NyheterForskning

Uråldrigt område i hjärnan styr ögonrörelser

Publicerat 2016-09-20 14:25. Uppdaterat 2016-09-21 08:17This page in English

Ett uråldrigt område av hjärnan, den så kallade fyrhögsplattan, som finns i mitthjärnan hos alla ryggradsdjur, kan på egen hand styra och nyorientera ögonrörelser. Det visar forskare från Karolinska Institutet i en studie som publiceras i tidskriften eLIFE.

Mycket händer runtomkring oss på en och samma gång, vilket vi upptäcker med våra olika sinnen som skickar information till hjärnan. Det kan till exempel handla om när vi går på en trottoar och möter en mängd människor som vi måste undvika att krocka med, eller när vi lyfter blicken mot något oväntat föremål. En svår uppgift för hjärnan är att bestämma vilken av dessa händelser som är viktigast att reagera på.
Detta problem löser en uråldrig del av mitthjärnan som på svenska kallas för fyrhögarna. Området finns hos alla ryggradsdjur och kallas bland däggdjuren för ”superior colliculus och hos äldre arter av ryggradsdjur för ”optic tectum”. I detta område finns ett komplext nätverk av nervceller som styr ögats och huvudets rörelser. Information från olika delar av ögats näthinna projicerar till olika delar av fyrhögsplattan. Man får därigenom en näthinnebaserad ”karta” som avspeglar information från näthinnan.

– Man kan tala om en sensorisk rumslig karta i fyrhögsplattan, där en bild från ögat projiceras och skapar signaler om var något händer, säger Sten Grillner, professor vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet.

Olika delar av näthinnekartan i fyrhögsplattan kan sedan aktivera nervceller som styr motoriska centra för ögon- och huvudrörelser i hjärnstammen. När en rörelse utlöses inaktiveras övriga delar av fyrhögarnas nätverk och därmed andra rörelser av ögon och huvud.

Studien visar också att om en händelse registreras av två sinnen, till exempel syn och hörsel från samma punkt i omgivningen, kommer signalerna att sammanfogas. Om två sinnen däremot förser fyrhögarna med motsägelsefull information, kommer nervcellerna att minska sin aktivitet, vilket minskar sannolikheten för att till exempel en ögonrörelse uppstår.

Gästforskarna Andreas Kardamakis och Juan Pérez-Fernández har tillsammans med Sten Grillner utfört studien på nejonöga – en liten ål-liknande varelse[KI4] som representerar den äldsta utvecklingen av ryggradsdjuren.

– Den är mer primitiv än vanliga fiskar, men väsentliga delar av dess nervsystem har alla grunddrag gemensamt med de mer avancerade nervsystemen hos däggdjur, säger Sten Grillner.
Studien är grundforskning men kan till exempel hjälpa till att förstå de sjukliga tillstånd med sämre fungerande ögonrörelser som Parkinsons sjukdom orsakar.

Studien är finansierad av Vetenskapsrådet, KI forskningsfonder och StratNeuro.

Publikation

”Spatiotemporal interplay between multisensory excitation and recruited inhibition in the lamprey optic tectum” Andreas Kardamakis, Juan Pérez-Fernández och Sten Grillner

eLIFE, publicerad online 16 september 2016, doi: 10.7554/eLife.16472