Ny syn på hur hjärnan fungerar

Ny syn på hur hjärnan fungerar

Forskare vid Lunds universitet har, i samarbete med italienska forskare, efter en serie studier visat att inte bara en del utan de flesta delarna av hjärnan kan engageras när vi hanterar de signaler som uppstår vid beröring. Resultaten öppnar för en ny syn på hur hjärnans nätverk av nervceller behandlar information, och därmed hur hjärnan fungerar.

Forskarna har i flera studier gjort djupgående analyser av hur beröringssignaler vidareförmedlas och hanteras i flera olika delar av hjärnan, varav de två senaste studierna nu publiceras i Cell Reports och Frontiers in Cellular Neuroscience. Försöken som resultaten grundas på utfördes på sövda råttor.

– Det visade sig direkt att våra fynd avviker kraftigt från den gängse synen att olika delar av hjärnan har ansvar för olika specifika funktioner, säger Henrik Jörntell, en av forskarna bakom studierna.
Resultaten kastar nytt ljus över hur hjärnan hanterar signaler om omvärldsupplevelser.

– Enligt en rådande syn på hjärnan, så kallad funktionell lokalisation, fungerar hjärnan ungefär som en uppsättning tryckknappar: olika delar av hjärnan har ansvar för olika funktioner. Den teorin är visserligen lätt att ta till sig, men när vi mäter aktiviteterna i enskilda nervceller får vi en annan bild som tyder på att funktionerna istället är mer globalt hanterade av hela hjärnan, säger Henrik Jörntell.

Kunskapen om hur hjärnan hanterar information ner på nervcellsnivå är viktig för att förstå hur neurologiska sjukdomar uppstår, då dessa oftast handlar om en störning i informationsöverföringen mellan nervcellerna.

Beröringssignalernas avtryck i hjärnan
Forskarna använde sig undersökningsmetoder som gör det möjligt att med mycket hög precision kontrollera vilka beröringssignaler som skickas mellan olika nervceller i hjärnans nätverk. Bland annat skapades beröringssignaler genom en fingerprotes med syntetisk hudkänsel, en metod som gör att forskarna kan skicka exakt samma signaler vid varje försök. Tack vare detta nya angreppssätt kunde forskarna analysera hur beröringssignalerna togs emot av enskilda nervceller i olika delar av hjärnan med en beydligt högre upplösning än tidigare.

– Det visade sig att alla delar av hjärnan vi undersökte var involverade och hanterade signalerna som skapas vid beröring, och att skillnader i information mellan olika nervceller gör att de kompletterar varandra för att skapa en rik bild, säger Henrik Jörntell, hjärnforskare vid Lunds universitet.

Latent hjärnkapacitet
Forskarnas förklaringsmodell är att all informationshantering utförs som genom ett enda nätverk och att nervcellerna i hjärnan i praktiken har delvis olika funktioner från en situation till en annan.

– Varje enskild nervcell är inblandad i ett stort antal olika funktioner. Eftersom den är sammanbunden med ett väldigt stort antal andra nervceller kommer den funktion nervcellen får i en specifik situation avgöras av vad de andra nervcellerna den står i förbindelse med gör för stunden, säger Henrik Jörntell.

Han menar att detta kan förklara den tidigare förbryllande observationen att små hjärnskador eller nervcellsförluster ofta passerar obemärkt.

– Hjärnans nätverk lär sig då att lösa samma uppgifter genom att skapa delvis nya samarbetsgrupper av nervceller och kan på så sätt förbigå skadad nervvävnad utan att mätbart tappa funktion. Jag tror att de här resultaten kan öppna upp för en ny värld av lovande behandlingspotential vid en rad olika sjukdomstillstånd. Eftersom det ofta finns en omfattande latent hjärnkapacitet kvar vid större hjärnskador, vilket är något som jag inte tror att många är medvetna om, kan man tänka sig att en stor återhämtning fås om vi kan lära hjärnan att formera nya samarbetsgrupper av nervceller, säger Henrik Jörntell.

Publikationer
“Somatosensory cortical neurons decode tactile input patterns and location from both dominant and non-dominant digits.”
Cell Reports, online 26 mars 2019

“Ubiquitous neocortical decoding of tactile input patterns.”
Frontiers in Cellular Neuroscience, 12 april 2019

För mer information kontakta:
Henrik Jörntell, universitetslektor och docent i neurofysiologi vid Lunds universitet,  henrik.jorntell@med.lu.se

Se intervju med Henrik Jörntell