Kavli-prisene er delt ut for tredje gang denne uken. Prisen i nevrovitenskap går til tre forskere som har arbeidet med hvordan strukturen i hjernens nervenettverk gjør oss i stand til å oppfatte inntrykk fra omverdenen og å svare hensiktsmessig på dem.

De tre forskerne har, hver på sin måte, klarlagt ”basale nevronale mekanismer som ligger til grunn for persepsjon og desisjon”.

Kunnskap gjennom rundorm

Cornelia Bargmann har vært først ute med å følge signaleringen fra et stoff i omgivelsene binder seg til reseptorprotein på en nervecelle,  gjennom de enkelte leddene i nervenettverket, til atferdsmessig respons. 

Hun har utnyttet Caenorhabditis elegans, en 1 mm lang rundorm med et tellbart antall nerveceller – 302 – som i prinsippet virker på samme måte som nervecellene i menneskehjernen, men er mye enklere å studere, ikke bare på grunn av oversiktlig anatomi, men også fordi det er mulig å gjøre detaljert genetisk analyse.

Lysende på netthinnen

Winfried Denk har påvist hvordan øyets netthinne – som utviklingsmessig er en del av hjernen – oppdager bevegelser i synsfeltet.

Han har blant annet vist at retningsselektivt svar på en lysende flekk i bevegelse over netthinnen delvis skyldes signalbehandling innenfor dendritter – uløpere – på hver enkelt nervecelle av en type kalt “starburst amacrine cells” og delvis at disse nervecellene har retnings-selektiv forbindelse til gangliecellene som sender informasjonen videre fra netthinnen til hjernen.

Denk har oppnådd resultatene ved hjelp av nye teknikker han har utviklet. Denk innførte tofoton- og multifotonfluorescensmikroskopi, som har revolusjonert funksjonell avbilding av levende nervevev. Med denne metoden er det mulig å studere fysiologiske prosesser i hjernen på for eksempel levende mus, fordi eksiatsjonslyset trenger dypere inn i vevet, gjør mindre skade og gir skarpere bilder enn det som var mulig med tidligere metoder. 

Nyligere har Denk introdusert seriesnitting med ”block-face” elektronmikroskopi, som gjør det mulig å kartlegge hele ”konnektomet” – alle forbindelsene mellom nerveceller i hjernen, forleøpig kun i små utvalgte deler av den.

Vekselvirkninger i hjernebarken

Ann Graybiel har avdekket hvordan striatum – en samling nervecellegrupper sentralt i storhjernen – er oppbygd av moduler – striosomer, hvordan disse vekselvirker med hjernebarken og hvordan denne vekselvirkningen endres som grunnlag for læring av ferdigheter og vaner.

Ett trekk ved striatums funksjon illustreres av symptomene ved Parkinsons sykdom som kommer når en enkelt komponent av striatums nerveforbindelser svikter: forsyningen med dopamin fra hjernestammen.

Men vekselvirkningen mellom hjernebarken og striatum er også viktig for arbeidsminne og for kognitiv kontroll, og trolig også for mekanismene ved sykdomstilstander som schizofreni og ulike former for avhengighet.

Hjernens mottak av informasjon

En viktig utfordring for nevrovitenskapen er å forstå hvordan hjernen mottar informasjon fra omgivelsene og behandler den for å ta avgjørelser. 

Årets Kavli-prisvinnere har taklet dette spørsmålet fra ulike utgangspunkt, og i ulike organismer fra nematoder til primater. De har brukt et vidt spektrum av tilnærminger og har introdusert nye teknologier med anvendelse i og overføringsverdi til andre fagfelt.

Mer informasjon om prisvinnerne

Cornelia Bargmann
Torsten N. Wiesel Professor, The Rockefeller University, New York
http://lab.rockefeller.edu/bargmann/
http://www.hhmi.org/research/investigators/bargmann_bio.html

Winfried Denk 
Professor of Physics, University of Heidelberg & Director, Department of Biomedical Optics, Max Planck Institute for Medical Research, Heidelberg
http://www.mpimf-heidelberg.mpg.de/departments/biomedical_optics
http://www.mpg.de/1200127/direction_selective_ganglion_cells?filter_order­L

Ann Graybiel 
Institute Professor, Department of Brain and Cognitive Sciences, MIT, Cambridge, MA
http://bcs.mit.edu/people/graybiel.html
http://web.mit.edu/bcs/graybiel-lab/index.html