Tilbake til søkeresultatene

SFF-Sentre for fremragende forskn

Centre for the Biology of Memory, CBM/ Senter for hukommelsesbiologi

Tildelt: kr 96,5 mill.

Sluttrapport: SFF-bevilgningen til Centre for the Biology of Memory (CBM) la grunnlaget for et gjennombrudd i vår forståelse av hvordan stedsans og hukommelse oppstår i hjernen. Ett av de mest sentrale spørsmålene i Senter-søknaden i 2001-2002 var hvorda n plass-signaler oppstår i nerveceller i hippocampus. Slike signaler hadde vært kjent i mer enn 40 år, men man visste ingenting om hvordan stedskoden i hippocampus-celler ble til. I 2002 viste vi at signalet kom fra nerveceller utenfor hippocampus, i og m ed at lesjoner av de interne banene i hippocampus ikke fjernet stedssignalet i utgangsceller i CA1-området. Dette fikk oss til å lete etter stedssignaler i entorhinal cortex, hvor det meste av kortikale signaler til hippocampus kommer fra. I 2004 viste vi at celler i entorhinal cortex også har stedskorrelert aktivitet, men i motsetning til plassceller i hippocampus har disse cellene mange aktivitetsfelt og de danner et besnærende regulært mønster. Disse observasjonene la grunnlaget for oppdagelsen av gitt erceller i 2005. Gitterceller er celler i entorhinal cortex som er aktive på mange steder men på en slik måte at disse stedene danner et trekantformet periodisk mønster som dekker hele det tilgjengelige miljøet. Gittermønsteret gir hjernen et målesystem f or stedsinformasjon, omtrent som lengde- og breddegrader på et kart. Oppdagelsen av gitterceller er Senterets største bidrag til nevrovitenskapelig forskning. Oppdagelsen la grunnlaget for videre beskrivelse av hvordan hjernen koder sted. I 2006 oppdaget vi retningsceller i det samme området, i 2008 fant vi grenseceller, i 2009 viste vi hvordan gitterceller kommuniserer med hippocampusceller via gammarytmer, i 2010 viste vi at stedskoden har sterke medfødte komponenter, og i 2012 viste vi at gittercelle-k artet er modulært, bestående av komponenter med uavhengige interaksjoner med omgivelsene. Samlet har disse oppdagelsene gjort et av høyeste områdene i hierarkiet av hjernebark tilgjengelig for eksperimentell funksjonell analyse. Vi har fått vår første inn sikt i hvordan de innerste delene av hjernebarken opererer. The Centre of Excellence contribution to the Centre for the Biology of Memory laid the foundation for a breakthrough in our understanding of how location and memory are coded in the brain. One o f the key questions in the Centre plan from 2001-2002 was how place signals emerge in neurons of the hippocampus. The existence of such signals had been known for more than 40 years but little was known about the origin of the hippocampal place code. In 2 002 we showed that the origin was likely to be outside the hippocampus, considering that lesions of the internal pathways of the hippocampus did not abolish the place-specific firing of hippocampal output cells in the CA1 subfield. This made us search for spatial signals in the entorhinal cortex, which provides most of the cortical input to the hippocampus. In 2004 we showed that cells in the entorhinal cortex have spatial firing correlates, like place cells in the hippocampus, but unlike hippocampal cell s they had multiple firing fields and these firing fields formed a strikingly regular pattern. These observations led to the discovery of grid cells in 2005. Grid cells are cells in the entorhinal cortex that are active at many places but with those place s forming a triangular periodic pattern repeating itself over the entire available space, much like the holes on a Chinese checkerboard. The grid pattern provides the brain with a metric for spatial information, much like the latitude and longitude lines of a geographical map. The discovery of grid cells is the Centre?s greatest contribution to neuroscience. The discovery enabled a series of further discoveries revealing how space is encoded in the brain. In 2006 we found that grid cells are intermingled with directional cells, in 2008 we discovered border cells in the same area, in 2009 we showed how grid cells communicate with hippocampal cells via gamma rhythms, in 2010 we showed that the spatial code has strong innate components, and in 2012 we demons trated that the grid cell map is modular, consisting of sub-networks that interact independently with the environment. These discoveries have collectively, maybe for the first time, made a high-end cortex available for functional experimental analysis. We are beginning to understanding the modus operandi of the innermost parts of the cortex.

I løpet av de fem første årene av sin funksjonstid har Senter for hukommelsesbiologi bidratt til en radikalt ny forståelse av hvordan sted representeres i hjernen. Senteret oppdaget gitter-celler (grid-celler) i entorhinal cortex og har vist hvordan disse kan brukes til å danne en kontinuerlig oppdatert metrisk representasjon av egenposisjon under bevegelse i spatiale miljøer. I andre femårsperiode vil Senteret vise hvordan signaler fra disse cellene behandles av mottakerceller i hippocampus og hvordan ce llene konverteres til representasjoner av nytte for langvarig hukommelse. Prosjektplanen har to deler. Den første delen forfølger det opprinnelige målet om å forstå hvordan spesifikke nevrale nettverk i hippocampus bidrar til lagring av distinkte minner. Vi vil legge spesiell vekt på funksjonen til gyrus dentatus og nevrogenese i dette området. Vi vil ta i bruk ny teknologi hvor virus brukes for å introdusere gener til spesifikke celletyper slik at de kan aktiveres eller inaktiveres selektivt. Den andre d elen har til målsetning å etablere prinsippene for representasjon av sted i nevrale nettverk, basert på oppdagelsen av gitterceller. Representasjon av sted i hjernen og evnen til å bruke slike representasjoner til å finne fram ('stedsans') vil sannsynligv is bli en av de første kognitive funksjonene som vi vil forstå på et mekanistisk detaljnivå. Vi vil bruke denne muligheten til å identifisere noen av de grunnleggende prinsippene for nevral beregning i kortikale mikrokretser.

Aktivitet:

SFF-Sentre for fremragende forskn