Nobelprisen neste?

May-Britt Moser koser med forsøksrotta som har elektroder festet til hjerna som en krone på hodet.

Nobelprisen neste? Slik innledet Sunnmørsposten en lengre reportasje om ekteparet Moser lørdag 9. april 2011. 

May-Britt og Edvard Moser.  Foto: Geir Mogen/NTNU / NTB scanpix

Nøkkelen til hukommelsen Ved å bruke elektriske impulser i hjernen hos rotter har forskerne funnet ut at nøkkelen til hukommelsen ligger i stedsansen. Nå har de også funnet ut at vi har flere stedssanser. Her er professor May-Britt Moser med en av rottene i laboratoriet ved Kavliinstituttet i Trondheim.  Foto: Geir Mogen /NTNU Info

Forskning og framtid. Forskningsrotte på Kavliinstituttet, der ekteparet Moser kan vise til store gjennombrudd i sin hjerneforsknnig. Vi vet med sikkerhet at kunnskap og kompetanse blir avgjørende for at Norge skal lykkes også i fortsettelsen.   Foto: Elisabeth Lund

HM Kongen åpner vitenskapsmuseets jubileumsutstilling i Trondheim i forbidelse med Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab (DKNVS) sitt 250-års jubileum i 2010. Her omvisning i vitenskapsmuseets jubileumsutstilling med «Vitenskap i verdens utkant» og en prat med forskerne Edvard Moser (t.h) og Morten Sylvester som forsker på hjernen og stedsans.  Foto: Gorm Kallestad / Scanpix

Nyheter

Som forskere må May-Britt og Edvard Moser (begge 48) være kreative. De er nødt til å se hva resultatene betyr, men de er også hele tiden tvunget til å være kreative i forhold til det praktiske.

Denne reportasjen stod i Sunnmørsposten lørdag 9. april 2011

– Det er litt science fiction

14. april mottar de den prestisjetunge Louis-Jeantet prisen i medisin for sitt forskningsarbeid.

– Det er litt science fiction, smiler Edvard hemmelighetsfullt. – Når vi har fått en slik pris, gir det oss lov til å gjøre prosjekter som er ganske risikofylte, men som vi har stor tro på, sier han.

– Som hva da?

– Flere og flere hjerneforskere bruker virus til å endre genene, begynner Edvard.

– Virus!?

– Dette er virus brukt på en positiv måte. Viruset er ufarlig fordi det er endret slik at det ikke kan dele seg og bli flere. Virus blir brukt til å tilføre celler proteiner som reagerer på lys. Dermed kan cellene stimuleres optisk. Dette er er et nytt verktøy for å skru av og på nerveceller.

Det skjer ved at små laser-koblede optiske fibre opereres inn i hjernen i nærheten av nervecellene som har tatt opp viruset. Disse cellene blir aktive ved stimulering av for eksempel blått lys, mens gult lyst «skrur dem av». Andre celler som ikke er infiserte av viruset reagerer ikke på lyset.
Her får forskerne mulighet til å styre mot bestemte celler for å endre egenskapene. På veldig lang sikt kan en behandle folk på denne måten, forklarer Edvard.

Til nå har man brukt medikamenter for å påvirke nervecellene til rotter (eller mennesker). På sikt kan altså virus og lys bli verktøyet.

– Problemet er at medikamenter eller andre «gammeldagse» inngrep aldri er selektive. De virker også på nabocellene og da er det vanskelig å trekke konklusjoner. Med moderne virusbasert genteknologi er det mulig å infisere bare den typen celler man ønsker å studere.

– Dermed kan man dra mye sikrere konklusjoner og man vil forstå hjernen mye raskere, forklarer Edvard.

Sunnmøringer

De tråkket sine barnesko på Sunnmøre, May-Britt og Edvard Moser. Foreldrene til Edvard kom fra Tyskland på femtitallet. Faren var orgelbygger. Han fikk først jobb på Haramsøya. Senere slo de seg ned på Hareid. May-Britt er fra Fosnavåg. Faren hennes var snekker.

Hun og Edvard gikk de to siste årene på gymnaset sammen i Ulsteinvik.

– Edvard var det soleklare skolelyset, mens jeg tok det mer med ro, men gjorde det godt når jeg anstrengte meg en smule, minnes May-Britt. Kort fortalt møttes de igjen på Universitetet i Oslo.

Som ferske psykologistudenter i 1984 var de totalt uvitende om den vidunderlige nye verden som skulle åpenbare seg for dem som hjerneforskere flere tiår senere.

– Vi syntes psykologi var diffust, og ville oppsøke noen som stelte med den biologiske siden; nevrovitenskap, men ingen drev med det. Vi fant en professor ved psykologisk institutt ved Universitetet i Oslo som ga oss litt materiale. En annen psykolog drev med rotteforsøk for å finne ut av hyperaktivitet ved nevrofysiologisk institutt. Vi begynte å møte folk. Vi var interessert i hva som skjedde i hjernen, og ville vite hvor vi kunne studere det. Vi visste mye om hvordan nervecellene oppførte seg, men hva som gjør at det blir tanker og atferd, visste vi ikke, forteller de.

De var seks stykker fra Per Andersens gruppe som tok doktorgrad i Oslo samtidig høsten 1995, innen nevrobiologi. Et halvt år senere begynte May-Britt og Edvard Moser i Trondheim. Forskerparet lot seg lokke med løfte om to stilliger og eget laboratorium, selv om laboratoriet måtte bygges opp fra grunnen av. Det fantes ikke engang lokaler for rottene. Her begynte de å studere cellene og bygget opp det som i dag er Kavliinstituttet for nevrovitenskap.

Laboratoriet

Vi er alle tilsynelatende like der vi sluses inn i det trange lokalet til laboratoriet. Skoene må av. Den hvite labdressen er trukket utenpå klærne, de blå overtrekksposene dekker føttene og håret har får et lite kledelig nett. Vi er klar for det aller helligste.

Rotteburene er stablet fra gulv til tak i et lite rom. Her er trangt om plassen.

– Snart skal de inn i et nytt og større laboratorium, forteller Edvard Moser, som er sjef for Kavliinstituttet.

Rottene vil merke det ved at de får mer plass og mer stimulerende oppstallingsmiljø. Også forskerne vil nok trives bedre i større lokaler. Buret er merket «Albert jr.» . Det er ikke navnet på rotta, men en amerikansk student som kom til dem som 18 åring, og som i dag er doktorgradstipendiat ved Kavliinstiuttet på NTNU i Trondheim. Miljøet er internasjonalt.

Hver student har to-tre rotter til disposisjon. De kjører en masse forsøk.

– Det er ekstra viktig at studentene behandler rottene fint, ellers får vi ikke resultater, sier May-Britt, som er glad for at det er slik, siden hun er så glad i dyr.

På hodet til den lille rotta er det implantert noen bitte, bitte små sensorer som er kilt nedover i hjernen. Det ser litt ubehagelig ut. Men forskerne bedyrer at det ikke er dyreplaging og at plasseringen av sensorene og festing av hatten er utført i narkose.

– Det er viktig at rottene ikke kjenner smerte eller får betennelse, ellers mister vi muligheten til å samle dataene, forklarer May-Britt, som leder arbeidet på laboratoriet. Hun klapper og koser med rotta hun har hentet fram fra buret. I likhet med de andre rottene på labben er den avla fra arten Rattus Norvegicus.

– Hvis det hadde vært dyreplaging hadde ikke rottene jobbet for oss. Rottene er nødt til å være supermotiverte, ellers blir de små esler. De gidder ikke spise eller bevege seg hvis de er i dårlig form, derfor må vi behandle dem som kjæledyr, sier hun og koser enda mer med rotta.

– Er den ikke søt? spør hun og forteller at familien Moser har to rotter hjemme også – bare for kosens skyld.

Rottene viste veg

May-Britt setter rotta den i den svarte boksen. Ved å springe etter sjokoladesmuler gir det utslag i form av elektriske impulser i rottehjerna og som ga forskerne sitt eureka! (jeg fant!)

– Hva har dere funnet ut?

– Hjernen har en stedsans som hjernen bygger opp sjøl. Den lager et indre kart over omgivelsene som ser ut som kinasjakkmønster.

Hver celle er elektrisk aktiv kun på bestemte steder i rommet.

Disse stedene danner et trekantet gittermønster som blir som et koordinatsystem. Mønsteret dannes ved at cellene hele tiden følger med på rottas retning og hastighet.

Gittercellene fungerer litt på samme måte som en GPS. Rottene kan bruke det til å finne fram, selv om vinklene på rutenetettet er 60 grader og ikke 90 grader, forklarer Edvard.

– Men en GPS må installeres med riktig kart. Sammen med hoderetningssecellene (kompasscellene), gir gittercellene oss informasjon om hvor langt vi har gått og i hvilken retning.

For å vite hvordan vi skal komme oss fra ett sted til et annet, trenger vi informasjon som hjernen har lagret om landemerker og annen nyttig informasjon som vi har i hukommelsen vår – som å installere riktig kart i GPSen.

Vi kan benytte de samme hoderetningscellene og gittercellene begge steder, men den andre informasjonen avgjør hva vi gjør for å komme oss videre til målet. Stedsansen gjør at du husker landemerker slik at du kan vite hvordan du kan komme fra A til B, tilføyer May-Britt.

– Gittercellene er et tomt kart som er det eneste kartet vi benytter sammen med kopasscellene når vi leker blindebukk. Ved hjelp av sanseinntrykk og hukommelse fyller du ut kartet, supplerer Edvard, og May-Britt fortsetter:

– Det spennende er at det ikke bare er informasjon fra stedsans som leggges inn der, men hendelser også! Du kan bruke stedsansen til å huske bedre, sier hun og illustrerer det ved å fortelle om Solveig på Newton på NRK fjernsyn som demonstrerte prinsippet da hun skulle lære navn på land og hovedsteder i Asia.

– Hun valgte hjemmet sitt til å hjelpe seg og tenkte seg for skjellige bilder i de ulike rommene. For eksempel skulle Tyrkia kobles til Ankara. Hun så da for seg en «tyr» og «anker» i soverommet . Når hun begynte å «gå» mentalt fra rom til rom i hukommelsen, husket hun assosiasjonene hun hadde laget og dermed også land og hovedstad, forklarer May-Britt. – Slik ble minner som skulle assosieres knyttet sammen (tyr +anker), men skilt fra de andre minnene, slik at ikke feil hovedstad ble knyttet til feil land.

Det å blande sammen informasjon er en av de største truslene hukommelsen vår utsettes for. Hjernen har utviklet en smart strategi ved å lagre minnene på ulike celler (som hos Solveig; i ulike, mentale rom) som ikke blandes med hverandre. Slik blir minnene automatisk holdt fraskilt i hukommelsen, sier forskerparet som lærte dette fra en annen viktig ansamling av data som ble publisert i 2005.

Kollega og par

– Går det bra å være kollegaer og par?

– Vi skiller alltid mellom jobben og det at vi er par. Da vi var unge og begynte å bygge opp et helt nytt felt i Norge, overlevde vi ved at vi kunne dele på laboratoriearbeid. Vi kunne diskutere dataene sammen, og kreativiteten ble mer enn fra to individ siden vi kunne spille ping-pong med ideer både på fjellturer og ved frokostbordet.

Det at vi måtte starte et helt nytt felt i Norge og bygge det helt fra bunnen av, gjorde at vi bare måtte «join forces» for å ha noen som helst sjanse til å lykkes.

De første årene måtte vi jo gjøre alt sjøl, fra å vaske rottebur til å snitte hjerner og undervise. Med to små barn og uten familie i nærheten ble det tøft nok å satse på en hest. Rådet fra veileder var også at vi kunne tjene på det. Vi var to til å drive feltet. Vi kunne strekke oss langt. Det ga en kjempestor gevinst, sier May-Britt.

De to døtrene på 15 og 19 år har hatt en barndom ulik alle andre.

– Vi har prøvd å ta dem med når vi reiste. De har vært jorda rundt og møtt kollegaer som fremdeles fungerer som onkel og tante, forteller May-Britt og medgir at det har blitt altfor mye reising.

Edvard har nylig vært i Montreal, Washington, Baltimore. May-Britt var nettopp i New York på noe som varte under en dag. Fjorten dager tidligere var det en konferanse på Tahiti.

– Vi får invitasjoner hele tiden. I New York hadde de ventet i over to år på at jeg skulle komme, forteller May-Britt.

Nå er det pause før Genève. Louis-Jeantet prisen sikrer forskerparet over 4,2 millioner kroner som de kan benytte til forsking.

I 2012 går perioden som forskningsrådfinansiert Senter for Fremragende Forskning ut og da er det opp til dem om de klarer å konkurrere i markedet med en ny tiårsplan som igjen skal sikre finansieringen av forskningsarbeid.

– Vi ønsker å knytte til oss nye krefter. Det kommer to nye professorer. Første gang vi ble valgt ut, sendte vi en knallgod søknad. For det andre gjorde vi noe folk aldri har gjort før: vi knyttet til oss sju eksterne gjesteprofessorer som kunne delta i vår forskning i vårt laboratorium. Nå må vi komme med en ny modell, den er hemmelig, sier May-Britt.

Samme teknikker

Forskerne er avhengige av hverandres resultater. Allerede på 70-tallet visste forskerne at «plasscellene» eller stedssansen befant seg i hippocampus. Mosers var hos de som forsket på rotter og mus og lærte seg teknikkene.

– I dag bruker de som forsker på pasienter med epilepsi samme teknikker som oss, og de er veldig interesserte i våre data fra rottene. De forsker på plassceller og gitterceller. Alt ligger til rette for at gitterceller også finnes hos mennesker. Vi ser dem hos mange dyrearter, og de samme områdene i hjernen til mennesket og rottene er aktive under navigering, sier May-Britt.

Forskerparet oppdaget at rotte-elektrodene, som ble koblet til datamaskinen, viste et bestemt mønster når rotta sprang rundt i ei firkanta kasse for å knaske i seg godsaker. De demonstrerer med et forsøk. Når rotta beveger seg knitrer det når rotta er på bestemt plasser i boksen. Det er plass-cellene som er aktive. Når de går over til å lytte på gittercellene ser vi at de aktive stedene klumper seg sammen i et mønster av sekskanter.

– Et TV team skulle demonstrere plasscellene i hjernens hukommelsessenter. Boksen var stjålet, dermed tok de første og beste boks, men de fikk ingen reaksjon og fant ikke noen celler, forteller May-Britt og forklarer: –Det spesielle med hippocampus er nettopp at aktiviteten i disse cellene styres av hva som er lagret i hukommelsen. Forskjellige kart lages for forskjellige erfaringer. I eksempelet fra TV-opptaket hadde ikke rotta erfart den nye boksen og cellene forholdt seg stille inntil vi fikk tilbake den gamle boksen som var kodet i hukommelsen. Hippocampus er spesialist når det gjelder å skille mellom minner på en slik måte.

Gittercellene, derimot, er alltid aktive uansett hvilke landemerker eller bokser rotta ser, forklarer May-Britt.

– Hos folk med Alzheimers sjukdom er det ofte celledød i området der en finner gitterceller. En av de første symptomene på sjukdommen er at de ikke finner fram der de tidligere gjorde det. Så blir det verre og verre. Til slutt blir det vanskelig å komme seg til toalettet og tilbake, supplerer Edvard.

Forskernes funn kan for eksempel kan ha betydning for tidlig diagnose og behandlingen av mennesker med Alzheimer.
Oppgaven er å finne ut hvordan jobber cellene sammen for at menneskettil enhver tid vet hvor det er. Det kan kan gjøre forskersamfunnet i stand til bedre å forstå sjukdommer og bruke dette i behandling av ulike sjukdommer. Man må forst forstå den normale hjernens arbeidsmåter før man kan reparere den syke hjernen.

Hvis vi finner gitterceller som er ødelagt av Alzheimer kan det være plassceller eller kompassceller. Men det vet vi ikke. Kanskje kan vi da finne genene ved en markør og stimulere cellene hvis de ikke fungerer helt bra, sier May-Britt.

Stress dreper hjerneceller

– Er du stressa, er hukommelsen betraktelig redusert. Hvis vi belaster hjernen med alvorlig stress, kan det føre til at kontakter mellom cellene i hukommelsessenteret forsvinner. Hjernens hukommelsessenter er også veldig følsomt for mangel på oksygen: da får man celledød. Også alvorlig depresjon kan gi slike utslag. Det er vist at hippocampus skrumper dersom man har en slik diagnose, forklarer May-Britt.

– Kan cellene i hjernen vekkes til live igjen?

– Vi pleier ofte å si på tull at etter sju år er du gift med en annen fordi da er alle cellene i huden skiftet ut. Dette skjer ikke i hjernen. Du blir født med alle hjernecellene. Men det finnes ett unntak: i luktelappen og hippocampus. Her fødes det hele tiden nye hjerneceller. Dette er i dag et digert forskningsområde. Vi vet ikke hvilken rolle nyfødtcellene har. Men vi vet at hvis vi er fysisk aktive fører det til bedre blodgjennomstrømning til hjernen og dette er viktig for få flere nyfødtceller.

Den utfordrende nyheten er at disse nyfødte cellene dør hvis vi ikke bruker dem og utfordres intellektuelt, forklarer May-Britt.

– Det er aldri for sent å øve opp hjernecellene til å få flere kontaktpunkter eller å beholde de nyfødte cellene. En kan begynne med å sørge for å balansere mellom stress og hvile. Ta vare på seg sjøl, men ikke bli lat verken fysisk eller intellektuelt, sier hun.

Plante ideer i politietterforskinga

– Minnet forandrer seg. Det er ingen blåkopi av det som skjedde, men en rekonstruksjon, forklarer Edvard.

– En detektiv foreleste en gang om hvor farlig det var hvis politiet hadde en teori om den skyldige. Da kunne de bevisst eller ubevisst plante ideer som viste seg å påvirke minnet til den de avhørte. Det var helt nifst! forteller May-Britt.

– Spørsmålet er hvordan vi skal unngå å blande sammen minner. Vi tar inn millioner av inntrykk hver dag, hvordan skal hjernecellene forholde seg til dem? spør Edvard retorisk.

Forskerparet sier det er to linjer i forskningen deres. Det ene er stedsansen, det andre er mekanismer for hukommelsen.

– Hvordan skal vi få bedre hukommelse?

– Det er viktig å huske i «knagger», da er det også lettere å ta inn mer informasjon. Hvis en skal lære nytt er det lurt å koble den nye kunnskapen til kjent informasjon. Men av og til må vi rett og slett pugge. Da må man være motivert, fokusert og repetere.

– Helt til slutt, hva betyr mest: arv eller miljø?

– Begge deler. Genene setter begrensninger for hva et miljø kan gjøre. Men en kan knekke et selvsikkert barn med mobbing. Det vil slite med å stole på andre barn og lage seg et solid sosialt nettverk som man ternger for å ikke stresse hjernen. Derfor er det veldig viktig det den norske skolen prøver på: å jobbe med holdningen til barna slik at mobbing absolutt ikke er akseptert, ha mye aktiviter i skog og mark, men samtidig må man ikke glemme det intellktuelle. Her hviler det et stort ansvar på læreren for å skape et faglig engasjement hos barna som i utgangspunktet er som svamper – sugne på kunnskap. Men det er også et ansvar hos foreldrene med oppfølging av barna angående skjoleaktiviteter og lekser. Men det er aldri for sent å gjøre noe med det. En kan alltids lære nye ting senere i livet.

– Hukommelsen er ikke statisk. Du kan forandre din måte å oppleve verden på. Hukommelsen kan også endres ved å hente ting fram i hukommelsen og oppdatere. Oppdateringen er som regel ubevisst og kan endre det opprinnelige minnet uten at vi vet om det. Men i terapi kan man endre minnene bevisst eller sortere bort vonde følelser som er assosiert med minnene, sier May-Britt og Edvard Moser.