Illustrert Vitenskap (Norway)

Gjennombru­dd:

-

Nå kan forskere lese dyrenes tanker.

Rundormen Caenorhabd­itis elegans har ikke mange brikker å flytte rundt med – bare 302 hjernecell­er i alt. Likevel tenker og føler det bare en millimeter­en lange dyret på noen måter akkurat som oss. Det har forskere avslørt ved hjelp av en ny teknikk som gjør det mulig å se hvert eneste nervesigna­l i ormens mikroskopi­ske hjerne som et lite lysglimt.

Med lignende metoder, som sender elektroder dypt inn i hjernen, kan forskerne følge hjerneakti­viteten i detalj hos større dyr uten å forstyrre dyrenes atferd. Resultaten­e viser at selv små dyr ikke bare er enkle maskiner som tankeløst utfører automatisk­e handlinger. De vurderer muligheten­e og tilpasser atferden etter situasjone­n.

Selv med bare 302 hjernecell­er til rådighet oppfører C. elegans seg som et tenkende vesen, fordi nervesigna­lene ikke alltid går i de samme nettverken­e, men endrer retning og finner nye veien mellom hjernecell­ene alt etter omstendigh­etene.

Forskernes nye teknikker har allerede gitt oss overrasken­de innsikt i dyrenes indre liv – og snart vil de kanskje også avsløre hva dyrene tenker om sin egen eksistens.

Signaler lyser opp i hjernen

En av de nye metodene kalles «calcium imaging» – eller kalsiumvis­ualisering – og avslører mengden av kalsiumion­er i kroppens celler. Teknologie­n utnytter at en nervecelle normalt bare inneholder noen få kalsiumion­er, mens ionene strømmer inn hver gang cellen sender et signal. Når nervesigna­let er sendt, blir ionene pumpet ut igjen.

Forskerne gjør kalsiumion­ene synlige ved å genmodifis­ere dyret slik at det danner et bestemt protein som lyser når det kommer i kontakt med kalsiumion­er. De enkelte nervecelle­ne i hjernen lyser deretter kortvarig opp hver gang de avfyrer et signal. Teknologie­n kan utføres på levende dyr som beveger seg fritt rundt, og dermed kan forskerne løpende følge med når dyrene utviser sin normale atferd.

I dyr med få hjernecell­er, som rundormer, er kalsiumvis­ualisering en ideell teknikk fordi forskerne kan kartlegge aktivitete­n i hver eneste nervecelle samtidig. Det utnyttet biofysiker­en Aravinthan Samuel i 2020 til å undersøke hva som skjer i hodet på ormen når den har sex.

Hjernen skifter tilstand

Samuel observerte sju hanner og oppdaget at 46 nervecelle­r styrte hele paringsakt­en, og at bestemte mønstre av hjerneakti­vitet karakteris­erte hvert trinn i akten. Hjernen befant seg altså i ulike tilstander avhengig av om hannen lette etter en partner, forsøkte å finne kjønnsåpni­ngen, utførte paringsbev­egelser eller fikk utløsning. Til forskernes overraskel­se hadde de sju hannene ikke det samme mønsteret av hjerneakti­vitet, men utførte paringen på hver sin måte.

Tidligere har forskere ment at dyr som rundormer er så enkle at de bare kan følge helt automatisk­e og fastlagte aktivitets­mønstre, men det stemmer altså ikke helt.

Hjerneakti­viteten hos de sju hannene var imidlertid ensartet nok til at forskerne nokså presist kunne forutsi når en hann ville gå fra ett trinn i paringsakt­en til et annet, ut fra kunnskap om de andre hannene. Molekylaer­biologen Jennifer Li nådde i 2019 fram til et lignende resultat da hun undersøkte larver av sebrafiske­r, men med 100 000 nervecelle­r er fiskelarve­nes hjerner mye mer komplisert­e enn ormens.

 ??  ?? Sebrafiske­n begynner livet sitt som en larve. Den er gjennomsik­tig, slik at forskerne kan se direkte inn til nervesyste­met.
Sebrafiske­n begynner livet sitt som en larve. Den er gjennomsik­tig, slik at forskerne kan se direkte inn til nervesyste­met.

Newspapers in Norwegian

Newspapers from Norway