Hvordan former hjernen det, vi ser?

Den nye DANDRITE-gruppeleder Fiona Müllner har netop sikret sig et ERC Starting Grant for at undersøge dette spørgsmål. Hendes forskning vil fokusere på, hvordan thalamus – et dybtliggende hjerneområde, der er nødvendig for bevidst perception – aktivt former og modulerer visuelle signaler.

Når lys rammer øjnene, sendes signaler hurtigt til hjernen. Men inden de når den visuelle cortex, passerer de gennem thalamus, specifikt den dorsale laterale geniculære kerne (dLGN). Dette område fungerer ikke blot som et kabel, der videresender information. I stedet kan vi forestille os det som en redaktør, der bestemmer, hvilken information der frigives, fremhæver vigtige detaljer, dæmper distraktioner og justerer informationsstrømmen afhængigt af opmærksomhed, aktivering og adfærd.

”På trods af sin centrale placering i det visuelle forløb er thalamus’ rolle i forhold til visuel perception stadig ukendt,” forklarer Fiona Müllner. ”Vi ønsker ikke blot at forstå, hvordan thalamus former synet, men også at forstå de kredsløbsmekanismer, der ligger bag.”

Projektet, kaldet ActiVisTha, vil undersøge tre centrale spørgsmål. For det første, hvordan omdannes de forskellige signaler fra retina – vores interne kamerasystem – til hjernens visuelle egenskaber? For det andet, hvordan former lokale interneuroner, sparsomme men kraftfulde hjerneceller, disse visuelle strømme? Og for det tredje, hvordan ændrer input fra andre hjerneområder – der bringer information om opmærksomhed, aktivering eller adfærdsmæssig kontekst – den måde, thalamus redigerer visuel information på?

For at besvare disse spørgsmål vil ActiVisTha-teamet anvende avancerede værktøjer til at kortlægge kredsløb i musehjernen med hidtil uset opløsning, hvilket muliggør et nyt perspektiv på, hvordan visuel behandling finder sted. Målet er at skabe detaljerede modeller for, hvordan thalamiske kredsløb former synet.

”Vi ønsker at afdække de manglende led mellem input- og output-diversiteten i hjernens tidlige visuelle system,” siger Fiona. ”Det kan finjustere eller endda redefinere vores forståelse af thalamus.” Projektets potentielle betydning rækker langt ud over basal neurovidenskab. Ved at forstå de kredsløb, der ligger til grund for visuel behandling, kan projektet bidrage til udviklingen af avancerede synsproteser til blinde og inspirere til nye metoder inden for maskinlæring.

Kort sagt, ActiVisTha stiller ikke kun spørgsmålet om, hvordan vi ser, men hvordan hjernen former det, vi ser.

Hvorfor er søvn så vigtig for hjernens sundhed?
DANDRITE-gruppeleder, Chao Sun, vil bruge sit ERC Starting Grant på at undersøge dette. Hans projekt har til formål at afdække, hvordan hjernens rengøringssystem fungerer, især under søvn – en proces, der fjerner beskadigede proteiner og beskytter nerveceller mod skader, inflammation og sygdom.

Ligesom ethvert aktivt system producerer hjernen affald. Meget af dette affald består af beskadigede proteiner, som ophobes, når nerveceller kommunikerer med hinanden. Hvis det ikke fjernes, kan disse proteiner ophobes, forstyrre cellekommunikationen og i værste fald udløse alvorlige neurologiske sygdomme.

”Det er almindeligt antaget, at søvn spiller en afgørende rolle i hjernens evne til at rense sig selv,” siger Chao Sun. ”Men vi mangler stadig et nøgleelement: Vi ved ikke præcist, hvilke synaptiske proteiner der er beskadigede, eller hvordan hjernen identificerer og fjerner dem.”

For at tackle dette har Chao og hans team udviklet en innovativ metode til at studere synapser – de forbindelser, hvor hjerneceller mødes og kommunikerer – på molekylært niveau. Dette gør det muligt at kortlægge hjerneaktivitet med hidtil uset detaljeringsgrad.

”Hvis projektet lykkes, vil vi få banebrydende indsigt i, hvordan hjernen renser sig selv under søvn,” forklarer Chao. ”Den viden kan både forklare søvnens livsnødvendige funktion og åbne døren for nye behandlingsstrategier mod hjernesygdomme.”

50% af gruppelederne har ERC Starting Grants
Denne præstation er også en milepæl for DANDRITE. Direktør Poul Henning Jensen fremhæver, at halvdelen af centerets gruppeledere nu har modtaget ERC Starting Grants – en bemærkelsesværdig præstation i international forskning.

”Det vidner om de spændende forskningsprogrammer hos Chao og Fiona og om det fremragende niveau blandt vores gruppeledere,” siger DANDRITE-direktør Poul Henning Jensen. ”Med fem ERC Starting Grants blandt ti gruppeledere fra vores to første kohorter, har DANDRITE opnået en enestående succesrate for et forskningscenter.”

Ud over Chao Sun og Fiona Müllner inkluderer andre ERC Starting Grant-modtagere ved DANDRITE Taro Kitazawa, Sadegh Nabavi og Keisuke Yonehara.

• Læs ERC's nyhed