som skjer i normalhjernen (altså den friske hjernen), og hva som skjer i den ikke så normale hjernen. Og gradvis vil det kunne hjelpe oss å få en bedre forståelse av nevrologiske og psykiatriske sykdommer, sier Edvard Moser i podkasten «De store spørsmålene.»

– Det store hårete målet vårt er å finne ut: «Hva er den magiske transformasjonen mellom aktivitet i nerveceller, som da er materialistisk fysisk på en måte, og det vi selv opplever som mentale prosesser?

Kilder: Kavli-instituttet ved NTNU, NRK, Store norske leksikon