Nya rön förklarar nikotinets påverkan på minne och inlärning

Forskare vid Uppsala universitet har, tillsammans med kollegor i Brasilien, upptäckt en ny grupp nervceller som styr våra minnes- och inlärningsprocesser. Dessa celler fungerar som grindvakter och bär på en receptor för nikotin, vilket kan förklara hur rökning påverkar vår förmåga att minnas och sortera information.

Upptäckten av grindvaktarcellerna, som ingår i ett nätverk med flera andra nervceller i minnesområdet hippocampus, avslöjar ny grundläggande kunskap om de nervkretsar som styr minne och inlärning. Studien publiceras idag i Nature Neuroscience, den högst rankade tidskriften inom neurovetenskap.

Hippocampus är ett område i hjärnan som skapar minnen och hjälper oss att lära oss nya saker. Att de nyupptäckta grindvaktarcellerna, även kallade OLM-alfa2-celler, bär på en receptor för nikotin ger en förklaring till hur dessa celler kan styra informationen i hippocampus.

– Det är sedan tidigare känt att nikotin har en inverkan på hippocampus, men det här är första gången som en enskild nervcellstyp kan kopplas till den effekten, säger Klas Kullander, professor i genetisk utvecklingsbiologi, som lett studien.

För att vi människor ska kunna tänka och komma ihåg saker skickar nervcellerna i vår hjärna blixtsnabba signaler mellan varandra. Vissa nervceller skickar paket av signaler långt bort till andra områden i hjärnan medan andra nervceller skickar signalerna inom samma område. De lokala nervkretsarna i hippocampus sorterar intrycken och processar dem till minnen. Men hur går detta till? Och hur kommer det sig att nikotin kan förbättra denna förmåga?

Den nya forskningsstudien sprider bokstavligt talat nytt ljus över denna spännande mekanism.

– Vi har använt oss av ny teknologi, kallad optogenetik, som går ut på att använda ljus för att stimulera utvalda nervceller. Vi blev förbluffade när vi upptäckte att ljusaktivering av nervcellerna förändrade informationsflödet i hippocampus på samma sätt som nikotin, förklarar Richardson Leao, forskare och medförfattare vid Uppsala universitet.

Genom forskning på möss kunde forskarna visa att grindvaktarcellen kopplar upp sig på huvudcellen i hippocampus, pyramidcellen, och där förstärker lokala signaler medan långväga signaler försvagas. Nikotin aktiverar grindvaktscellen, vilket prioriterar bildandet av minnen via lokala signaler. På det viset regleras vilka intryck som ska användas för att skapa nya minnen, tror forskarna.

Nästa steg blir nu att testa vilka typer av minnen och inlärning som förstärks av grindvaktarcellen. Med sådan kunskap kan det bli möjligt att stimulera grindvaktarcellen på konstgjord väg, exempelvis genom selektiva nikotin-liknande läkemedel, i syfte att förbättra minne och inlärning hos människor.

- Det vore önskvärt komma åt nikotinets positiva effekter på hippocampus förmåga att minnas och lära, men utan att skapa det starka beroende av nikotin som får rökare att dra ner farlig rök i lungorna, säger Klas Kullander.

Bildtexter:
Bild 1. En schematisk bild av en människohjärna med minnesområdet hippocampus utritad i vitt.
Bild 2. Ett tvärsnitt av hippocampus med några pyramidalceller inritade samt inkommande fibrer (SC-schaffer kollateraler, grönt), TA (temperoammoniska banan, blå), PP (septohippokampala banan, svart)
Bild 3.  Grindvaktarcellen (röd) blockerar signaler från TA banan (blå), och förstärker lokala signaler kommande från SC (grön) till pyramidalcellerna (orange).

Kontaktperson:
Professor Klas Kullander, SciLife Lab, institutionen för neurovetenskap och SciLifeLab, Uppsala universitet, tel: 018-471 45 19, 070-846 7524, e-post: klas.kullander@neuro.uu.se