Dette er tredje gang på fire måneder at NTNU-forskere får publisert artikler i det meget prestisjetunge vitenskapelige tidsskriftet. I mars skrev professorene Bernt-Erik Sæther og Steinar Engen om fluktuasjoner i bestanden av enkelte fuglearter og i mai publiserte professor Kim Sneppen en artikkel om en ny analysemetode for molekylære nettverk.

Hippocamus viktig
Den nye artikkelen handler om hukommelse. Det fins to måter å huske på. Man kan gjenkjenne, og man kan gjenkalle. NTNU-forskerne har funnet at de to prosessene involverer ulike nettverk i hjernen. Oppdagelsen vil påvirke behandlingen av sykdommer som involverer hukommelsestap.

Det har lenge vært kjent at hippocampus, en eldre del av hjernebarken, har en sentral rolle i menneskers og dyrs minne. Strukturen fungerer som et midlertidig lager for hukommelse, og har spesielt betydning for lagring av episodisk minne. Den endelige lagringen av hukommelsesspor skjer andre steder i hjernebarken.

Mennesker med skader i hippocampus har vansker med å lagre nye minner, men flere år gamle minner, for eksempel fra egen barndom, kan gjenkalles uten at hippocampus deltar.

Lærer mer om demens
Oppdagelsen av to distinkte hukommelses-systemer i hippocampus vil være viktig for å forstå hvordan minnefunksjoner svekkes hos mennesker med demens og andre hukommelseslidelser, og bidrar til arbeidet med å finne behandlingsformer mot sykdommer som rammer hukommelsen.

Signaler fra hjernebarken kan nå hippocampus på to måter. Impulsene kan enten følge en indirekte rute der de behandles i tur og orden av hippocampus? forskjellige arbeidsstasjoner, eller de kan gå direkte fra hjernebarken til hver stasjon.

Gjenkalling eller gjenkjennelse
Det har lenge vært antatt at episodisk hukommelse oppstår inne i hippocampus i den indirekte signalbanen. NTNU-gruppen har nå vist at direkte-koblingene mellom hippocampus og ekstern hjernebark er tilstrekkelige for å ivareta gjenkjennelses-basert hukommelse. Gjenkalling er imidlertid avhengig av den indirekte signalveien.

Forskjellen på gjenkalling og gjenkjennelse er kjent fra dagliglivet. Hvis du lærer en liste av navn og så må avgjøre om et bestemt navn var med i listen eller ikke, er det gjenkjennelse som testes. Hvis du imidlertid blir bedt om å huske så mange av navnene som mulig, uten flere holdepunkter, er det gjenkalling som testes.

Testet rotter
Gjenkjennelse: NTNU-forskerne har utviklet en ny test for å måle gjenkjennelse av sted hos rotter. Rottene ble trent til å finne en skjult plattform på et fast sted i et vannbasseng. Bassenget var formet som en sirkulær korridor slik at rottene svømte i én retning og gjentatte ganger havnet ved målområdet enten de ville eller ikke. Den skjulte plattformen var tilgjengelig først etter at rottene hadde svømt noen runder.

Normale rotter satte ned farten og lette hver gang de passerte målområdet i denne testen, og indikerte dermed gjenkjennelse av stedet. NTNU-forskerne fant at de direkte forbindelsene mellom hippocampus og nyere hjernebark var tilstrekkelige for å ivareta slik gjenkjennelse.

Svømmetest
Gjenkalling: Mens gjenkjenning kunne ivaretas med direktebaner mellom hippocampus og resten av hjernebarken, var situasjonen forskjellig for gjenkalling.

Gjenkalling ble målt med en svømmetest der den skjulte mål-plattformen befant seg i et åpent basseng og rotten selv måtte huske ruten fram til målet. NTNU-gruppen fant at gjenkalling var avhengig av at impulser utenfra ble behandlet inne i hippocampus gjennom den indirekte signalveien.

Spesielt viktig for gjenkalling var et område av hippocampus med navnet CA3. Dette området er unikt i hjernen ved at cellene har uvanlig mange interne koblinger og et stort potensiale for å danne og lagre assosiasjoner. De nye funnene viser at CA3 har en essensiell rolle i å gjenkalle minner under betingelser med få ytre holdepunkter.

Forskergruppen
Fire stipendiater (Vegard Heimly Brun, Mona Kolstø Otnæss, Sturla Molden og Hill-Aina Steffenach) og en nederlandsk nevroanatom (professor Menno Witter ved Vrije Universiteit Amsterdam) har deltatt i undersøkelsen, som ledes av professorene May-Britt Moser og Edvard Moser.