Medicin & forskning / 2020-10-23
Nyputsade råttor gav ledtrådar till hur hjärnan väljer beteende
Joel Sjöbom (till vänster) och Per Petersson (till höger) är två av forskarna bakom studien som nu publiceras i Science Advances.
För att bättre förstå hur hjärnan väljer vilket beteende som ska komma härnäst har forskare vid Lunds universitet studerat råttor som putsar sig. Studien visar att när de går från ett beteende i putsningskedjan till nästa, förändras signaleringen i olika delar av hjärnan. Resultaten, som nyligen publicerats i Science Advances, ökar förståelsen om vilka processer som styr hjärnans kontroll av rörelseinitiering, något som är ett stort problem för många med Parkinsons sjukdom.
En grundläggande funktion i nervsystemet är att ta emot, bearbeta och sända vidare information, bland annat till våra muskler. På så vis anpassas våra beteenden utifrån vad som är lämpligt i olika situationer.
– Vi utför ofta en serie av handlingar för att uppnå ett visst mål, utan att vi egentligen reflekterar över hur det går till, till exempel när man klär på sig på morgonen. En hypotes för hur detta skulle kunna gå till är att hjärnbarken i samverkan med djupa delar i hjärnan – de basala ganglierna – väljer ut motoriska komponenter och sammanlänkar dessa till längre kedjor, berättar Per Petersson, forskargruppsledare i integrativ neurofysiologi vid Lunds universitet och Umeå universitet, som lett studien.
Men riktigt hur det går till när ett automatiskt beteende byts mot ett annat vet man inte. Tillsammans med forskare vid Lunds universitet och Umeå universitet har Per Petersson därför studerat råttors automatiserade beteende när de putsar sig. Resultaten presenterades nyligen i Science Advances.
– Putsningen sker i en viss ordning, som kan se olika ut. Vi har kartlagt fem olika faser, till exempel när råttan putsar nosen, sidorna av huvudet och sedan slickar sig på kroppen. Genom att studera detta över tid har vi analyserat hur dessa fem beteenden sattes ihop till beteendemönster, berättar Joel Sjöbom, doktorand i integrativ neurofysiologi vid Lunds universitet.
Forskarna undersökte vad som sker i hjärnbarken och de djupare delarna av hjärnan (basala ganglierna) när råttor utför en serie putsningsbeteenden som i princip utförs automatiskt. Signaleringen förändrades då råttorna bytte ett putsningsbeteende mot ett annat. Totalt analyserades nästan 3 700 faser i olika putsningssekvenser hos sju råttor. Genrebild: MostPhotos
Vad påverkar nästa fas i putsningen?
Genom att filma råttornas beteende och samtidigt mäta signaler från olika delar i hjärnan kunde forskarna studera vad som sker i hjärnan när ett beteende byts mot nästa. Nervcellerna i de studerade kretsarna uppvisade förändringar i sin signalering i samband med övergångar från ett beteende till ett annat.
– När ett beteende byttes mot nästa ser vi en stor aktivering av hjärnan i de delar vi mätt. Det kan vara till exempel när råttan byter från att putsa sig till att sluta med det, förklarar Joel Sjöbom.
– Man kan jämföra det med en gryta på spisen. När råttan byter beteende är det som när grytan bubblar upp och börjar koka. När råttan sedan övergått till nästa beteende är det som att grytan lugnat ned sig till måttlig temperatur igen, förklarar Per Petersson.
Kunskapen har betydelse för att förstå hur den friska hjärnan fungerar och varför problem med olämpliga beteenden eller svårigheter att utföra rörelser kan uppstå i vissa sjukdomstillstånd, som till exempel Parkinsons sjukdom.
– De nervceller som drabbas hårdast av dopaminförlusten vid Parkinsons sjukdom är just de som ska göra urvalet mellan de olika beteendena i en beteendekedja. Även om människan skiljer sig från råttor så är de här delarna av hjärnan evolutionärt gamla, där är skillnaderna mellan olika arter inte så stor, säger Per Petersson och fortsätter:
– Fortsatta studier som gör det möjligt att förstå mer om hur hjärnan behandlar information som styr beteenden kan även få betydelse vid utvecklingen av artificiella nätverk: inte minst finns det ett stort intresse för dessa frågor när det gäller utveckling av självlärande robotar.
Finansiering
Studien har genomförts med finansiering från Magnus Bergvalls Stiftelse, Crafoords Stiftelse, Kempestiftelsen , Insamlingsstiftelserna, Umeå Universitet, Kockska Stiftelsen, Olle Engkvist Stiftelse, Parkinsonfonden, Hjärnfonden, Segerfalk Stiftelsen, Åke Wibergs Stiftelse, Åhlén-stiftelsen, MultiPark, Kungliga fysiografiska sällskapet, Sven-Olof Jansons livsverk, Sigurd och Elsa Goljes minne, Svenska Sällskapet för Medicinsk Forskning (SSMF), BABEL (Erasmus Mundus), The e-Science Collaboration, och Vetenskapsrådet.
Vetenskaplig publikation
Titel: Cortical and striatal circuits together encode transitions in natural behavior
Förf: J Sjöbom, M Tamtè, P Halje, I Brys, P Petersson. Publicerad i Science Advances den 9 oktober 2020.
Ämne: Neuroforskning, beteende
DOI: 10.1126/sciadv.abc1173
Vetenskaplig artikel (PubMed:s webbplats)
Studiedesign
Kvantitativ studie
Djurstudie, typ av och antal djur: Råtta, 7st
In vivo
